ICP-AES法測定金屬鉬中微量Fe，Ni

李漢超

(中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院，北京 100095)

ICP-AES法測定金屬鉬中微量Fe，Ni

李漢超

(中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院，北京 100095)

采用ICP-AES法測定金屬鉬中Fe，Ni含量，以鹽酸-硝酸-氫氟酸溶解樣品，試驗(yàn)了基體元素和共存元素對Fe，Ni的光譜干擾，F(xiàn)e，Ni的分析譜線分別為238.204 nm，341.477 nm。測定Fe，Ni的線性范圍均為0.001%～0.01%，線性相關(guān)系數(shù)分別為0.999 4，0 999 8，檢出限分別為0.000 01%，0.000 04%。方法的加標(biāo)回收率為95.7%～115.0%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.36%～17.82% (n=8)。該方法快速、簡便，能夠滿足金屬鉬中含量范圍為0.001%～0.01%的Fe，Ni元素的檢測要求。

鉬；鐵；鎳；ICP-AES

金屬鉬作為添加劑，添加到鋼中可使鋼具有均勻的微晶結(jié)構(gòu)，降低共析分解溫度，擴(kuò)大熱處理溫度范圍和淬透深度，提高其硬度和韌性、抗蠕變性能等；鐵中添加鉬可使生鐵合金化，使鐵晶粒細(xì)化，提高其高溫性能、耐磨性能和耐酸性能等。金屬鉬還廣泛應(yīng)用于宇航等軍事工業(yè)，可用于火箭、導(dǎo)彈件，如噴咀、發(fā)動機(jī)的燃?xì)廨喥_壓發(fā)動機(jī)噴管、火焰導(dǎo)向器及燃燒室等。在液體燃料火箭發(fā)動機(jī)上廣泛使用金屬鉬和鉬合金(如Mo-0.5Ti-0.08Zr)做燃燒室、喉部管套筒，特別是宇宙飛船發(fā)射和返回通過大氣層時，由于速度快，暴露于空氣中的部件溫度高達(dá)1 482～1 646℃，往往采用鉬作蒙皮、噴管、火焰擋板、翼面及導(dǎo)向葉片等。

準(zhǔn)確測定金屬鉬中的雜質(zhì)含量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)基礎(chǔ)，其中金屬鉬中的痕量Fe，Ni是需要嚴(yán)格控制的雜質(zhì)成分。目前金屬鉬中Fe，Ni等分析方法主要有化學(xué)分析法、輝光光度法、ICP-MS法等［1］?；瘜W(xué)分析法步驟繁瑣、耗時長；輝光光譜法和ICP-MS法檢測設(shè)備昂貴，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室少；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有檢出限低、線性范圍寬、可以多元素同時測定等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于環(huán)境樣品及巖石、礦物、金屬等樣品中數(shù)10種元素的測定［2］。用ICP-AES法測定鉬中雜質(zhì)元素有部分報道，如趙昱采用氨水、過氧化氫和硝酸溶解樣品，以ICP-AES法測定了高純鉬中的Fe，Ti，Cr等痕量元素［3］，但用王水、氫氟酸溶解樣品未見報道。

筆者研究了以ICP-AES法測定金屬鉬中的Fe，Ni含量，探討了基體元素和共存元素的光譜干擾情況，采用混合酸(王水、氫氟酸)溶解樣品，溶樣時間短，分析簡便、快速，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能夠滿足金屬鉬科研生產(chǎn)質(zhì)量控制要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：JY ULTIMA型，法國HORIEA JOBINYVON 公司；

鹽酸、硝酸、氫氟酸：優(yōu)級純；

鐵標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：0.100 mg／mL，稱取0.100 0 g純鐵(質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99.99%)于250 mL燒杯中，加入30 mL鹽酸(1+1)，加熱至鐵完全溶解，冷卻后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻；

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.01 mg／mL，移取20.00 mL鐵標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液于200 mL容量瓶中，加入10 mL鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻；

鎳標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：0.100 mg／mL，稱取0.100 0 g純鎳(質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99.99%)于250 mL燒杯中，加入30 mL硝酸，加熱至鎳完全溶解，冷卻后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻；

鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.01 mg／mL，移取20.00 mL鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液A于200 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸，用水稀釋至刻度標(biāo)線，搖勻；

實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 儀器工作條件

高頻功率：1 300 W；炬管位置：垂直；取光方式：垂直；冷卻氣流量：14 L／min；輔助氣流量：1.0 L／min；霧化氣流量：0.2 L／min；積分方式：5像素點(diǎn)mean方式；積分時間：2～5 s。分析線：Fe 238.204 nm，Ni 341.477 nm。

1.3 樣品制備

稱取1.000 0 g金屬鉬樣品于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10 mL HNO3溶液(1+1)，5滴HF，5 mL HCl低溫加熱溶解，稍冷，吹水，繼續(xù)加熱，稍冷后轉(zhuǎn)移入50 mL塑料容量瓶中，定容，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消解方法

(1)硝酸-氫氟酸溶解試樣。稱取樣品1.000 0 g于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10 mL HNO3溶液(1+1)和5滴HF，加熱溶解，發(fā)現(xiàn)試樣溶解不完全。

