火花直讀光譜法測定鋁及鋁合金中的釩含量

陳國成 黎應(yīng)芬

(廣東省佛山市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測中心，廣東 佛山 528000)

火花直讀光譜法測定鋁及鋁合金中的釩含量

陳國成 黎應(yīng)芬

(廣東省佛山市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測中心，廣東 佛山 528000)

通過對測定條件的優(yōu)化，采用高釩系列標(biāo)準(zhǔn)樣品建立分析程序，完成類型標(biāo)準(zhǔn)化，校驗(yàn)后再進(jìn)行測定，建立了火花直讀光譜法對鋁及鋁合金中的釩含量進(jìn)行測定的方法。選用E2235高釩標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，所得測定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.9%(n=8)。結(jié)果表明，當(dāng)測定元素含量不超過0.020%時(shí)，方法準(zhǔn)確、可靠，適合于鋁及鋁合金中微量釩含量的測定。

鋁及鋁合金；釩；火花直讀光譜法；類型標(biāo)準(zhǔn)化

前言

鋁合金因其密度低，防腐性好，價(jià)格適中，加工性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于家居門窗、建筑物、交通運(yùn)輸及航空工業(yè)。鋁合金含有硅、鉻、鎳、鈦、銅、鋯、鋅、鎂、鐵、釩等雜質(zhì)元素。通常，釩在鋁合金中所占比例不高，它主要起到輔助細(xì)化晶粒的作用[1-2]，故通過調(diào)節(jié)釩含量可以調(diào)控鋁合金的結(jié)構(gòu)與性能。對鋁和鋁合金中微量元素含量的測定方法有X射線熒光光譜法[3]、分光光度法[4]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[5]等。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器

SPECTROLABM12火花直讀光譜儀(德國斯派克分析儀器公司)，電熱恒溫干燥箱，EXTM32型多功能機(jī)床(山東機(jī)床廠)。

1.2主要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

E3202、K8011、N3104、E606、E604、E602、E2235鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品(西南鋁業(yè)公司)，6063BA鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品(鋼研納克檢測技術(shù)有限公司)。

1.3儀器工作條件

火花直讀光譜儀工作條件：環(huán)境溫度25 ℃，環(huán)境相對濕度70%，氬氣沖洗時(shí)間5 s，預(yù)燃時(shí)間15 s，積分時(shí)間10 s，氬氣靜態(tài)流量0.6 L/min，氬氣純度99.995%。

1.4實(shí)驗(yàn)方法

按照GB/T 17432—2012標(biāo)準(zhǔn)的取樣方法制備好樣品及用于建立工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)樣品，利用標(biāo)準(zhǔn)樣品所選定的工作條件下，激發(fā)該系列標(biāo)準(zhǔn)樣品，自動建立有效的工作曲線。為防止工作曲線的漂移，需利用標(biāo)準(zhǔn)樣品對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，必要時(shí)選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)控制樣品與樣品同時(shí)進(jìn)行測定，對試樣分析結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。結(jié)果由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在工作曲線上直接讀出。

2 結(jié)果與討論

2.1試樣預(yù)處理

試樣預(yù)處理必須按照相關(guān)操作步驟進(jìn)行，否則會影響測定的準(zhǔn)確性。用車床加工過的試樣表面應(yīng)無氣孔、無裂紋、無夾雜，而且保持光潔平整，紋理清晰。

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用鋁合金標(biāo)準(zhǔn)光譜樣品(K8011，E606，E604)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，其釩含量的具體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：0.0090%、0.027%、0.125%。每個(gè)標(biāo)樣激發(fā)三次，測定標(biāo)準(zhǔn)樣品中釩的相對強(qiáng)度，以釩310.2 nm為內(nèi)標(biāo)線，以釩含量為橫坐標(biāo)，相對強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.3高含量樣品類型標(biāo)準(zhǔn)化的建立

由于鋁合金品種豐富，不同品種中雜質(zhì)元素如Mg、Cu、Zn、Mn等成分差異巨大，所以火花直讀光譜中設(shè)有幾條針對不同品種的常用分析曲線。但在分析過程中，有些樣品的釩含量較高，不在常用分析曲線范圍內(nèi)，同時(shí)在分析程序中V元素只有一個(gè)物理通道——V4，造成了每次標(biāo)準(zhǔn)化后校正系數(shù)的輕微改變都會對高含量V的測定造成較大影響。所以對于高含量釩的檢測需要采用高釩系列標(biāo)準(zhǔn)樣品建立分析程序，完成類型標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行校驗(yàn)后再檢測，最后采用含量相近的標(biāo)準(zhǔn)控樣進(jìn)行驗(yàn)證。

