溶樣方式對ICP-AES法測定CuNiSiCr合金中鉻硅含量的影響

孫愛俊，劉璞，李學浩

（1.鎮(zhèn)江四洋特種金屬材料制造有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212003； 2.鋼研納克檢測技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200231）

溶樣方式對ICP-AES法測定CuNiSiCr合金中鉻硅含量的影響

孫愛俊1，劉璞2，李學浩1

（1.鎮(zhèn)江四洋特種金屬材料制造有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212003； 2.鋼研納克檢測技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200231）

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測試CuNiSiCr銅合金中Cr，Si成分時測定結(jié)果偏低，分析發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象不是熔煉過程中元素吸收不完全或樣品熔煉燒損造成的，而是溶樣方式不恰當造成的。將Cr，Si元素分開溶樣，在溶解Cr元素時加入氫氟酸揮發(fā)Si元素，消除Si元素對Cr元素分析的影響，測試結(jié)果接近配料成分的實際含量。

CuNiSiCr銅合金；ICP-AES；溶樣方式；鉻；硅

銅合金中合金元素的成分分析國內(nèi)均采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）法［1-5］，該法可進行多元素同時測定，分析操作較簡便。采用ICP-AES法測試CuNiSiCr銅合金成分時，發(fā)現(xiàn)Cr元素測定值偏低，或Cr，Si元素的測定值均偏低。將Cr元素的配料成分含量提高0.05%，測試結(jié)果基本不變。

委托多家檢測機構(gòu)采用多種分析方法進行試驗，對測定結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)及溶樣方式進行對比，從而發(fā)現(xiàn)了ICP-AES法測定CuNiSiCr銅合金中Cr，Si含量偏低的原因。該研究可為含Cr，Si元素的合金采用ICP-AES法分析提供參考。

1 出現(xiàn)的問題

CuNiSiCr是一種高強高導銅合金，其中Cr配方含量為0.50%。委托到某檢測機構(gòu)1做化學分析，采用ICP-AES法［6］測得Cr元素含量為0.23%～0.33%，測定結(jié)果顯著偏低。究其原因，初步判斷是熔煉時Cr元素吸收不完全或Cr元素損失嚴重；將Cr元素的配料成分含量由0.50%提高到0.55%，Cr元素含量測定結(jié)果仍然在0.30%～0.38%范圍內(nèi)，并且Si元素的分析結(jié)果也偏低。將同批試樣又分別委托到檢測機構(gòu)2和檢測機構(gòu)3，同樣采用ICP-AES法進行測定，3個檢測機構(gòu)測定結(jié)果相近，均表現(xiàn)為Cr元素值遠低于配料成分含量，Si元素值也偏低。合金配料成分及測定結(jié)果見表1。

表1 配料成分及測定結(jié)果

2 多種分析方法測定結(jié)果對比

將同一試樣同一位置取下來的樣品分別委托多家機構(gòu)采用多種方法進行分析，配料成分和測定結(jié)果見表2。

表2 不同分析方法測定結(jié)果

由表2中數(shù)據(jù)可知，采用化學分析方法［7-8］、光電發(fā)射光譜法［3］與X射線熒光光譜法［9］測試出的Cr，Si成分含量與配比相近，說明CuNiSiCr合金中Cr，Si元素真實含量與配料成分含量基本一致，問題不在于元素吸收不完全或元素燒損嚴重，而是與ICP-AES分析方法有關(guān)。

3 溶樣方式分析

光電發(fā)射光譜法與X射線熒光光譜法進行元素成分分析時試樣為塊狀，不需要溶液溶樣，傳統(tǒng)的化學分析方法是溶解一份樣品分析一種元素，而ICP-AES法通常溶解一份樣品可對多種合金元素進行同時分析。

表3列出了GB／T 5121中Cr，Si元素（含量在0.5%左右）的幾種溶樣方式。Cr元素分析的火焰原子吸收光譜法、滴定法、ICP-AES法3種方法中，溶樣均采用混酸加熱至沸騰或蒸發(fā)至冒煙，否則造成Cr元素的溶解不充分。火焰原子吸收光譜法和滴定法測試Cr元素成分時，在溶解過程中均加入氫氟酸和混酸加熱冒煙，這樣可以使含Si元素試樣中的Si以四氟化硅的形式揮發(fā)掉，從而消除Si元素的干擾。溶液透明不渾濁時表示溶解完全。

采用鉬藍分光光度法測試Si元素含量需在溫水浴中溶解試樣，ICP-AES法測試Si元素含量要求加熱溫度不超過60℃，二者都是防止Si以四氟化硅的形式揮發(fā)造成損失；而重量法則是采用硫酸和氫氟酸處理使Si生成四氟化硅揮發(fā)除去，根據(jù)除Si前后的質(zhì)量差計算Si的含量。

在測試銅合金中含有Si元素的Cr元素時，采用鹽酸-硝酸混酸始終不能完全溶解，需滴加氫氟酸并冒煙揮發(fā)［10］；用ICP-AES法測定合金中高含量硅時，則存在樣品溶解干擾問題，待測元素硅含量較高，而硝酸和鹽酸只能溶解少部分酸溶性硅，全部硅需用氫氟酸溶解，氫氟酸溶解硅的溫度不能太高，否則易形成氟硅酸鹽揮發(fā)［11］。同時測試CuNiSiCr合金中Cr，Si元素含量，若采取一份溶液溶樣，溫度超過60℃則造成Si元素分析值偏低，溫度過低則造成Cr元素溶解不充分，無法同時滿足Cr，Si全部溶解的要求。因此，采用ICP-AES法進行元素成分分析時，為了使Cr，Si元素溶解充分又不產(chǎn)生元素損失，最好Cr，Si分樣溶解，并在溶解Cr元素時加入氫氟酸以揮發(fā)Si元素，消除Si元素對Cr元素分析的影響。將合金試樣分樣溶解后，按照GB／T 5121.27方法，采用ICP-AES法測試，結(jié)果列于表4。由表4可知，Cr，Si元素的測定結(jié)果都有很大程度的提高，已基本同配料成分含量一致。

