電感耦合等離子體發(fā)射光譜測定合金鋼中低含量鈮的方法改進(jìn)

李姿儒 , 黃義偉

(柳州鋼鐵股份有限公司 , 廣西 柳州 545002)

YB/T 4395—2014《鋼鉬、鈮和鎢含量的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)進(jìn)行分析,改善了傳統(tǒng)方法中操作繁瑣的問題。但此法的實(shí)際使用過程中,有時出現(xiàn)樣品溶解不完全、待測鈮元素水解等問題,導(dǎo)致測定結(jié)果不穩(wěn)定?？赡艿脑蚴歉呗人崦盁熀?析出的鹽類后期不能完全溶解至溶液中,且酒石酸由于極易與金屬離子絡(luò)合,它的加入也大大增加了基體效應(yīng)。因此,對此方法進(jìn)行改進(jìn),采用硝酸—?dú)浞釋υ嚇舆M(jìn)行前處理,再利用ICP-OES對鋼中鈮含量進(jìn)行分析測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,分析結(jié)果與原方法準(zhǔn)確度相近的前提下,精密度更好,為測定合金鋼中低含量鈮提供可靠的改進(jìn)方案。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

在樣品前處理的過程中,加入少量HF引入F-使 Nb在溶液中形成[NbF7]2-。

[NbF7]2-的形成使Nb能夠穩(wěn)定地存在于溶液中,對Nb的反應(yīng)活性進(jìn)行提高,使得 ICP的測定過程中離子強(qiáng)度顯著增加[1]。需要注意的是,配制標(biāo)準(zhǔn)曲線使用的標(biāo)液中也需要含有一定量的F-,需要保證標(biāo)準(zhǔn)溶液及待測樣品溶液的基體趨于一致,否則易造成測定結(jié)果系統(tǒng)偏高[2]。

1.2 儀器和試劑

試劑:氫氟酸,優(yōu)級純,西隴科學(xué)化工;硝酸,分析純,天津富宇化工試劑廠;鹽酸,分析純,西隴科學(xué)化工。

儀器:電子天平,ME204E,梅特勒-托利多;電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀,ICAP7400,賽默飛。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.2 g(精確至0.000 1 g)樣品于150 mL錐形瓶中,用蒸餾水洗一圈將樣品打散,加入2 mL氫氟酸及25 mL(1+3)硝酸,于電爐上低溫溶解20 min。若此時仍有不溶物,加入5 mL濃鹽酸,繼續(xù)加熱至溶液冒大泡后,取下,冷卻至室溫,使用2%氫氟酸沖洗過濾,使用蒸餾水定容至100 mL容量瓶中。

1.4 工作曲線與檢出限

1.4.1工作曲線的建立

按本方法稱取一系列0.2 g高純鐵樣品作為基體,有效期內(nèi)的鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液GSBG62034—90(1 000 mg/L)配制梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行測定,繪制出工作曲線,此法作出的工作曲線線性較好。工作曲線配制見表1。

表1 工作曲線配制表

1.4.2檢出限的確定

按本方法稱取0.2 g高純鐵樣品,在建立工作曲線相同的條件下重復(fù)測定11次,并以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限。

線性回歸方程:y=376.217 2x+3.938 0;相關(guān)系數(shù)R2,0.999 98;檢出限為0.002 3%。

2 方法驗(yàn)證

2.1 曲線準(zhǔn)確性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性,抽取生產(chǎn)樣品,將本法的測定結(jié)果與YB/T 4395—2014《鋼鉬、鈮和鎢含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》測得值進(jìn)行了比較,允差參考YB/T 4395—2014中再現(xiàn)性R值。其部分結(jié)果見表2。

表2 本法與YB/T 4395 Nb比對數(shù)據(jù)表 %

比較發(fā)現(xiàn),本法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在允許誤差內(nèi),能滿足工作分析需求。

采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),將本法的測定結(jié)果與標(biāo)稱值進(jìn)行了比較,允差參考YB/T 4395—2014中再現(xiàn)性R值。其部分結(jié)果見表3。

表3 本法與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)稱值比對數(shù)據(jù)表 %

將本法測得值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)稱值對比發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi),能滿足日常工作的分析需求。

2.2 方法精密度驗(yàn)證

為了檢測本方法的精密度,隨機(jī)抽取了試樣G20700,平行測定8次(0.035%、0.034%、0.035%、0.035%、0.033%、0.033%、0.034%、0.035%),結(jié)果計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法精密度良好。

3 結(jié)論

通過優(yōu)化中低合金鋼中鈮含量測定分析方法,有效測定合金鋼中低含量鈮,快速準(zhǔn)確對樣品成分進(jìn)行分析,為轉(zhuǎn)爐煉鋼加料提供數(shù)據(jù)參考依據(jù),分析速率得到大幅提升。Nb測定范圍0.01%～0.20%;RSD可達(dá)到2.6%(n=8)。