2.4火花直讀光譜儀漂移的校正

火花直讀光譜儀通常情況下都很穩(wěn)定，跡線漂移慢。但受環(huán)境因素的影響，如溫度的急劇變化，振動等，會發(fā)生微小的變化。為了監(jiān)控V曲線校正后的漂移情況，參考YB/T 4143—2006檢測儀器的漂移中規(guī)定的判定方法。在測量其它樣品的同時(shí)，對E2235鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行重復(fù)分析。具體的操作步驟為：首先激發(fā)E2235鋁標(biāo)樣3點(diǎn)(若有異常點(diǎn)，則舍棄重新激發(fā))取其平均值作檢測結(jié)果，并在每次測試完約10個(gè)樣品后，再檢測E2235鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品，按此方法，對E2235測定10次依次記錄為C1，C2……C10，然后計(jì)算相關(guān)數(shù)值，具體見表1。

表1 曲線校正后的漂移計(jì)算Table 1 Drift calculation after curve correction

2.5精密度實(shí)驗(yàn)

選用含釩量高的E2235鋁合金標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，連續(xù)測定8次所得結(jié)果及測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)見表2。由表2可知，方法重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度均能達(dá)到分析要求。

2.6實(shí)際樣品測定

為了驗(yàn)證火花直讀光譜的準(zhǔn)確性和可靠性，采用化學(xué)分析法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法對鋁合金中釩含量進(jìn)行了測定。測定結(jié)果如表3所示。實(shí)驗(yàn)表明，火花直讀光譜法的測定結(jié)果與化學(xué)分析法和ICP-OES法的測定結(jié)果基本一致。

表2 E2235標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢測結(jié)果Table 2 Test results of E2235 standard samples /%

表3 三種分析方法的測定結(jié)果Table 3 Three analytical methods for the determination of the results(n=6) /%

3 結(jié)語

通過火花直讀光譜法測定條件的優(yōu)化選擇，結(jié)果表明，用火花直讀光譜法測定鋁合金中的釩含量，當(dāng)鋁合金中的釩含量不高于0.020%時(shí)，方法準(zhǔn)確、可靠。

[1] 陳志國,楊文玲,王詩勇,等.微合金化鋁合金的研究進(jìn)展[J].稀有金屬材料與工程 (RareMetalMaterialsAndEngineering),2010,39(8):1499-1504.

[2] 劉兵,彭超群,王日初,等.大飛機(jī)用鋁合金的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào) (TheChineseJournalofNonferrousMetals),2010,20(9):1705-1715.

[3] 田永紅,劉海生.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):62-64.

[4] 國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 20975.13—2008 鋁及鋁合金化學(xué)分析方法第13部分：釩含量的測定 苯甲酰苯胲分光光度法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[5] 曹愛青.X射線熒光光譜法測定純鋁制品中的主要雜質(zhì)元素[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):42-44.

DeterminationofVanadiumContentinAluminumandAluminumAlloysbySparkEmissionSpectrometry

CHEN Guocheng, LI Yingfen

(FoshanSupervisionandTestingCentreofQualityandMetrology,Foshan,Guangdong528000,China)

A method was developed for the determination of vanadium (V) in aluminum samples at optimized test conditions. A program was established for standardization and was used after verification. The analytical results agreed with the standard value for the high vanadium standard sample of E2235. The relative standard deviation of this method using spark emission spectrometry was 2.9% (n=8). The results show that the method is accurate for analyte concentration less than 0.020%. The proposed method is reliable and suitable for determining trace amounts of V in aluminum and aluminum alloys.

aluminum and aluminum alloy; vanadium; spark emission spectrometry; type standardization

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.015

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)03-0059-03

2017-03-08

2017-06-13

陳國成，男，工程師，主要從事金屬物質(zhì)的分析與檢測研究。E-mail: sscgc@163.com

本文引用格式：陳國成,黎應(yīng)芬. 火花直讀光譜法測定鋁及鋁合金中的釩含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué),2017,7(3):59-61. CHEN Guocheng, LI Yingfen. Determination of Vanadium Content in Aluminum and Aluminum Alloys by Spark Emission Spectrometry [J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):59-61.