本發(fā)明屬于冶金分析技術(shù)領(lǐng)域，是一種采用硝酸、鹽酸將試樣分解，利用ICP-AES(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜)直接、同時(shí)地測(cè)定樣品溶液中的鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳的分析方法。
背景技術(shù)：
銅合金種類很多，一般分為：以銅和鋅為主要成分的各種黃銅；以銅和錫或其他元素為主要成分的青銅等。對(duì)于銅合金中的合金元素及雜質(zhì)元素經(jīng)典的分析方法為容量法或光度法、原子吸收光譜法，這些方法存在每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一種方法，操作比較繁瑣。
近年來(lái)，分析工作者開發(fā)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定銅合金中的主量元素和次量元素。如馬琪、蒙娟娟提出了《電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉬銅合金中鎳、鈣、鎂、鋁含量》；李韶梅、石毓霞等提出《電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鎳硅銅中鎳和銅》；陸軍、莢江霞等討論了《ICP-AES測(cè)定鎳銅合金中磷和錫含量的試驗(yàn)》，以上三種方法主要研究銅鎳合金、銅鉬合金中元素分析，分析方法及測(cè)定范圍不能適用鋁青銅、鋁黃銅、鋁銅中各元素的測(cè)定。
在專利CN104614365A中公開了一種測(cè)定銅鉻鋯合金中鉻和鋯的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，該方法提出了銅鉻鋯合金試樣經(jīng)酸溶解后用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定其中鉻和鋯的分析方法。其中，銅鉻鋯合金試樣用硝酸(1+2)和硫酸(1+1)溶解、定容后用ICP-AES測(cè)定時(shí)，通過(guò)分別選擇284.984nm和343.823nm波長(zhǎng)譜線作為鉻分析譜線和鋯分析譜線，可避免基體元素的干擾，但該方法檢出元素范圍的檢出限較高，該方法適用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)質(zhì)量控制，但是對(duì)于鋁銅合金中多種元素同時(shí)測(cè)定，則顯得效率比較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種同時(shí)測(cè)定鋁銅合金中鋁鐵硅鉛錫錳含量的方法，該方法靈敏度高，測(cè)定速度快，操作簡(jiǎn)便而且可避免基體和其他元素的干擾，在優(yōu)化的儀器條件下，利用等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測(cè)定。
技術(shù)方案如下：
一種同時(shí)測(cè)定鋁銅合金中鋁鐵硅鉛錫錳含量的方法，包括：
制作待測(cè)樣品和空白樣品；稱取一份鋁銅合金樣品，置于鋼鐵容量瓶中，向容量瓶?jī)?nèi)，依次加入鹽酸和硝酸，作待測(cè)樣品；另稱取一份高純銅于另一同規(guī)格鋼鐵容量瓶，依次加入等量的鹽酸和硝酸，作空白樣品；
低溫酸溶解樣品；將裝有空白樣品、待測(cè)樣品的鋼鐵容量瓶置于低溫電熱板溶解；冷卻至室溫，用高純水稀釋至刻度，搖勻，等待上機(jī)；
標(biāo)準(zhǔn)校正曲線溶液的配置；分別準(zhǔn)備鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；分別稱取6份高純銅于鋼鐵容量瓶中，分別向各容量瓶中依次加入鹽酸和硝酸并加熱溶解，分別向各容量瓶中加入不同量鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液；分別用高純水稀釋至刻度，搖勻，作為標(biāo)準(zhǔn)校正曲線溶液；
選擇譜線；通過(guò)查閱譜線庫(kù)及元素干擾試驗(yàn)，確定Fe238.04nm，Mn257.610nm，Pb217.000nm，Si251.611nm，Sn189.927nm，Al396.153nm做分析線；
繪制校準(zhǔn)曲線，將標(biāo)準(zhǔn)校正曲線溶液引入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，測(cè)定待測(cè)離子的信號(hào)強(qiáng)度，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，離子的信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)曲線；
將待測(cè)樣品溶液、空白樣品溶液引入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，測(cè)定待測(cè)離子的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)已知質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)曲線，求出待測(cè)樣品溶液中Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al的含量，待測(cè)樣品中Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al的含量按下式計(jì)算：
