您的当前位置:首页正文

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cu-Ni-Mn钎料中铝、钽元素含量

2021-06-12 来源:汇智旅游网
48 i 期 化学分析计量 V 1.24.No.6 CHEMICAL ANALYSIS AND METERAGE Nov.20l5 doi:10.3969/j.issn.1008-6145.2015.05.012 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定 Cu.Ni.Mn钎料中铝、钽元素含量 付二红,蒙益林,汪磊 (北京航空材料研究院,北京100095) 摘要采用电感耦舍等离子体原子发射光谱法测定Cu-Ni-Mn钎料中的铝和钽元素含量。实验探讨了Cu-Ni- Mn钎料中基体元素及共存元素对铝、钽元素分析谱线的光谱干扰情况,确定了合适的分析谱线和背景校正方法。铝、 钽元素的分析谱线分别为396.152 InTl和240.063 nlTI。根据Cu-Ni.Mn钎料中铝、钽元素含量范围,合成系列标准溶 液,建立标准工作曲线,工作曲线的线性范围为0.05%-0.20%,线性相关系数分别为0.9996和0.998 8,此方法用于 测定铝、钽元素的检出限分别为0.001 2%和0.0084%,相对标准偏差为2.43%一4.55%(n=8 o标准加入回收率为 1o0% 119%。该法可用于测定Cu.Ni.Mn合金中的铝和钽含量。 关键词电感耦合等离子体原子发射光谱法;Cu—Ni-Mn钎料;铝;钽 中图分类号:0657.31 文献标识码:A 文章编号:1008-6145(2015)05-0048-05 Determination ofAluminium and Tantalum in Cu-Ni-Mn Brazing Filler Metals with Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry Fu Erhong,Meng Yilin,Wang Lei (Beijing Institute ofAeronautical materials,Beijing 100095,China) Abstract The content of aluminium and tantalum in Cu-Ni.Mn brazing filler metals was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry.The interferences from matrix elements and coexist elements were studied. The analysis spectral lines and the method for background correction were determined,the analytical wavelengths were 396.1 52 ni-n and 240.063 am respectively.The linear range was 0.05%-0.20%for aluminium and tantalum with regression coefficients of 0.999 6 for aluminium and 0.998 8 for tantalum.The detection limits were 0.0O12%for aluminium and 0.0084%for tantalmu,the relative standard deviations of dectection results were 2.43‘ -4.55%(n=8).The recovery rnaged from 100%to 1l9%,The method can be used to determine aluminium and tantalum in Cu—Ni.Mn alloy. Keywords