溶样方式对ICP-AES法测定CuNiSiCr合金中铬硅含量的影响

Ｑ，　第２４卷，第２期　２０１５年３月　化学分析计量　

ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＡＮＤ　ＭＥＴＥＲＡＧＥ　Ｖｏ１．２４．ＮＯ　２　

ＭａＫ　２ＯＩ５　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－６１４５．２０１５．０２．０２４　

溶样方式对ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定ＣｕＮｉＳｉＣｒ合金中　铬硅含量的影响　孙爱俊　，刘璞。，李学浩　（１．镇江四洋特种金属材料制造有限公司，江苏镇江２１２００３；　２．钢研纳克检测技术有限公司上海分公司，上海２００２３１）　

摘要　采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测试ＣｕＮｉＳｉＣｒ铜合金中Ｃｒ，Ｓｉ成分时测定结果偏低，分析　发现该现象不是熔炼过程中元素吸收不完全或样品熔炼烧损造成的，而是溶样方式不恰当造成的。将ｃｒ，ｓｉ元　素分开溶样，在溶解ｃｒ元素时加入氢氟酸挥发ｓｉ元素，消除ｓｉ元素对ｃｒ元素分析的影响，测试结果接近配料　成分的实际含量。　关键词ＣｕＮｉＳｉＣｒ铜合金；ＩＣＰ—ＡＥＳ；溶样方式；铬；硅　中图分类号：０６５２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８－６１４５（２０１５）０２－００８２－０３　

Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｎ　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ａｎｄ　Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｉｎ　ＣｕＮｉＳｉＣｒ　Ａｌｌｏｙ　ｂｙ　ＩＣＰ－ＡＥＳ　Ｓｕｎ　Ａｉｊｕｎ　．Ｌｉｕ　Ｐｕ。，Ｌｉ　Ｘｕｅｈａｏ　（１．Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ　Ｓｉｙａｎｇ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ　２１２００３，Ｃｈｉｎａ；　２．ＮＣＳ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｒ　ａｎｄ　Ｓｉ　ｉｎ　ＣｕＮｉＳｉＣｒ　ｃｏｐｐｅｒ　ａｌｌｏｙ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ａｔｏｍｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ　ｎｏｔ　ｔｏ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｏｒ　ｂｕｒｎｉｎｇ，　ｂｕｔ　ｓａｍｐｌｅ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙ　ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ　ｓａｍｐｌｅ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｒ　ａｎｄ　Ｓｉ　ｅｌｅｍｅｎｔ，ａｄｄｉｎｇ　ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｔｏ　ｖｏｌａｔｉｌｅ　Ｓｉ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｗｈｉｌｅ　Ｃｒ　ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｓｉ　ｏｎ　Ｃｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗａｓ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．Ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｗａｙ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｌｏｓｅ　ｔｏ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ　ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＣｕＮｉＳｉＣｒ　ｃｏｐｐｅｒ　ａｌｌｏｙ；ＩＣＰ－ＡＥＳ；ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ；ｃｈｒｏｍｉｕｍ；ｓｉｌｉｃｏｎ　

铜合金中合金元素的成分分析国内均采用电　感耦合等离子体原子发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ）法¨　，　该法可进行多元素同时测定，分析操作较简便。采　用ＩＣＰ－ＡＥＳ法测试ＣｕＮｉＳｉＣｒ铜合金成分时，发现　Ｃｒ元素测定值偏低，或Ｃｒ，ｓｉ元素的测定值均偏低。　将ｃｒ元素的配料成分含量提高０．０５％，测试结果基　本不变。　委托多家检测机构采用多种分析方法进行试　验，对测定结果相关数据及溶样方式进行对比，从而　发现了ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定ＣｕＮｉＳｉＣｒ铜合金中Ｃｒ，ｓｉ　含量偏低的原因。该研究可为含ｃｒ，ｓｉ元素的合金　采用ＩＣＰ－ＡＥＳ法分析提供参考。　１出现的问题　ＣｕＮｉＳｉＣｒ是一种高强高导铜合金，其中ｃｒ　配方含量为０．５０％。委托到某检测机构１做化　学分析，采用ＩＣＰ－ＡＥＳ法　测得Ｃｒ元素含量为　０．２３％　０．３３％，测定结果显著偏低。究其原因，初步　判断是熔炼时Ｃｒ元素吸收不完全或ｃｒ元素损失　严重；将ｃｒ元素的配料成分含量由０．５０％提高到　０．５５％，Ｃｒ元素含量测定结果仍然在０．３０％～０．３８％　范围内，并且ｓｉ元素的分析结果也偏低。将同批试　样又分别委托到检测机构２和检测机构３，同样采　用ＩＣＰ－ＡＥＳ法进行测定，３个检测机构测定结果相　近，均表现为ｃｒ元素值远低于配料成分含量，ｓｉ元　素值也偏低。合金配料成分及测定结果见表１。　表１配料成分及测定结果　元素　配　／　测定值／％　检测机构１　检测机构２　检测机构３　Ｎｉ　２．６Ｏ　ｓｉ　０．５０　Ｃｒ　０　５０　Ｃｕ　余量　２．６５　０　４２　０　３Ｏ　２　５９　０．４３　Ｏ．２３　

