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杜米芳，杜麗麗，劉  攀，聶富強(qiáng)，李景濱

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所，河南洛陽471023）

摘  要：鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極樣品用鹽酸和過氧化氫溶解，選擇干擾少或沒有干擾且靈敏度高的譜線作為待測元素的分析譜線，采用左、右兩點(diǎn)扣背景的方法校正光譜干擾和基體匹配方法消除物理干擾，實(shí)現(xiàn)了使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定鋁一鋅銦系合金犧牲陽極中鐵、銅、銦、錫、鋅、鎘、鎂、鈦和硅等元素。方法中各元素檢出限在0. 000 011%～0.000 77%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間，校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)r.>0. 997。按照方法測定實(shí)際樣品，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤4.0%（n=10）。標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值與認(rèn)定值一致；實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率為99%～110%。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極；鐵；銅；銦；錫；鋅；鎘；鎂；鈦；硅

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1000-7571( 2015) 080055-06

 鋁合金犧牲陽極廣泛應(yīng)用于國防及民用防腐設(shè)施中，其化學(xué)成分是影響防腐設(shè)施性能的主要因素，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T  4948 - 2002《鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極》對其成分都有明確的規(guī)定�？焖�、準(zhǔn)確地測定犧牲陽極化學(xué)成分是對生產(chǎn)犧牲陽極產(chǎn)品過程和最終產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要手段。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4949-2007《鋁鋅一銦系合金犧牲陽極化學(xué)分析方法》分別采用原子吸收光譜法、可見分光光度法等不同方法對鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極中各元素分別進(jìn)行測定，過程繁雜。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)已得到廣泛應(yīng)用，但未見到有關(guān)鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極化學(xué)成分分析的ICP-AES標(biāo)準(zhǔn)，因此一般參考鋁及鋁合金成分分析的相關(guān)ICP-AES標(biāo)準(zhǔn)如GB/T 20975. 25-2008《鋁及鋁合金化學(xué)分析方法第25部分：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》、EN 14242 - 2004《鋁及鋁合金的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析方法》、NFA 06 -012-2005《鋁及鋁合金的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析方法》。應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)時鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極中的一些元素?zé)o法測定。目前文獻(xiàn)報道關(guān)于鋁鋅一銦犧牲陽極ICPAES法測定的元素僅有銦、鎂、鈦、鐵和硅，而沒有銅、錫、鋅和鎘等元素。本方法通過對鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極樣品的處理、分析譜線的選擇、干擾及其消除措施等進(jìn)行探討，建立了鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極中鐵、銅、銦、錫、鋅、鎘、鎂、鈦和硅等元素的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜測定方法，滿足了鋁-鋅-銦系合金犧牲

陽極化學(xué)成分分析的需要。

1  實(shí)驗(yàn)部分

1.1  主要儀器與工作條件

2100 DV電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國Perkin-Elmer公司），儀器最佳工作條件見表1。氬氣凈化機(jī)。

1.2主要試劑

鐵、銅、銦、鋅、鎘、鎂、鈦單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（鋼鐵研究總院，國家鋼鐵材料測試中心）：1 000μg/mL；錫、硅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（鋼鐵研究總院，國家鋼鐵材料測試中心）：500μg/mL;錫、鈦單元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：將錫、鈦單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液逐級稀釋成50. 00 μg/mL和10. 00μg/mL，并與標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液保持一致的酸度；鎂標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：將鎂儲備溶液稀釋成100. 00 μg/mL，并與標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液保持一致的酸度；鋁基體溶液：20 mg/mL，稱取20. 00 9高純鋁（鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99. 99%），置于l 000mL燒杯中，蓋上表面皿，分次加入總量為600 mL鹽酸(1+1)和數(shù)滴過氧化氫，低溫反應(yīng)至溶解完全，煮沸，分解過量的過氧化氫，冷卻至室溫，將溶液移入1  000 mL的容量瓶中，定容，搖勻。

 實(shí)驗(yàn)所用試劑的純度均不低于分析純，實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

1.3  實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1  樣品前處理

 稱取0．1 g（精確到0．000 1 g）樣品，置于250mL錐形瓶中，加入20 ml_ HCI (1+l)，待劇烈反應(yīng)變緩后（反應(yīng)太劇烈時可用洗瓶吹水降溫），低溫加熱分解，加入適量（數(shù)滴）H2O2，至樣品完全溶解，煮沸分解過量的過氧化氫，冷卻至室溫。移入100 mL塑料容量瓶中，定容，搖勻，待測。按照選定的工作條件，上機(jī)依次測定空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和試樣溶液，儀器自動計(jì)算出樣品中鐵、銅、銦、錫、鋅、鎘、鎂、鈦和硅的含量。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制