inductively coupled plasma atomic emission spectrometry;Cu Ni-Mn brazing filler metals;aluminium; tantalmu Cu.Ni.Mn钎料是一种重要的焊接材料,具有 合金及钼铜合金中铝含量的测定,由于铜镍锰钎料 工艺性能优越、使用方便、成本较低、接头性能良好 与上述合金的化学成分组成及含量均不同,单纯借 等优点,广泛应用于多种金属及合金材料的导管钎 用这些分析方法和标准测定铜镍锰钎料中的铝含量 焊过程中,在航空航天领域也有一定的应用…。Cu— 并不能得到满意的效果,而目前关于铜合金中钽元 Ni.Mn钎料的化学成分比较复杂,各化学成分含量 素及铝和钽元素同时测定的方法未见报道。 变化会直接影响材料的各项性能,甚至某些关键微 笔者开展了铜镍锰钎料中铝和钽元素分析测 量元素含量的细微变化,会对材料性能产生非常大 定方法的研究,主要探讨了Cu.Ni.Mn钎料中共存 的影响,因此Cu.Ni.Mn钎料中杂质元素含量的准 元素及基体元素对杂质元素铝、钽测定的谱线干扰 确测定是产品质量控制的重要保证。目前,铜合金 情况,确定了合适的分析谱线,建立了适于测定Cu— 中铝元素常用的测定方法有电感耦合等离子体原子 Ni—Mn钎料中铝、钽元素的电感耦合等离子体原子 发射光谱法[2-5]分光光度法[6-8]滴定法[8-9]和示波 联系人:付二红;E—mail:erhong_fuda@163.corn 极谱法 。。等,这些分析方法多是关于铜合金、铝铜 收稿日期:2015—1o-08 付二红,等:电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cu-Ni・Mn钎料中铝、钽元素含量49 发射光谱方法。 容量瓶中,用水稀释至标线,混匀。 1实验部分 1.4标准工作溶液的制备 1.1主要仪器与试剂 按1-3制备数份空白溶液,分别移人数只相应 电感耦合等离子体原子发射光谱仪:IRIS— 50 mL塑料容量瓶中,加入铜基体溶液、镍基体溶 Intrepid II型,美国赛默飞世尔公司; 液、锰基体溶液和钴标准溶液,其加入量应使工作曲 铝、铌、钽、铜、镍、锰、铁、硼、钴、磷标准储备液: 线系列溶液中铜、镍、锰、钴含量与试液中的铜、镍、 质量浓度均为1.00 mg/mL,国家钢铁研究总院,使 锰、钴含量基本一致,根据试样中待测元素的含量范 用时逐级稀释; 围,在容量瓶中补充加入适量铝标准溶液和钽标准 硅标准储备液:0.50 mg/mL,国家钢铁研究总 溶液,用水稀释至标线,混匀,作为工作曲线系列溶 院,使用时逐级稀释; 液。以其中不加待测元素的溶液作为工作曲线系列 铜基体溶液:10.0 mg/mL,称取1.000 g纯铜 溶液中的“零”浓度溶液。 (铜的质量分数不小于99.99%),置于200 mL烧杯 2结果与讨论 中,加入40 mL硝酸溶液(1+1),加热至溶解完全, 2.1 非光谱干扰和溶样酸的选择 冷却后移人100 mL容量瓶中(含硝酸40 mL),用二 非光谱干扰以雾化去溶干扰、挥发一原子化干 次蒸馏水稀释至标线,混匀; 扰及激发一电离干扰为主。 镍基体溶液:10.0 mg/mL,称取5.000 g纯镍 溶样酸的选择对于减少雾化去溶干扰起着重 (镍的质量分数不小于99.95%),置于400 mL烧杯 要作用。HNO3,HC1,HC10 ,H SO ,H PO 等无机 中,加入50 mL硝酸溶液(1+1),加热至溶解完全, 酸的引入均使溶液的吸人速率及谱线强度减弱并依 冷却后移人500 mL容量瓶中,补加30 mL硝酸,用 上述从HNO 到H PO 的顺序加强,因此在试样分 二次蒸馏水稀释至标线,混匀; 析中,在保证试样充分溶解的前提下尽量少地引入 锰标准溶液:10.0 mg/mL,称取1.000 g纯锰 酸的种类和控制尽量低的酸度,这样能最大限度地 (质量分数不小于99.99%),置于200 mL烧杯中,加 克服雾化去溶干扰。