CN105067591A - 一种铝铍中间合金中铍含量的icp-aes检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法，属化学检测技术领域，其包括试剂配制、试料称取、前处理溶解、稀释、波长选择、系列标准溶液配制、电感耦合等离子体原子发射光谱法检测和分析结果的计算，实现了试样前处理溶解快速、系列标准溶液配制操作性强、检测过程容易掌握，检测结果准确可靠。测定范围：w(Be)0.50％～8.00％。本发明解决了铝铍中间合金中铍含量的检测方法技术问题，为铝铍中间合金新型产品在机械、电子、兵器、有色金属等行业领域方面的进一步研究，在铝合金的生产熔炼过程中，对提高铝合金的产品质量、生产效率、降低生产成本，提供了坚实基础；为铝铍中间合金中铍含量的快速准确定量分析，提高了可靠依据。

Description

一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法

技术领域

本发明涉及一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法，特别涉及一种铝铍中间合金中铍含量的电感耦合等离子体原子发射光谱定量分析方法，测定范围：ω(Be)0.50％～8.00％。

背景技术

中间合金是指将某些单质做成合金，使其便于加入到其他合金中，以解决烧损、高熔点合金不易熔入等问题，同时对原材料影响不大的特种合金，或者说人们不能直接使用的过渡性合金。铝铍中间合金是铝中间合金锭或中间合金之一，他广泛应用于大量铝合金产品的熔炼配料生产中，同时中间合金可配制出具有各种特性和功能的新材料，是工业发达国家研发各种新材料的重要手段和途径。YS/T282—2000《铝中间合金锭》规定常见铝铍中间合金AlBe3中的含铍量为2.0％～4.0％，还含有硅、铁、锌等杂质元素。生产中特别要求准确检测铍的含量，以便降低原材料成本，严格控制铝合金产品质量。

为了满足铝合金新型产品的生产要求，必须严格控制铝铍中间合金中铍元素的含量以及加入量，这无疑给化学分析检测人员出了一道难题，对于其检测技术的开发提出了挑战。

通过重庆市标准信息服务网查询，我国在钢铁及其合金、铝及铝合金、铜及铜合金、锌及锌合金、镁及镁合金等等方面的检测技术比较成熟，目前被批准发布的标准检测方法有约1200种。

相关标准有:

①GB/T5121.17—2008《铜及铜合金化学分析方法第17部分：铍含量的测定》，测定范围：ω(Be)0.100％～2.23％；

②GB/T13748.11—2005《镁及镁合金化学分析方法铍含量的测定依莱铬氰蓝R分光光度法》，测定范围：ω(Be)0.0004％～0.015％；

③GB/T20975.22—2008《铝及铝合金化学分析方法第22部分：铍含量的测定依莱铬氰兰R分光光度法》，测定范围：ω(Be)0.00010％～0.40％；

④YS/T470.1—2004铜铍合金化学分析方法《电感耦合等离子体-发射光谱法测定铍、钴、镍、钛、铁、铝、硅、铅、镁量》，测定范围：ω(Be)0.37％～2.67％；

⑤YS/T470.2—2004《铜铍合金化学分析方法氟化钠滴定法测定铍量》，测定范围：ω(Be)3.33％～4.42％；

⑥GB/T7999—2007铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法

然而，中华人民共和国有色金属行业标准YS/T282—2000《铝中间合金锭》中的试验方法规定：合金锭的化学成分仲裁分析方法按GB/T6987.1～6987.24的规定进行。GB/T6987.1～6987.24标准已作废，按GB/T20975执行。其GB/T20975.25—2008《铝及铝合金化学分析方法第25部分：电感耦合等离子体原子发射光谱法》，测定范围：ω(Be)0.0005％～0.40％，不能满足铝铍中间合金中铍元素的检测要求。

《有色金属分析通讯》1999年2期，论文《铝铍中间合金中铍的测定》中采用的是重量法，试样含铍量为4.18％，其检测周期冗长、检测人员劳动强度大、试剂消耗多。

未查到铝铍中间合金中铍元素的国家、行业标准测定方法，也未查到一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法(测定范围：ω(Be)0.50％～8.00％)。另外，在企业标准方法中，也未查到相关的适用检测方法。目前来讲，作为铝铍中间铍含量ICP-AES检测方法的开发，尚属空白。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法，该方法中，试料经盐酸溶液与助溶剂溶液溶解后，用二级及以上级别的水稀释至一定体积，在电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，于所推荐的波长或其他合适的波长处测量试液中铍元素的发射光强度，由校准曲线计算铍的质量分数。

