電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定碳化鉻基噴涂合金粉中的鎢量

菅豫梅，王 培

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司技術(shù)部，四川 自貢 643011）

碳化鉻基噴涂合金粉是航空及燃機領(lǐng)域重要噴涂材料之一。鉻基合金粉末中添加碳化鎢，可提高合金粉顯微硬度，增強耐磨、耐腐蝕等性能，因此，研發(fā)人員在試驗過程中提出了碳化鉻基噴涂合金粉中鎢量的準確測定要求。碳化鉻基噴涂合金粉中鎢量的測定方法未見報道。文獻報道鎢的測定方法雖然較多，有電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［1］，電感耦合等離子體質(zhì)譜法［2］，X射線熒光光譜法［3］，極譜分析法［4］，差式光度法［5］和容量法［6］。由于此產(chǎn)品是燒結(jié)后極難溶的碳化鉻基體，參照文獻法無法進行定量測試，也未查到相應(yīng)的國行標。

本試驗用硫酸、磷酸和硝酸溶解樣品，用氫氟酸、硝酸絡(luò)合試樣溶液中的鎢，選擇合適的儀器分析條件，采用標準工作曲線法測定碳化鉻基噴涂合金粉中的鎢量。方法精密度試驗RSD＜5%，標準加入回收率為97.9%～113.5%。方法簡便快速，適用于生產(chǎn)分析。

1 試驗部分

1.1 試劑與材料

1.硫酸（ρ＝1.84 g／mL）。

2.磷酸（ρ＝1.70 g／mL）。

3.硝酸（ρ＝1.42 g／mL）。

4.氫氟酸（優(yōu)級純，40%）。

5.國家有色金屬及電子材料分析測試中心、國標（北京）檢驗認證有限公司生產(chǎn)的鎢國家標準溶液（濃度為1 000μg／mL）。

6.高純氬氣（≥99.99%）。

本方法所用水為三級純水。

1.2 儀器

1.電子天平：感量d＝0.01 mg。

2.美國熱電iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（配耐氫氟酸腐蝕材質(zhì)的中心管、霧化器和霧化室）。

1.3 試樣分析步驟

將準確稱取的試樣置于玻璃三角瓶中，分別加入20 mL硫酸，10 mL磷酸，置于高溫電爐上加熱煮沸，溶解約15 min，取下冷卻。再用玻璃移液管沿杯壁緩慢加入5 mL硝酸，置于高溫電爐上加熱溶解完全，取下冷卻。用水將三角瓶中溶液轉(zhuǎn)入100 mL玻璃容量瓶中，定容，搖勻。在一個100 mL聚丙烯容量瓶中加入1.0 mL氫氟酸和3.0 mL硝酸，再分取玻璃容量瓶中的試樣溶液10.0 mL于此聚丙烯容量瓶中，搖動，使鎢被絡(luò)合，再加水定容，搖勻。將試液在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上，于選定的儀器測定條件下，測定試液的發(fā)射強度，通過試液與標準工作曲線發(fā)射強度比較，由計算機軟件自動計算出經(jīng)空白校正后的元素的質(zhì)量分數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫酸用量試驗

平行稱五份碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，按表1加入不同量的硫酸，再分別加10 mL磷酸，加熱煮沸溶解20 min，取下冷卻，再分別加5 mL硝酸，加熱溶解，溶解情況見表1。

表1 硫酸用量選擇

由表1知：硫酸用量在15～30 mL，樣品消解完全。本試驗選20 mL為硫酸用量。

2.2 磷酸用量試驗

平行稱四份碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，分別加入20 mL硫酸，按表2加入不同量的磷酸，加熱煮沸溶解約20 min，取下冷卻，再分別加5 mL硝酸，加熱溶解，溶解情況見表2。

由表2知：磷酸用量在5～20mL，樣品溶解完全。為避免高溫溶解過程生成焦磷酸不溶物，本試驗選10 mL為磷酸用量。

表2 磷酸用量選擇

2.3 硝酸用量試驗

平行稱四份碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，分別加入20 mL硫酸，10 mL磷酸，加熱煮沸溶解約20 min，取下冷卻，按表3分別加入不同量的硝酸，繼續(xù)加熱溶解，溶解情況見表3。

表3 硝酸用量選擇

由表3知：硝酸用量在2～15 mL，樣品溶解完全。本試驗選5 mL為硝酸用量。

2.4 最佳儀器工作參數(shù)

通過試驗，對儀器的最佳工作參數(shù)進行了選擇，結(jié)果見表4。

表4 最佳儀器工作參數(shù)