鐵、銅、銦、鋅、鎘、硅混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：使用系列GSB 04-19202005標(biāo)準(zhǔn)樣品（國家一級標(biāo)樣），按照1.3.1方法處理，得到GSB 04-19202005系列標(biāo)準(zhǔn)溶液；用純鋁打底加入鐵、銅、銦、鋅、鎘、硅配制而成標(biāo)準(zhǔn)溶液b5，該混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液各元素濃度相當(dāng)于樣品中各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表2。

錫、鎂、鈦混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：根據(jù)試液中鋁的質(zhì)量濃度，移取適量的鋁基體溶液于一組100 ml_容量瓶中，使標(biāo)準(zhǔn)溶液與試液中鋁的質(zhì)量濃度基本一致，按照表3給出的元素質(zhì)量濃度，加入適量的待測元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，保持標(biāo)液與試液的酸度基本一致，定容，搖勻。

2  結(jié)果與討論

2.1試樣處理方法的選擇

 鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極中元素多，含有錫等易水解元素，處理不當(dāng)易使其水解。另外考慮到試樣溶解速度、是否引入干擾元素等問題，通過HCI、HNO3、HCL一H2O2、HCI-HNO3等試劑溶解樣品及上機(jī)測定試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定了采用HCl-H2O2溶解試樣。HCI-H2O2。的用量試驗(yàn)表明：對于0.1g試樣，使用20mL  HCl(1+1)相數(shù)滴H2O2的溶解效果最好，鐵、銅、銦、錫、鋅、鎘、鎂、鈦和硅的測定結(jié)果穩(wěn)定。因此實(shí)驗(yàn)使用20 mL HCI (l+l)和數(shù)滴H2O2溶解試樣。

2.2分析譜線的選擇

鋁鋅銦系合金犧牲陽極中元素多，待測元素不同波長的譜線受到干擾情況不同，見表4。

根據(jù)樣品組成及待測元素含量，譜線強(qiáng)度、干擾情況和靈敏度等最終確定各元素的分析譜線，如表5所示。

2.3  干擾及消除

 用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對鋁鋅-銦系合金犧牲陽極進(jìn)行分析時，因等離子體溫度很高，化學(xué)干擾很少，干擾主要為光譜干擾和物理干擾。光譜干擾主要有譜線重疊干擾和背景漂移。光譜背景干擾是強(qiáng)發(fā)射雜散光使背景增強(qiáng)、信噪比變小、精密度和檢出限變差。物理干擾主要由試樣溶液黏度、表面及密度差異引起的譜線強(qiáng)度變化。

對于光譜干擾，通過選擇干擾較少的譜線作為分析線和采用兩點(diǎn)校正法消除，光譜干擾的校正見表6。

為消除物理干擾，采用基體匹配法，即在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時，加入與被測樣品含量相當(dāng)?shù)母呒冧X，使所配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的酸度與樣品盡量一致，保證霧化效率也一致，達(dá)到消除基體干擾的目的。為了使結(jié)果準(zhǔn)確，不僅要求制備好合適的標(biāo)準(zhǔn)溶液，還要使儀器參數(shù)與所配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液、試樣溶液協(xié)調(diào)一致。

2.4校準(zhǔn)曲線和方法檢出限

按照儀器設(shè)定的工作條件分別對鐵、銅、銦、鋅、鎘、硅系列混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和錫、鎂、鈦系列混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測定并繪制校準(zhǔn)曲線，各元素的校準(zhǔn)曲線線性良好，線性相關(guān)系數(shù)均大于0. 997，見表7。在選定的實(shí)驗(yàn)條件下對空白溶液連續(xù)測定10次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的檢出限，結(jié)果見表7。

2.5精密度試驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)方法對鋁一鋅一銦一鎂一鈦、鋁一鋅一銦一鎘、鋁一鋅一銦一硅等4個鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極樣品中鐵、銅、銦、錫、鋅、鎘、鎂、鈦和硅進(jìn)行測定，結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=10）均不大于4.0%，見表8。

3  樣品分析

按照實(shí)驗(yàn)方法測定GSB 04-1920-2005鋁一鋅一銦系合金犧牲陽極標(biāo)準(zhǔn)樣品中的鐵、銅、銦、鋅、鎘、硅以及鋁合金標(biāo)準(zhǔn)樣品中的鎂、鈦等元素含量，測定值與認(rèn)定值一致，結(jié)果見表9。

按照實(shí)驗(yàn)方法對樣品中銦、錫、鋅、鎘等元素進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收率在99%～108%之間，結(jié)果見表10。