本发明的一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法，包括试剂配制、试料称取、前处理溶解、稀释、波长选择、系列标准溶液配制、电感耦合等离子体原子发射光谱法检测、分析结果的计算和精密度。

本发明的有益效果：

本发明的一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法具有如下特点：

1.建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法对铝铍中间合金中铍含量的快速定量分析方法；

2.测定范围：ω(Be)0.50％～8.00％；

3.精密度：

0.50％～1.00％，允许差0.03％；1.00％～2.00％，允许差0.05％；

2.00％～5.00％，允许差0.08％；5.00％～8.00％，允许差0.10％。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步描述。

图1为本发明的前处理后的试样溶液状态图；

图2为本发明的使用的仪器设备图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

1、实施步骤一：前处理

用万分之一电子天平，称取0.1000g试料，置于150mL锥形瓶中。于盛装有铝铍中间合金试料的锥形瓶中，加入20mL盐酸溶液、2mL助溶剂溶液,低温加热至试料溶解完全。取下，冷却至室温。是将前处理溶解处理后冷却至室温的试料溶液，转移入100mL容量瓶中，在转移过程中，用一根玻璃棒***容量瓶中，锥形瓶瓶口倾斜紧靠玻璃棒，使溶液沿玻璃棒慢慢流入，玻璃棒下端要靠近瓶颈内壁，但不要太靠近瓶口，以免有溶液溢出。待溶液流完后，将锥形瓶沿玻璃棒稍向上提，同时直立，使附着锥形瓶口部的一滴溶液流回烧杯中。残留在锥形瓶中的少许溶液，用少量的二级以上级别的水洗3～4次，洗涤液按上述方法转移到容量瓶中。溶液转入容量瓶后，加入二级以上级别的水，稀释到约3/4体积时，将容量瓶平摇几次(切勿倒转摇动)，作初步混匀。然后继续加入二级以上级别的水，近标线时小心地逐滴加入，直至溶液的下弯月面与标线相切为止。盖紧玻璃塞子。

左手食指按住塞子，右手指尖顶住瓶底边缘，将容量瓶倒转过来并整荡，再倒转过来，使气泡上升到顶部，如此反复10次～15次，即可混匀。前处理后的试样溶液状态见图1所示。

2、实施步骤二：仪器工作条件优化

使用的仪器设备见图2所示。按照仪器说明书对仪器工作条件进行优化，选择合适的测量条件(如氩气压力、观测高度、分析线、冲洗时间、积分时间等)。

利用IRISIntrepidⅡXSP型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，选择的优化测量条件作为推荐工作参数。

RF功率：1150W；雾化气压力：0.2MPa(28PSI)；泵速：100r/min；辅助气流量：0.5L/min；等离子炬观测高度：15mm；积分时间：10s。氩气纯度：不低于99.99％。

3、实施步骤三：检测波长选择

按照仪器说明书对仪器工作条件进行优化后，在元素测定波长谱线中，根据检测范围、线性关系、回收率、检测结果准确性进行综合考虑，选择合适的测定波长。选定的测定波长为：

Be234.861{143}nm、313.042{107}nm、313.107{107}nm。

4、实施步骤四：检测结果收集

按照IRISIntrepidⅡXSP型电感耦合等离子体光谱仪操作规程进行操作，检测试料溶液中铍元素的含量。记录检测结果，进行下一步的分析。

5、实施步骤五：加入法验证

根据选择的分析方法优化条件，按照标准加入法，作回收率试验。

6、实施步骤六：合成标样验证

(1)合成标样

5个铝铍中间合金的合成标样元素加入量见表1。

表1合成标样元素加入量

编号	加入铝量/mg	加入Be量/mg
			1#	100	0.50
2#	100	1.00
			3#	100	2.00
4#	100	3.00
			5#	100	4.00