在试样处理中,粘度小、表面张 入20 mL水和20 mL硝酸,低温加热至溶解完全, 力小、雾化效率高的是HNO 及HC1,这两种酸是消 煮沸驱尽氮氧化物,冷却至室温,用盐酸溶液(1+9) 除雾化去溶干扰的最佳选择。 移人100 mL容量瓶中并稀释至标线,混匀; 查阅国内外文献可知,铜合金一般都采用硝酸 实验所用试剂均为优级纯; 溶解试料。但近年来,不少文献中也提到联合使用 实验用水为二次蒸馏水。 硝酸、盐酸与氢氟酸溶解的方法¨ 。对于电感耦合 1.2仪器工作条件 等离子体原子发射光谱法来说,样品溶解的完全与 发生器(射频)功率:950 W;辅助气流:1.O 否十分重要,如果只用王水溶解Cu—Ni.Mn钎料试 L/rain;雾化器压力:25.0 Pa;蠕动泵转速:110 样,则溶样后溶液中尚存有王水不溶物,这样会影响 r/min;最大积分时间:30 S;分析谱线:铝396.152 化学成分测定的准确度。由于Cu.Ni—Mn钎料中硅 Bin,钽240.063 nm;检测宽度:3;氩气体积分数: 元素自身的特性,在较高的温度下,在王水介质中会 不小于99.99%。 析出,而在氢氟酸介质中,温度需进行控制,否则会 1.3样品制备 与氢氟酸生成氟化硅而气化损失,严重影响测试结 称取0.2000 g试料,置于150 mL聚四氟乙烯 果的准确度。为了获取Cu—Ni—Mn钎料的最佳溶解 烧杯中,加入5 mL硝酸、5 mL盐酸和lO滴氢氟酸, 方法,笔者按表1称取Cu.Ni—Mn钎料试样,在试样 低温加热至试料反应完全,冷却后移入50 mL塑料 中分别加人不同体积的酸,记录溶解现象。 表1溶解试验 50 化学分析计量 2Q15年,第24卷,第6期 由表1中的6项试验可知,溶样方法2和方法5、 方法6均可以很好地溶解试料。在能完全溶解试样 的前提下,过量的氢氟酸会对环境造成严重污染,故 选择用硝酸5 mL,盐酸5 mL,10滴氢氟酸来溶解试 样,试样称取质量选择0.20 g。 2.2分析线的选择 重。Ni对谱线A1 309.271 nm有背景干扰,背景干 扰可通过基体匹配的方法除去;左侧有峰干扰且此 干扰不可通过扣除适宜位置点消除。Ni对谱线A1 394.401 nm左侧有严重的峰干扰,且随着Ni含量的 增加干扰更加严重。Ni对谱线A1 396.152 llm右侧 有较弱的峰干扰,但此干扰可通过扣除适宜位置点 Cu—Ni—Mn钎料中的基体及共存元素有铜、镍、 锰、硅、铁、硼、钴、磷等,这些元素含量范围不一,跨 消除;Ni对其还有较弱的背景干扰,可通过基体匹 配的方法消除。 度很大,因此非常有必要对元素间的光谱干扰进行 f3)cu的干扰。cu对谱线A1 308.215 am有背 研究。按0.2000 g试料定容至50 mL计算,配制成 单一元素测试溶液(详见表2),对铝、钽两种分析元 素的8条分析谱线(详见表3)进行扫描试验,获得 单一元素干扰溶液、分析元素溶液及试剂空白溶液 的光谱扫描图形,对谱图进行叠加、放大处理,研究 其光谱干扰情况。 表2扫描溶液浓度表 加人元素 含量/% 加入元素 含量/% Nb 0.005,0.05。0-20 P 0.01,0.10,0,50 Ta 0.005,0.05,0.20 Si 0.5,1.0.2.0 Al 0.005,0.05,0.20 Fe 0.05,0.25,1.0,2.0 Mn 20,30,40 Co 1.0,3.0,7.0,10 0 Ni 20。30,50 B 0.01.0.10,0.50 Cu 20,30,50 HC1 5(mL) HNO3 5(mL) HF 10滴 (水空白)0 表3谱线预选表 元素 坌堑垡 Al 308.215,309.271,394.401,396.152 Ta 226.230,240.063,263.558,268.5 1 1 2.2.1 铝元素分析线选择 按照表2配制单一元素测试溶液,对铝元素的 4条分析谱线(见表3)进行扫描试验,获得单一干 扰元素溶液、分析元素溶液及试剂空白溶液的光谱 扫描图,对谱图进行叠加、放大处理,研究其光谱干 扰情况。 (1)Mn的干扰。Mn对谱线A1 308.215 nm右 侧有严重的峰干扰,且随着Mn含量的增加干扰更 加严重。