表4 分別溶樣后分析結(jié)果 %

4 結(jié)語

ICP-AES法同時分析銅合金中Cr，Si元素的含量，會因溶樣過程中Cr溶解不充分和Si元素揮發(fā)散失而導致該兩種元素分析值偏低，將Cr，Si元素分別溶樣，在溶解Cr元素時加入氫氟酸揮發(fā)Si元素，以消除Si元素對Cr元素分析的影響，Cr，Si測定結(jié)果均接近配料成分含量。

［1］邱德仁.原子光譜分析［M］.上海：復(fù)旦大學出版社，2002.

［2］曹宏燕.冶金材料分析技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［3］YS／T482-2005 銅及銅合金分析方法光電發(fā)射光譜法［S］.

［4］陶俊. ICP-AES測定銅合金中多元素［J］.冶金分析，2004，24: 99-101.

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［6］GB／T 5121.27-2008 銅及銅合金化學分析方法 第27部分：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法［S］.

［7］GB／T 5121.16-2008 銅及銅合金化學分析方法 第16部分：鉻含量的測定［S］.

［8］GB／T 5121.23-2008 銅及銅合金化學分析方法 第23部分：硅含量的測定［S］.

［9］YS／T 483-2005 銅及銅合金分析方法 X射線熒光光譜法（波長色散型）［S］.

［10］劉潔，房書梅，張建忠，等. ICP-AES法測定銅合金中的Co、Cr、Zr元素含量［J］.河北冶金，2011(11): 62-63.

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霧霾含有毒物質(zhì)20多種 霧霾天應(yīng)加強自我保健

霧霾中含有對人體有害的細顆粒、有毒物質(zhì)達20多種，包括酸、堿、鹽、胺、酚，以及塵埃、花粉、螨蟲、流感病毒、結(jié)核桿菌、肺炎球菌等，其含量是普通大氣水滴的幾十倍。

人長時間處于霧天中，可引起氣管炎、喉炎、肺炎、哮喘、鼻炎、眼結(jié)膜炎及過敏性疾病等，對幼兒、青少年的生長發(fā)育和體質(zhì)均有一定的影響。另外，抵抗力較差的糖尿病患者在霧霾天極有可能出現(xiàn)肺部及氣管感染而加重病情。

“PM2.5對人體的危害相對于其它顆粒物更大一些”，環(huán)境工程專家侯立安指出，PM2.5具有粒徑小、比表面積大、活性強，還有易附帶有毒有害物質(zhì)等特點，因此它對人體的危害更大，可以通過鼻腔進入肺里面，而且在肺泡里，假如被溶解，就會進入到血液中，使人產(chǎn)生心血管疾病、呼吸道疾病、心臟病、肺癌、肺氣腫等。

國外已有研究證實，PM2.5濃度每增加10 μg／m3，肺癌死亡率增加15%～27%。浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院對近年來確診的肺癌患者進行了分析研究，肺癌主要有鱗癌和腺癌兩種，鱗癌的發(fā)生更多與吸煙相關(guān)，近年來的發(fā)生率已從原來的50%～60%下降到30%～40%；而與空氣中污染物有關(guān)的腺癌的發(fā)生率卻遠遠多于鱗癌。

在霧霾天盡可能不要外出，而且千萬別開窗通風。需要外出的話，最好采取一些防護措施，比如戴具有防護功能的特別是對PM2.5有一定阻隔作用的口罩等。霧天外出歸來應(yīng)立即清洗面部及裸露的肌膚，由于霧天日照少、光線弱、氣壓低，有些人在霧天會產(chǎn)生精神懶散、情緒低落的現(xiàn)象。建議保持科學的生活規(guī)律，調(diào)節(jié)情緒，避免過度勞累，多飲水，注意飲食清淡，少食刺激性食物，多吃些豆腐、牛奶等食品。

(中國分析計量網(wǎng))

Influence of Dissolving Method on Test of Chromium and Silicon in CuNiSiCr Alloy by ICP-AES

Sun Aijun1, Liu Pu2, Li Xuehao1
（1. Zhenjiang Siyang Special Metal Material Manufacture Co., Ltd., Zhenjiang 212003, China；2. NCS Testing Technology Co., Ltd., Shanghai Branch, Shanghai 200231, China)

The content of Cr and Si in CuNiSiCr copper alloy were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and lower results were obtained, which was confirmed not to due to incomplete melting or burning, but sample dissolution method. By separating sample dissolution of Cr and Si element, adding hydrofluoric acid to volatile Si element while Cr dissolving, and the effects of Si on Cr analysis was eliminated. By this way, the results were close to compounding ingredients.

CuNiSiCr copper alloy; ICP-AES; dissolving method; chromium; silicon

O652

A

1008-6145(2015)02-0082-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2015.02.024

聯(lián)系人：李學浩；E-mail: lxh4402916@163.com

2015-01-26