(2)校准曲线制备

校准曲线溶液中待测元素的含量要略高于样品中该元素的含量。校准曲线溶液的数量由精密度要求决定，一般(3～5)个，绘制校准曲线的标准溶液见表2。

表2绘制校准曲线的标准溶液

(3)测量

a.仪器准备

开启ICP-AES光谱仪，预热2h以上。

按照仪器说明书对仪器工作条件进行优化，选择合适的测量条件(如氩气压力、观测高度、分析线、冲洗时间、积分时间等)。

准备校准曲线绘制、测量及统计计算等软件。

点击等离子炬点火，点火后确认仪器运行参数在正常范围内，雾化***及等离子火焰工作正常，稳定15min以上。

b.系列校准曲线溶液的测量和校准曲线的绘制

于电感耦合等离子体发射光谱仪上，测量系列校准曲线溶液铍的光谱强度，每个溶液重复测量2次～3次，计算其平均值。以各光谱强度平均值减去零浓度光谱强度平均值为纵坐标，系列校准曲线溶液的浓度为横坐标，分别绘制铍的校准曲线。

计算校准曲线的相关系数，相关系数应大于0.999以上。

c.试料溶液的测定

测量试料溶液中的光谱强度，重复测量2次～3次，计算其平均值。其光谱强度平均值减去空白溶液光谱强度的平均值为净光谱强度。

(4)分析结果的计算

根据校准曲线，将净光谱强度转化为试料溶液中铍的质量浓度，以mg/mL表示。

试料中铍含量以质量分数ω(Be)计，按式(1)计算：

$w\left(Be\right)=\frac{\mathrm{\ρ}\left(Be\right)\×V\×{10}^{-3}}{m}\×100\%\mathrm{......}\left(1\right)$

式中：

ρ(Be)——试液中铍质量浓度的数值，单位为毫克每毫升(mg/mL)；

V——被测试液体积的数值，单位为毫升(mL)；

m——试料质量的数值，单位为克(g)。

7、实施步骤七：含量检查

1.对于低含量的标准加入法检查

根据选择的优化条件，按照标准加入法，作回收率试验，回收率＝(测定合量-试料含量)/加入量×100％。一般规定要求回收率为95％～105％。本发明的一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法回收率为98.75％～102.0％，参见表3。说明本检测方法测定结果准确可靠。

表3回收率试验结果

2.对于高含量的合成标样检查

按实施步骤六的方式合成标样进行验证操作(含铝量为0.1000g)，其检测结果评价见表4。说明本检测方法测定结果准确可靠。

表4合成标样检测结果评价

编号	元素	加入量/mg	含量/％	测定结果/％	差值/％	允许差/％	结论
								11#	Be	5.00	5.00	5.05	0.05	0.10	符合要求
12#	Be	6.00	6.00	5.98	-0.02	0.10	符合要求
								13#	Be	7.00	7.00	7.06	0.06	0.10	符合要求
14#	Be	8.00	8.00	8.06	0.06	0.10	符合要求

3.生产考核分析结果

利用一种铝铍中间合金中铍素含量的ICP-AES检测方法，对待测试样进行了检测和精密度试验，其生产考核分析结果参见表5。可见，分析结果准确可靠。

表5生产考核分析结果

编号	元素	测定结果ω(Be)/％	平均值/％	标准偏差/％
					21#	Be	1.02 1.03 1.02 0.99 1.03 1.03	1.02	0.016
22#	Be	2.98 2.99 3.02 3.00 3.03 3.05	3.01	0.026
					23#	Be	4.97 4.95 4.95 4.99 5.02 4.95	4.97	0.029

Claims (1)

1.一种铝铍中间合金中铍含量的ICP-AES检测方法，包括试剂配制、试料称取、前处理溶解、稀释、波长选择、系列标准溶液配制、电感耦合等离子体原子发射光谱法检测、分析结果的计算和精密度,其特征在于：

1)试剂配制：利用超纯水机制备超纯水，其电导率要求不大于0.10mS/m；盐酸溶液的配制：于400mL烧杯中，加入超纯水，再加入盐酸，用玻璃棒搅匀；助溶剂溶液的配制：于250mL烧杯中，加入超纯水，再加入助溶剂，用玻璃棒搅匀；