Mn对谱线A1 309.271 nlTl左侧有峰干扰, 且此干扰不可通过扣除适宜位置点消除。Mn对谱 线A1 394.401 nm有背景干扰,但可通过基体匹配 的方法消除;左侧有峰干扰,且此干扰不可通过扣 除适宜位置点消除。Mn对谱线A1 396.152 rim右 侧有峰干扰,但此干扰可通过扣除适宜位置点消 除。 (2)Ni的干扰。Ni对谱线A1 308.215 nm左侧 有严重的峰干扰,且随着Ni含量的增加干扰更加严 景干扰,且随着Ni含量的增加干扰更加严重,尤其 是高含量镍还使其左右均出现一个影响Al元素测 定的峰。Cu对谱线A1 309.271 nm有重叠峰干扰, 且随着Cu含量的增加干扰加重,影响Al元素测定 的峰。Cu对谱线AI 394.401 nm有较弱的背景干扰 干扰,可通过基体匹配的方法消除。Cu对谱线A1 96.152 nm右侧有峰干扰有但此干扰可通过扣除适 宜位置点消除。 (41 Co的干扰。c0对谱线A1 308.215 nm有 峰重叠干扰,且此干扰不能通过扣除适宜位置点 消除。Co对谱线A1 309.271 am有峰重叠干扰, 且此干扰不能通过扣除适宜位置点消除。Co对 谱线AI 394.401 nm有较弱的背景干扰干扰,可通 过集体匹配的方法消除。Co对谱线Al 96.152 am 右侧有峰干扰有但此干扰可通过扣除适宜位置点 消除。 ’ P,Si,Fe,B对Al的4条谱线均无干扰。 综上,各共存元素对铝元素分析谱线的干扰情 况见表4。 表4各扫描液对铝元素的光谱干扰情况 由表4中的基体元素及共存元素对的铝元素 的4条分析线的光谱干扰情况可知,宜选择396.152 llm作为铝元素的分析线。 2.2.2钽元素的分析线选择 根据表2配制单一元素测试溶液,对钽元素的 4条分析谱线(见表3)进行扫描试验,获得单一干 扰元素溶液、分析元素溶液及试剂空白溶液的光谱 扫描图形,对谱图进行叠加、放大处理,研究其光谱 干扰情况。 付二红,等:电感耦合等离子体原子发射光谱法测定cu.Ni.Mn钎料中铝、钽元素含量 (1)Mn的干扰。Mn对谱线Ta 226.230, 表5各扫描液对钽元素的光谱干扰情况 240.063 nm,268.517 nm谱线有背景干扰,但可通过 基体匹配的方法消除;Mn对谱线Ta 263.558 nm有 严重的重叠峰干扰。 (2)Ni的干扰。Ni对Ta 226.230 nm谱线有严 重的背景干扰,严重影响Ta元素的测定;Ni对谱线 2_3缌陆方程和检出限 Ta 240.063,263.558 nnl,268.517 nlTI无干扰。 根据Cu—Ni—Mn钎料中待测元素的含量范围, (3)Cu的干扰。Cu对谱线Ta 226.230 nnl有 按0.2000 g试料定容于50 mL容量瓶计算,配制标 严重重叠峰干扰;Cu对谱线Ta 240.063,263.558, 准工作溶液系列,其中STD0 STD5是试剂空白分 268.517 hi/1无干扰。 别添加30%镍标准溶液、30%的铜标准溶液、30% (4)Co的干扰。Co对谱线Ta 268.517 nm左侧 的锰标准溶液、5%的钴标准溶液及不同量的铝、钽 有峰干扰;Co对谱线Ta 226.230,240.063,263.558 标准溶液配制而成。对系列标准溶液进行测定,以 nlTl无干扰。 响应值对铝和钽溶液的质量分数进行线性回归,计 共存元素对钽元素的4条分析线的谱线干扰 算得标准工作曲线和相关系数。对(STD0)分别进 情况见表5。由表5中的基体元素及共存元素对的 行10次测定,以溶液测量值3倍的标准偏差计算出 钽元素的4条分析线的光谱干扰情况可知,宜选择 铝和钽元素的方法检出限。铝、钽元素的工作曲线 240.063 nii1作为钽元素的分析线。 线性范围、线性方程、相关系数、检出限见表6。 表6工作曲线系列溶液及线性方程、相关系数 2.4精密度试验和准确度试验 表7。由表7可知,测量结果的相对标准偏差不大 称取8个Cu.Ni.Mn钎料试样,按照1-3制备样 于4.55%(n=8),铝、钽不同添加水平的加标回收率 品溶液,按1.2仪器工作条件进行测定,然后加入不 为100% 119%,表明本方法的精密度和准确度均 同含量的标准溶液,进行加标回收试验,结果列于 较高。 