J422焊條熔敷金屬中硅元素檢測方法的討論

劉明，劉明先

（天津市理化分析中心、天津市半導(dǎo)體技術(shù)研究所，天津300051）

J422焊條熔敷金屬中硅元素檢測方法的討論

劉明，劉明先

（天津市理化分析中心、天津市半導(dǎo)體技術(shù)研究所，天津300051）

J422焊條熔敷金屬中硅元素的檢測，一般采用行業(yè)指定檢測標(biāo)準(zhǔn)《還原型鉬藍(lán)分光光度法》GB/T223.5-2008，本文引用《低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）》GB/T20125-2006，對硅元素檢測，兩種方法檢測結(jié)果存在較大偏差；經(jīng)《高氯酸脫水重量法》GB/T223.60-1997的佐證，給方法檢測結(jié)果與ICP-AES一致。結(jié)果證明：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）在對J422焊條熔敷金屬中硅元素的檢測，更為準(zhǔn)確、快速。

ICP-AES；硅；熔敷金屬；J422

J422焊條是現(xiàn)今應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的焊條，其熔敷金屬中硅元素含量是衡量其品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。長時(shí)間以來，國內(nèi)行業(yè)指定檢測硅元素標(biāo)準(zhǔn)為《還原型鉬藍(lán)分光光度法》GB/T223.5-2008[1]，但此方法的檢測結(jié)果只能反應(yīng)出以β型為主的硅元素，其它晶型的硅元素不能被檢測到。本文引用《低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）》GB/T20125-2006［2］檢測熔敷金屬中硅元素，檢測結(jié)果經(jīng)《高氯酸脫水重量法》GB/T223.60-1997[3]的佐證，確能檢測出全部型態(tài)硅元素。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）[4～6]是檢測J422焊條熔敷金屬中硅元素更為快速、準(zhǔn)確的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與工作條件

儀器名稱：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）儀：

型號：Prodigy High Dispersion ICP型，

生產(chǎn)廠家：美國利曼公司

工作參數(shù)：高頻發(fā)射功率1100W、冷卻氣流量20LPM、輔助氣流量0.4 LPM、霧化氣流量30PSI、樣品提升量1.5mL/min、樣品沖洗時(shí)間30s、積分時(shí)間20s、觀測方式徑向Radial、測樣次數(shù)4次。

1.2 試劑

分析操作使用分析純試劑和二次蒸餾水，試劑取用均取自同一瓶。

硝酸（ρ=1.42 g/mL），鹽酸（ρ=1.19 g/mL）。

本文引用《低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）》GB/ T20125-2006，采用外標(biāo)法（使用標(biāo)準(zhǔn)樣品）建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（見表1）。

表1 硅元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.5000g熔敷金屬試樣，稱準(zhǔn)至0.0001g，于300mL錐形瓶中，加入10mL水，5mL硝酸，低溫加熱至有大氣泡產(chǎn)生，再加入5mL鹽酸，加熱煮沸至樣品全部溶解，取下，冷卻加入15～20mL水，移入100.0mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。隨同試料作鐵基體試劑空白。待電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀穩(wěn)定后，倒入儀器中檢測。

鐵基體試劑空白的制備：稱取0.7144g氧化鐵（光譜純），稱準(zhǔn)至0.0001g，于300mL錐形瓶中，加入10mL水，5mL鹽酸，低溫加熱至全溶，再加5mL硝酸，煮沸，取下，冷卻加入15～20mL水，移入100.0mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

2 結(jié)果與討論

2.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）譜線的確定與基體效應(yīng)

引用《低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）》GB/T20125-2006，采用標(biāo)準(zhǔn)推薦線288.158nm為分析線，主要干擾元素有Mo、Cr、V、Al。干擾校正系數(shù)≤0.01。

由于采用外標(biāo)法（使用標(biāo)準(zhǔn)樣品）建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，各曲線點(diǎn)基體與待測樣品基體一致，達(dá)到基體匹配，屏蔽了基體效應(yīng)。

2.2 工作曲線的制作

根據(jù)ICP-AES儀器線性范圍及實(shí)際樣品中硅元素含量范圍。按照表1繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，曲線的線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)為0.9999，使用此工作曲線檢測樣品。

2.3 方法檢出限及背景校正

研究了鐵元素基體對硅元素的背景干擾程度，根據(jù)硅元素在288.158nm處譜圖情況，在硅元素峰右側(cè)出現(xiàn)干擾峰，使得右側(cè)（N）不能進(jìn)行有效的背景校正，根據(jù)最佳譜線線性范圍以保證最好的線性擬合的原則，只做左側(cè)（L）背景校正，這種背景校正方式能夠滿足精確檢測的要求，同時(shí)確定了硅元素的最終扣背景位置，消除了鐵元素基體引起的連續(xù)背景干擾。見圖1。

圖1 硅元素288.158nm譜圖

應(yīng)用已建立的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，按照檢出限測定方法，測定鐵基體試劑空白13次，并計(jì)算出硅元素的方法檢出限，見表2。

表2 硅元素背景校正和方法檢出限（n=13）

2.4 檢測結(jié)果

選取3種不同直徑規(guī)格的J422焊條熔敷金屬進(jìn)行檢測，《低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）》GB/T20125-2006、《還原型鉬藍(lán)分光光度法》GB/T223.5-2008與《高氯酸脫水重量法》GB/T223.60-1997結(jié)果的比較，見表3。

表3 3種方法結(jié)果比較（n=4）

2.5 結(jié)果分析

上述實(shí)驗(yàn)證明了《還原型鉬藍(lán)分光光度法》GB/ T223.5-2008對J422焊條熔敷金屬中硅元素檢測不全?！兜秃辖痄摱嘣睾康臏y定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）》GB/T20125-2006是檢測J422焊條熔敷金屬中硅元素更為快速有效的方法。

［1］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T223.5-2008.鋼鐵酸溶硅和全硅含量的測定還原型鉬藍(lán)分光光度法[S].國家技術(shù)監(jiān)督局2008-08-19發(fā)布2009-04-01實(shí)施.

［2］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20125-2006.低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[S].國家技術(shù)監(jiān)督局2006-03-02發(fā)布2006-09-01實(shí)施.

［3］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T223.60-1997.鋼鐵及合金化學(xué)分析方法高氯酸脫水重量法測定硅含量[S].國家技術(shù)監(jiān)督局1997-03-17批準(zhǔn)1997-09-01實(shí)施.

［4］辛仁軒，等離子體發(fā)射光譜分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［5］EbertKH.Analysisof Portland Cementby ICP-AES[J].Atomic tros?copy,1995(3)∶102-103.

［6］Rao R.N.TaⅡuriM.V.N.K.An overview of recent applications of inductively coupled plasmamassspectrometry[ICP-AES]in deter?mination of inorganic impurities in drugs and pharmaceuticals[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2007.43(1)∶1-13.

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.017

O657.31

A

1008-1267（2015）04-0043-02

2015-01-28