2)试料称取，从铝铍中间试样中，用万分之一电子天平，称取0.1000g试料，置于150mL锥形瓶中；

3)前处理溶解，于盛装有铝铍中间试料的锥形瓶中，加入20mL盐酸溶液和2mL助溶剂溶液，低温加热至试料溶解完全。取下，冷却至室温；

4)稀释，将前处理溶解处理后冷却至室温的试料溶液，转移入100mL容量瓶中，在转移过程中，用一根玻璃棒***容量瓶中，锥形瓶瓶口倾斜紧靠玻璃棒，使溶液沿玻璃棒慢慢流入，玻璃棒下端要靠近瓶颈内壁，但不要太靠近瓶口，以免有溶液溢出；待溶液流完后，将锥形瓶沿玻璃棒稍向上提，同时直立，使附着锥形瓶口部的一滴溶液流回瓶中；残留在锥形瓶中的少许溶液，用少量的二级以上级别的水洗3～4次，洗涤液按上述方法转移到容量瓶中；溶液转入容量瓶后，加入二级以上级别的水，稀释到约3/4体积时，将容量瓶平摇几次，作初步混匀。然后继续加入二级以上级别的水，近标线时小心地逐滴加入，直至溶液的下弯月面的最低点与标线相切为止，盖紧玻璃塞子；

左手食指按住玻璃塞子，右手指尖顶住瓶底边缘，将容量瓶倒转过来并整荡，再倒转过来，使溶液中的气泡上升到顶端，如此反复10次～15次，即可混匀；

5)波长选择，开启电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)，预热2h以上，按照仪器说明书对仪器工作条件进行优化，选择合适的测量条件(如氩气压力、观测高度、分析线、冲洗时间、积分时间等)；

利用IRISIntrepidⅡXSP型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，选择的优化测量条件作为推荐工作参数，RF功率：1150W；雾化气压力：0.2MPa(28PSI)；泵速：100r/min；辅助气流量：0.5L/min；等离子炬观测高度：15mm；冲洗时间：30s；积分时间：10s；氩气纯度：不低于99.99％；

仪器工作条件优化后，在元素测定波长谱线中，根据检测范围、线性关系、回收率、检测结果准确性进行综合考虑，选择合适的测定波长，选定的测定波长为：Be234.861{143}nm、313.042{107}nm、313.107{107}nm；

6)系列标准溶液配制,校准曲线溶液中待测元素的含量要略高于样品中该元素的含量。校准曲线溶液的数量由精密度要求决定，一般(3～5)个，绘制校准曲线的标准溶液见表1；表1绘制校准曲线的标准溶液

7)电感耦合等离子体原子发射光谱法检测,是指准备校准曲线绘制、测量及统计计算等软件。点击等离子炬点火，点火后确认仪器运行参数在正常范围内，雾化***及等离子火焰工作正常，稳定15min以上；

于电感耦合等离子体发射光谱仪上，测量系列校准曲线溶液铍的光谱强度，每个溶液重复测量2次～3次，计算其平均值。以各光谱强度平均值减去零浓度光谱强度平均值为纵坐标，系列校准曲线溶液的浓度为横坐标，绘制铍的校准曲线。计算校准曲线的相关系数，相关系数应大于0.999以上。

测量铝铍中间试料溶液的光谱强度，重复测量2次～3次，计算其平均值。其光谱强度平均值减去空白溶液光谱强度的平均值为净光谱强度；

8)分析结果的计算,根据校准曲线，将净光谱强度转化为试料溶液中铍的质量浓度，以mg/mL表示，

试料中铍含量以质量分数计，按式(1)计算：

$w\left(Be\right)=\frac{\mathrm{\ρ}\left(Be\right)\×V\×{10}^{-3}}{m}\×100\%\mathrm{......}\left(1\right)$

式中：

ρ(Be)——试液中铍的质量浓度的数值，单位为毫克每毫升(mg/mL)；

V——被测试液体积的数值，单位为毫升(mL)；

m——试料质量的数值，单位为克(g)；

精密度，实验室之间分析结果的差值应不大于表2所列允许差数值。

表2允许差数值