表7 Cu-Ni-Mn钎料中铝和钽元素的加标回收试验结果 % 3结语 马琪,蒙娟娟.电感耦合等离子子体原子发射光谱法测定钼铜 选择A1 396.152 nnl,Ta 240.063 nrfl为分析线, 合金中镍、钙、镁、铝含量[J].理化检验:化学分册,201l,48: 进行了基体元素及共存元素对待测元素光谱干扰研 1 496—1 497. 究,对样品进行了加标回收和精密度试验,结果表明 黎香荣,陈永欣,马丽方,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法 本方法可以消除基体和共存元素的光谱干扰,分析 同时测定含铜物料中多种杂质元素[J].冶金分析,2009,29(3): 24—27. 线灵敏度高,检出限低。本方法快速、准确,可用于 GB/T 5121.27-2008铜及铜合金化学分析方法第27部分: Cu-Ni.Mn钎料中铝和钽元素含量的测定。 电感耦合等离子体原子发射光谱法[s]. 参考文献 张涛.8一羟基喹啉分光光度法测定铍铜中间合金中铝[J].冶金 [1]陈永兆.络合滴定[M].北京:科学出版社,1986:288. 分析,2013,33(3):60-64。 [2]成勇.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定黄铜中主、次量元 HB 5422.3—1989铜合金化学分析方法电解分离一铬天青s吸 素[J].理化检验:化学分册,2011,47:659_664. 光光度法测定铝含量[s]. (下转第55页) 刘延平,等:气相色谱一质谱联用法测定油用牡丹花蕊和花粉中角鲨烯含量 表1精密度试验结果 55 [2]邹海民,曹铸,曾红燕.功能食品中角鲨烯的气相和液相色谱方 法比较[J].现代预防医学,2014,41(2):293-299. [3]钟冬莲,汤富彬,沈丹玉,等.油茶籽油中角鲨烯含量的气相色谱 法测定[J].分析试验室,2013,30(11):104-106. 2.6回收试验 1 4 J Gunawan S,Kasim N S,Ju Y.Separation and purification of squalene from soybean oil deodorizer distillate[J].Separation& Puriifcation Technology,2008,6O(2):128-135. 在牡丹花蕊和牡丹花粉样品中,分别添加1.00, 2.00,3.00 g/ 的角鲨烯标准品,前处理方法同1.4, 测定后计算回收率,结果见表2。 [5 J V ̄izquezL,TortesCF,FornariT,et a1.Recoveryof squalenefrom vegetable oil sources using countercurrent supercritical carbon 表2加标回收试验结果 dioxide extraction[J J.Journal of Supercritical Fluids,2007, 4O(1):59-66. [6]汪运明,陈华勇,杨继国,等.气相色谱质谱联用测定茶油中角鲨 烯含量[J].食品工业科技,2011,32(6):404--406. [7 J Warl ̄a F,Campos M,Allouche Y,et a1.Squalene protects against oxidative DNA damage in MCF10A human mammary epithelial cells but not in MCF7 and MDA—MB-23 1 human breast cancer 由表2可见,回收率在92.5%~102.6%之间,说 cells[J].Food&Chemical Toxicology,2010,48(4):1 092-1 100. [8]官波,郑文诚.角鲨烯提取、纯化及其应用[J].