(2)王水-氫氟酸溶解試樣［4］。稱取樣品1.000 0 g于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5 mL HCl，10 mL HNO3(1+1)和HF 5滴，低溫加熱。發(fā)現(xiàn)試樣溶解完全。

(3)硫酸溶解試樣。稱取樣品1.000 0 g于100 mL燒杯中，加入10 mL H2SO4溶液(1+1)，低溫加熱約1 h，發(fā)現(xiàn)試樣不溶解。

綜上所述，對于1.000 0 g金屬鉬試樣，采用硝酸-氫氟酸溶解試樣時，得不到清澈透明的溶液，必須加入一定量的鹽酸才能將樣品溶解完全；硫酸不適合溶解金屬鉬樣品。

2.2 分析譜線

根據(jù)金屬鉬中各牌號的化學(xué)成分，配制了試劑空白溶液、基體元素溶液、共存元素溶液、分析元素溶液在內(nèi)的各光譜干擾試驗(yàn)用溶液，對Fe，Ni各5～6條分析譜線在中心波長附近進(jìn)行掃描，獲得單一干擾元素溶液、單一分析元素溶液、空白溶液的光譜掃描圖形。將獲得的光譜掃描圖形進(jìn)行適當(dāng)疊加放大處理，得出干擾元素在分析譜線附近的光譜干擾情況，結(jié)果見表1。

表1 測定Fe，Ni時不同譜線的干擾情況

分析表1結(jié)果可知，可以采用Fe 238.204 nm，Ni 341.477 nm進(jìn)行金屬鉬中Fe，Ni的測量，但需要對樣品中的鉬進(jìn)行匹配。

2.3 工作曲線方程

按照1.3樣品處理方法平行處理金屬鉬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)5份，移入50 mL塑料容量瓶中，分別加入Fe，Ni含量分別為0，0.001%，0.003%，0.005%，0.007%，0.010%的標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容。在確定的儀器參數(shù)下進(jìn)行測定，以譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以對待測元素的含量為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。Fe，Ni的工作曲線方程、線性范圍、線性相關(guān)系數(shù)見表2。

表2 工作曲線方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)

2.4 檢出限

用Fe，Ni元素含量分別為0%，0.001%(以溶液中元素濃度為20 mg／mL時，元素含量為100%計算)溶液繪制工作曲線，在儀器上分別測量10次空白溶液和0.001%溶液，按公式MDT=Ksb／s[5]計算儀器檢出限(sb為空白樣品分析信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差，s為工作曲線低濃度范圍的斜率，K=3)，檢出限測定結(jié)果列于表3。

2.5 精密度、準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照1.3樣品處理方法平行處理金屬鉬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在確定的儀器參數(shù)下進(jìn)行測定，然后加入Fe，Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 精密度、準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果(n=8) %

由表3可知，該方法對金屬鉬中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值與參考值基本一致。加標(biāo)回收率為95.7%～115.0%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.36%～17.82%，該法適合于金屬鉬中含量為0.001%～0.01% Fe，Ni的測定。

3 結(jié)語

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定金屬鉬中Fe，Ni含量，用混合酸溶解金屬鉬樣品，用基體匹配的方法消除干擾，方法快速、簡便，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可用于金屬鉬科研生產(chǎn)中的質(zhì)量控制。

［1］張穎.高純鎢、鉬、鉭、鈮工業(yè)分析進(jìn)展［J］. 湖南有色金屬,2012，28(6): 71-76.

［2］奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測［M］.北京：高等教育出版社，2004: 67-69.

［3］趙昱.用發(fā)射光譜技術(shù)測定高純氧化鉬產(chǎn)品中鐵、鎳、鉻、鈦的含量［J］.中國鉬業(yè)，2004，28(4): 43-45.

［4］鄒亞娟，許實(shí).電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鎳基高溫合金中鉻、鈦、鈮、鋁、鐵、硼的含量［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊，2010，46(5): 210-314.

［5］楊春晟，李國華，徐秋心.原子光譜分析［M］.化學(xué)分析出版社，2010: 86-87.

Determination of Fe and Ni in Molybdenum by ICP-AES

Li Hanchao
(AVIC Beijing Insititute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China)

The method for simultaneous determination of Fe and Ni in molybdenum by ICP-AES was presented. Samples were dissolved by HCl-HNO3-HF and the spectral interferences of Fe and Ni from matrix element and coexist elements were studied. The analytical lines were 238.204 nm for Fe and 341.477 nm for Ni. The linear range was 0.001%-0.01% with relative coefficient of 0.999 4 and 0.999 8，respectively. The detection limits were 0.000 01% for Fe and 0.000 04% for Ni. The recovery of the method was 95.7%-115.0%， and relative standard deviation was 2.36%-17.82% (n=8). The method is simple，fast，and it is suitable for the determination of Fe and Ni in molybdenum which content is in the range of 0.001%-0.01%.

molybdenum; iron; nickel; ICP-AES

O657.3

A

1008-6145(2014)04-0073-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.04.022

聯(lián)系人：李漢超；E-mail: lhch77102@sohu.com

2014-04-08