２．６１　０　４５　０　３３　

２多种分析方法测定结果对比　将同一试样同一位置取下来的样品分别委托　多家机构采用多种方法进行分析，配料成分和测　

联系人：李学浩；Ｅ—ｍａｉｌ：１ｘｈ４４０２９１６＠１６３　ｃｏｍ　收稿日期：２０１５－０１－２６　孙爱俊，等：溶样方式对ＩＣＰ—ＡＥＳ测试ＣｕＮｉＳｉＣｒ合金中铬硅的影响　８３　定结果见表２。　表２不同分析方法测定结果　由表２中数据可知，采用化学分析方法　、　光电发射光谱法　与ｘ射线荧光光谱法　测试出　的ｃｒ，ｓｉ成分含量与配比相近，说明ＣｕＮｉＳｉＣｒ合　金中ｃｒ，ｓｉ元素真实含量与配料成分含量基本一　致，问题不在于元素吸收不完全或元素烧损严重，　而是与ＩＣＰ—ＡＥｓ分析方法有关。　３溶样方式分析　光电发射光谱法与ｘ射线荧光光谱法进行元　素成分分析时试样为块状，不需要溶液溶样，传统　的化学分析方法是溶解一份样品分析一种元素，而　ＩＣＰ—ＡＥＳ法通常溶解一份样品可对多种合金元　素进行同时分析。　表３列出了ＧＢ／Ｔ　５１２１中ｃｒ，Ｓｉ元素（含量在　０．５％左右）的几种溶样方式。Ｃｒ元素分析的火焰　原子吸收光谱法、滴定法、ＩＣＰ－ＡＥＳ法３种方法中，　溶样均采用混酸加热至沸腾或蒸发至冒烟，否则造　成ｃｒ元素的溶解不充分。火焰原子吸收光谱法和　滴定法测试Ｃｒ元素成分时，在溶解过程中均加入氢　氟酸和混酸加热冒烟，这样可以使含Ｓｉ元素试样中　的Ｓｉ以四氟化硅的形式挥发掉，从而消除Ｓｉ元素　的干扰。溶液透明不浑浊时表示溶解完全。　表３几种溶样方式　

采用钼蓝分光光度法测试ｓｉ元素含量需在　温水浴中溶解试样，ＩＣＰ—ＡＥＳ法测试Ｓｉ元素含　量要求加热温度不超过６０℃，二者都是防止ｓｉ以　四氟化硅的形式挥发造成损失；而重量法则是采　用硫酸和氢氟酸处理使ｓｉ生成四氟化硅挥发除　去，根据除Ｓｉ前后的质量差计算Ｓｉ的含量。　在测试铜合金中含有ｓｉ元素的ｃｒ元素时，　采用盐酸一硝酸混酸始终不能完全溶解，需滴加　氢氟酸并冒烟挥发¨　；用ＩＣＰ—ＡＥＳ法测定合金　中高含量硅时，则存在样品溶解干扰问题，待测元　素硅含量较高，而硝酸和盐酸只能溶解少部分酸　溶性硅，全部硅需用氢氟酸溶解，氢氟酸溶解硅的　温度不能太高，否则易形成氟硅酸盐挥发¨　。同　时测试ＣｕＮｉＳｉＣｒ合金中ｃｒ，ｓｉ元素含量，若采　取一份溶液溶样，温度超过６０ｃＣ则造成ｓｉ元素分　析值偏低，温度过低则造成Ｃｒ元素溶解不充分，　无法同时满足ｃｒ，Ｓｉ全部溶解的要求。因此，采　用ＩＣＰ—ＡＥＳ法进行元素成分分析时，为了使Ｃｒ，　ｓｉ元素溶解充分又不产生元素损失，最好ｃｒ，ｓｉ　分样溶解，并在溶解Ｃｒ元素时加入氢氟酸以挥发　