粮食与油脂, 明该方法的加标回收率满足方法学要求,适合角鲨 2010(2):4 46. 烯含量的测定。 [9 J Huang z R,Lin Y K,Fang J Y.Biological and pharmacological 2.7样品测定 activities of squalene and related compounds:potential uses in 实验中选取了油用牡丹花蕊和花粉作为样品, cosmetic dermatology l J].Molecules,2009,l4(1):540-554. 按照实验方法测定了其中的角鲨烯含量,结果见表 [1O]Harivardhan R L,Couvreur P.Squalene:a natural triterpene for l,其平均值分别为2.73,1.75 g/ ,此结果表明:牡 use in disease management and therapy l J j.Advanced Drug 丹花蕊和花粉中含有大量的角鲨烯,其含量要远高 Delivery Reviews,2009,61(15):1 412—1 426. 于一般植物油如花生油、大豆油、亚麻籽油、葵花籽 [11]张东生,薛雅琳,金青哲,等.油茶籽油中角鲨烯含量的测定 [J].中国油脂,2013,38(11):85—88. 油等。 [12]Michael J Bakes,Peter D Nichols.Lipid,fatty acid and squalene 3结论 composition of liver oil from six species of deep—sea sharks 采用气质联用法测定牡丹花蕊和花粉中功能 collected in southern Australian waters l J].Comp Biochem 性成分角鲨烯的含量。结果表明,此方法重现l生好, PhysiolB:BiochemMolBiol,1995,110B(1):267—275。 灵敏度高,峰型尖锐且干扰峰少,目标峰分离效果 [13]张青龄.橄榄油中角鲨烯含量的气相色谱/质谱法分析[J]. 好,定量准确。牡丹花蕊和花粉中的角鲨烯含量很 福建分析测试,201l,20(3):l__4. 高,这对开发其药用和食用价值、指导牡丹产业的深 [14]国家药典委员会.中华人民共和国药典:一部[M].北京:中 加工、深度挖掘油用牡丹的应用价值、促进油用牡丹 国医药科技出版社,2010:16o-161. [15]刘卫.牡丹花蕊茶[EB/OL].http://www.ruipumudan.com/ 产业化发展和提高资源利用率有一定的意义。关于 201 Jo2—12/2015—O3-16 牡丹花蕊和花粉中角鲨烯含量的测定国内外还没有 [16]毛多斌,贾春晓,孙晓丽,等.几种功能性植物油中角鲨烯和维 文献报道,因此本课题的研究对以后角鲨烯的研究 生素E分析[J].中国粮油学报,2007,22(2):79-82. 有一定的指导意义。 [17]谢勇,苏素娇,梁一池.气相色谱法测定茶籽油中角鲨烯含量的 参考文献 研究[J].河南工业大学学报,2012,33(1):42__44. [1]陈学兵,史宣明,赵抒娜,等.植物油中提取角鲨烯的研究进展 [18]许瑞波,刘玮炜.角鲨烯的制备及应用进展[J].山东医药, [J].中国油脂,2013,38(11):72_75. 2005,45(35):69-70. (上接第51页) [8]GB/T 5121.13-2008铜及铜合金化学成分分析方法第l3 [10]陈丽春,毛禹平.示波极谱法快速测定铜铝合金中微量铝[J]. 部分:铝含量的测定[s]. 冶金分析,1999,19(3):1-3. [9]liB 5422.2—1989铜合金化学分析方法EDTA容量法测定铝含 [11]刘洁,房书梅,张建忠,等.ICP-AES法测定铜合金中的co、 量[s]. cr、zr元素含量[J].河北冶金,2011(11):62—63. 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容