ICP-OES測(cè)定5052鋁合金中鎂的測(cè)量不確定度評(píng)定

蘭標(biāo)景，陸科呈，劉俊生

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031）

1 實(shí)驗(yàn)部分

（1）主要儀器與試劑。iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP光譜儀），賽默飛世爾科技有限公司。

電子分析天平，BSA124S-W型，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司。鋁合金光譜標(biāo)樣，系列編號(hào)：5961、5962、5963、5964、5965，東北輕合金有限責(zé)任公司。

（2）ICP光譜儀工作參數(shù)。RF功率1150 W，霧化器氣體流量0.6 L/min，輔助氣流量0.5 L/min，分析轉(zhuǎn)速50 r/min。

（3）標(biāo)準(zhǔn)曲線系列。為減少基體干擾，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中的基體、合金系列與待測(cè)試樣要求一致。系列標(biāo)準(zhǔn)溶液是取高純鋁、5961～5965鋁合金光譜系列標(biāo)樣的鋁屑，然后用和試驗(yàn)樣品一樣的溶樣方法、一樣的定容體積配制而成。

（4）實(shí)驗(yàn)方法。在制樣過程按照《鋁及鋁合金化學(xué)分析方法第 25部分電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》，樣品和標(biāo)準(zhǔn)系列均使用堿溶酸化法溶樣[1]。樣品溶樣過程具體如下：準(zhǔn)確稱取5052鋁合金鋁屑樣品0.2009 g于聚四氟乙烯燒杯中，加6 mL NaOH（400 g/L），待劇烈反應(yīng)停止后，低溫加熱至溶解完全，加25 mL鹽酸（1+1）和25 mL 硝酸（1+1）酸化，冷卻后，用容量瓶定容至500 mL。在ICP光譜儀選定的工作條件下，使用系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，得到工作曲線；接著進(jìn)行待測(cè)溶液的測(cè)定，利用工作曲線測(cè)定待測(cè)樣品中鎂的含量。

2 數(shù)學(xué)模型

按下式計(jì)算檢測(cè)結(jié)果：

其中：Y—樣品中鎂的質(zhì)量百分比， %； f—樣品溶液的稀釋系數(shù)，本方法中f=1，無量綱；V—待測(cè)溶液的定容體積，mL；C0—樣品溶液中鎂的質(zhì)量濃度值， mg/L； M—樣品質(zhì)量，g；Δ—各種因素造成的重復(fù)性影響的修正值；X—數(shù)值修約[2]。

3 不確定度來源分析

由實(shí)驗(yàn)方法的數(shù)學(xué)模型及其它有關(guān)信息分析，可判斷影響測(cè)定過程不確定度來源主要有以下幾方面：樣品的稱量過程、定容過程、工作曲線擬和、數(shù)值修約等。

根據(jù)測(cè)量不確定度傳播律公式，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：

本實(shí)驗(yàn)不進(jìn)行稀釋過程，故稀釋系數(shù)f=1，其f引入的不確定度

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

4.1 稱量過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（M）

稱量過程的不確定度主要來自電子分析天平的準(zhǔn)確性、分辨力和稱量過程的重復(fù)性，其中稱量過程的重復(fù)性將在各種因素造成的重復(fù)性影響修正值引入的不確定度分量中考慮。

（1）電子分析天平的準(zhǔn)確性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1（M）。電子分析天平校準(zhǔn)證書給出的校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度U= 0.5 mg，故

（2）電子分析天平的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2（M）。所用電子分析天平的分辨力為0.1 mg，按照均勻分布，則其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

（3）稱量過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（M）。稱量過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為天平準(zhǔn)確性和分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的合成，即

4.2 定容過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V）

（1）容量瓶準(zhǔn)確性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1（V）。本實(shí)驗(yàn)定容采用500 mL-A級(jí)容量瓶。根據(jù)JJG196-2006《常用玻璃量器》給出的不同計(jì)量器具的容量允差， 500 mL-A級(jí)容量瓶允差為±0.25 mL，按三角分布計(jì)算，所以其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

（2）溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2（V）。由于玻璃的體熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于水的膨脹系數(shù)，故可忽略其影響。已知水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，玻璃器具出廠校準(zhǔn)溫度為20 ℃，本實(shí)驗(yàn)使用溫度與校準(zhǔn)溫度變化范圍為±6 ℃，按均勻分布計(jì)算，所以溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（C0）

實(shí)驗(yàn)所用鎂系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度分別為8.55 mg/L、17.05 mg/L、23.60 mg/L、 33.10 mg/L、39.05 mg/L。用ICP光譜儀測(cè)定各濃度的譜線發(fā)射強(qiáng)度，每一濃度點(diǎn)測(cè)定3次，以質(zhì)量濃度Cj為橫坐標(biāo)，譜線強(qiáng)度Yj為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性擬合。

4.4 數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（x）

最終報(bào)告數(shù)值修約至小數(shù)點(diǎn)后兩位，故數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（Y）

由前述數(shù)學(xué)模型可知，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示如下：

6 擴(kuò)展不確定度

7 測(cè)量不確定度報(bào)告

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定5052鋁合金中鎂的測(cè)量不確定度為0.05%，其測(cè)定結(jié)果可表示為：（2.51±0.05）%，置信概率P=95%。