ｓｉ元素，消除ｓｉ元素对ｃｒ元素分析的影响。将　合金试样分样溶解后，按照ＧＢ／Ｔ　５１２１．２７方法，　采用ＩＣＰ—ＡＥＳ法测试，结果列于表４。由表４可　知，ｃｒ，ｓｉ元素的测定结果都有很大程度的提高，　已基本同配料成分含量一致。　表４分别溶样后分析结果　％　

４结语　ＩＣＰ－ＡＥＳ法同时分析铜合金中Ｃｒ，ｓｉ元素的　含量，会因溶样过程中Ｃｒ溶解不充分和Ｓｉ元素挥　发散失而导致该两种元素分析值偏低，将Ｃｒ，ｓｉ元　素分别溶样，在溶解Ｃｒ元素时加入氢氟酸挥发ｓｉ　元素，以消除Ｓｉ元素对ｃｒ元素分析的影响，Ｃｒ，ｓｉ　测定结果均接近配料成分含量。　参考文献　［１］邱德仁．原子光谱分析【Ｍ］．上海：复旦大学出版社，２００２．　［２］曹宏燕．冶金材料分析技术与应用［Ｍ＿ｌ北京：冶金工业出版　社，２００８．　（下转第８７页）　蔡哗，等：利用改进的内梅罗指数法模型评价苏州市内外城河水质　８７　为内外城河的主要污染物，是河道治理的主要对象。　４结论　（１）对内梅罗指数的计算进行修正，对不同污　染因子赋予权重，考虑了危险ｌ生最大的污染因子对　水质的影响，削弱了最大值对计算的影响；　（２）采用内梅罗指数和改进的内梅罗指数法对　苏州内外城河６个采样点一年的水质污染状况进行　评价，结果表明内梅罗指数法对水质污染状况的评　价缺乏足够细微的辨识度；　（３）改进的内梅罗指数数值结果显示不同采样　点的水质污染状况不同，各采样点的水质污染状况　随时间变化显著，其中５月、９月、１１月的水质状况　较好，而１月、３月、７月较差；将ｌ４项污染物因子　与改进的内梅罗指数数值做Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析，　结果显示苏州市内外城河的水质污染状况受营养元　素（氨氮、总氮、总磷）的影响最大，重金属（６价铬）　对水质也有一定的影响；改进的内梅罗指数法更加　合理，能够客观地反映苏州市内外城河水质污染状　况。　

参考文献　［１］王沛芳，王超，孙敏，等．苏州市外城河水生态环境状况及对策　［Ｊ］．水资源保护，２００３（３）：４７＿４９．　［２］郑璐，钱钧．城市护城河水环境整治的思考——以南京秦淮河为　例［Ｊ］．水利科技与经济，２０１２，１８（１１）：ｌ４＿＿１６．　［３］王桂智，唐德善．我国城市护城河发展诌议——以南京秦淮河为　例［Ｊ］．水利与建筑工程学报，２０１０，８（４）：２１６－２２６．　［４］李亚松，张兆吉，费宇红，等．内梅罗指数评价法的修正及其应用　［Ｊ］．水资源保护，２００９，２５（６）：４８—５０．　［５］寇文杰，林健，陈忠荣，等．内梅罗指数法在水质评价中存在的问　题及修正［Ｊ］．南水北调与水利科技，２０１２，１Ｏ（４）：３９＿＿４１．　［６］李义禄，张玉虎，贾海峰，等．苏州古城区水体污染时空分异特征　及污染源解析［Ｊ］．环境科学学报，２０１４，３４（４）：１　０３２—１　０４４．　［７］水和废水监测分析方法编委会．水和废水监测分析方法［Ｍ］．　北京：中国环境科学出版社，２００２．　［８］徐祖信，尹海龙．城市水环境管理中的综合水质分析与评价　［Ｍ＿．北京：中国水利水电出版社，２０１２　［９］关云鹏．利用内梅罗指数法模型评价地下水水质的探讨［Ｊ］．山　西水利科技，２０１２（１）：８１—８４．　［１０］史永松，刘德启．苏州市外城河水质变化趋势及对策研究［Ｊ］．　环境科学与管理，２００８，３３（６）：４７—５２．