2.5 高含量鉻、鎳對鎢的光譜干擾試驗

2.5.1 高含量鉻對鎢的干擾試驗

平行稱兩份添加了高鎳的碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，一份按試驗方法1.3操作，測試鎢含量；另一份先按試驗方法1.3操作，再加10 mL高氯酸，將鉻氧化為高價態(tài)深棕紅色，分次加3～5 g氯化鈉，加熱將鉻生成氣態(tài)氯化鉻酰逸出分離，至溶液呈淺黃色或淺綠色時，取下冷卻，用水定容，分取溶液，按試驗方法1.3操作，測試鎢含量，結(jié)果見表5。

2.5.2 高含量鎳對鎢的干擾試驗

稱一份添加了高鎳的碳化鉻基合金粉樣品0.100 0 g，加入1 g無水碳酸鈉，4 g過氧化鈉，在750℃高溫爐中熔融15 min，取出，用熱水浸溶，鉻、鎢溶解，鎳生成氫氧化鎳沉淀。用水定容200 mL，用濾紙干過濾分離氫氧化鎳后，分取溶液，按試驗方法1.3操作，測試鎢含量，結(jié)果見表5。

由表5比較，采用三種不同樣品處理方法，分離鉻或鎳與未分離鉻或鎳的鎢檢測結(jié)果比較，相對偏差小于6%。本試驗選不分離鉻、鎳的酸溶法為樣品處理方法，操作更簡便，更適于生產(chǎn)分析。

表5 干擾試驗數(shù)據(jù)

2.6 測量譜線選擇試驗

稱1＃碳化鉻基合金粉樣品，按試驗方法1.3操作，在ICP發(fā)射光譜儀上進行測量，比較鎢的不同譜線譜圖，選擇最佳的測試譜線，具體見表6。

表6 測量譜線選擇

比較表6，本試驗選λ＝207.911 nm和λ＝209.475 nm峰位作為鎢的測試峰位。λ＝207.911 nm靈敏度更高，作為測試首選波長。

2.7 標準工作曲線試驗

1.在五個容量瓶中各加入1.0 mL氫氟酸和3.0 mL硝酸，再分別加入0、0.10、0.50、1.00、2.00 mL鎢標準溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，各標準溶液濃度為0、100、500、1 000、2 000μg／100 mL。

2.在選定的儀器條件測定標準系列溶液鎢元素的發(fā)射強度，通過計算機中的程序自動繪制擬合曲線，如圖1、圖2所示。

圖1 鎢標準工作曲線（λ＝207.911 nm）

圖2 鎢標準工作曲線（λ＝209.475 nm）

由圖1、圖2知，鎢元素標準曲線相關(guān)系數(shù)大于0.999 5%，說明兩個峰位曲線線性良好，可用于生產(chǎn)分析。

2.8 方法檢測限和定量下限試驗

采用標準工作曲線對方法檢測限MDL進行測定，定量下限RQL為10倍的MDL，測定結(jié)果見表7。

表7 方法檢測限和定量下限μg／100 mL

由表7知，儀器對鎢的方法檢測限＜1.50 μg／100 mL，定量下限＜15.0μg／100 mL，測試靈敏度能滿足鉻基合金粉中鎢量的準確測試。

2.9 鎢測試倍比試驗

分別稱1＃、2＃碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g和0.200 0 g，測試鎢含量，結(jié)果見表8。

表8 倍比試驗

由表8可知，兩種稱樣量相對偏差小于5%。為減少處理時間，本試驗選0.100 0 g為樣品稱樣量。

2.10 精密度試驗

平行稱1＃、2＃碳化鉻基合金粉樣品各10份，稱樣量為0.100 0 g，測試鎢含量，結(jié)果見表9。由表9知相對標準偏差小于5%，本試驗精密度能滿足生產(chǎn)分析需要。

表9 精密度試驗 %

2.11 加標回收試驗

平行稱取2＃、3＃碳化鉻基合金粉樣品0.100 0 g各兩份，按表11定量加入鎢元素標準溶液，進行加標回收試驗，結(jié)果見表10。

表10 加標回收試驗 %

由表10知：加標回收率為99.3%～107.2%，準確性可滿足生產(chǎn)分析需要。

3 結(jié) 論

碳化鉻基噴涂合金粉是航空及燃機領(lǐng)域重要噴涂材料之一，是極難溶樣品。本試驗采用硫酸、磷酸和硝酸可完全溶解樣品，用氫氟酸、硝酸可以絡(luò)合試樣溶液中的鎢，避免加水稀釋過程產(chǎn)生鎢酸沉淀，影響分析準確度。在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀上采用標準工作曲線法測定碳化鉻基噴涂合金粉中的鎢量。方法快速，易操作，能滿足生產(chǎn)分析的需要。