W％＝Wi-WO，式中：W％-銅合金中元素的質(zhì)量百分含量；WO-元素在待 測(cè)空白溶液中質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；Wi-元素在待測(cè)的銅合金樣品中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
進(jìn)一步：制作待測(cè)樣品和空白樣品過(guò)程中，依次加入其容積的20％的鹽酸和5％的硝酸。
進(jìn)一步：標(biāo)準(zhǔn)校正曲線溶液的配置過(guò)程中，分別準(zhǔn)備濃度為1000μg/mL的鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；分別向各容量瓶中依次加入其容積20％的鹽酸和5％的硝酸；各容量瓶溶液中基體量為Cu：75％，鋁含量分別為0、0.05％、0.25％、1.0％、5.0％、10.0％；鐵、錳含量分別為0、0.05％、0.25％、1.0％、2.5％、5.0％；鉛、錫含量分別為0、0.01％、0.05％、0.25％、1.0％、2.5％；硅含量分別為0、0.01％、0.05％、0.25％、0.50％、1.0％。
進(jìn)一步：所述的容量瓶規(guī)格容積為100ml，所述鹽酸優(yōu)選濃度為6mol/L的鹽酸，所述硝酸優(yōu)選為16mol/L的硝酸。
進(jìn)一步：所述一份鋁銅合金樣品質(zhì)量?jī)?yōu)選為0.1000g，一份高純銅優(yōu)選為0.075g。
進(jìn)一步：低溫酸溶解樣品中溶解溫度為300℃～400℃。
進(jìn)一步：所述電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的工作參數(shù)設(shè)置為RF功率1250W、冷卻氣流量15mL/min、輔助氣流量0.2mL/min、霧化氣流量0.8mL/min及樣品提升量2.0mL/min；觀測(cè)方式設(shè)置為垂直觀測(cè)；積分模式設(shè)置為PeakArea。
進(jìn)一步：所述待測(cè)樣品的中Al、Mn、Fe、Si、Pb、Sn元素的檢測(cè)范圍為：Al 0.03at～10.0at％；Mn、Fe 0.01at～5.0at％；Si 0.010at～1.0at％；Pb、Sn 0.010at～2.5at％。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：
(1)本發(fā)明用于鋁銅合金中鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳的測(cè)定，通過(guò)鹽酸、硝酸溶解樣品，采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀可檢測(cè)檢測(cè)鋁青銅、鋁黃銅、鋁銅合金中鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳含量。
(2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)鋁銅合金樣品的多次檢驗(yàn)，應(yīng)用效果良好，本發(fā)明采用基體匹配消除基體干擾，具有線性范圍寬，靈敏度高，操作簡(jiǎn)便，分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠的特點(diǎn)。
(3)使用本方法對(duì)鋁青銅、鋁黃銅、鋁銅合金中鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳進(jìn)行測(cè)定，能夠在3小時(shí)內(nèi)同時(shí)測(cè)定完成，縮短了樣品處理時(shí)間，分析方法的范圍可達(dá)Al0.03at～10.0at％；Mn、Fe 0.01at～5.0at％；Si 0.010at～1.0at％；Pb、Sn0.010at～2.5at％，適合在生產(chǎn)中大規(guī)模推廣使用。
(4)本發(fā)明中鹽酸及硝酸的使用量少，相比現(xiàn)有技術(shù)，大大減少了溶劑使用量，有利于環(huán)境保護(hù)。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
本發(fā)明實(shí)施例中，所用試劑優(yōu)選：硝酸：(16mol/L)優(yōu)級(jí)純；鹽酸：(12mol/L)優(yōu)級(jí)純；鹽酸(6mol/L)：由鹽酸(12mol/L)與高純水等體積混合；鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度為1000μg/mL，來(lái)源于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；高純銅(純度為99.95％以上)；氬氣：氬氣純度≥99.9％；壓縮空氣。
本發(fā)明實(shí)施例中，所用儀器優(yōu)選：容量瓶：100mL鋼鐵容量瓶；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，型號(hào)為PE公司Optima 7300V，儀器工作參數(shù)為：射頻(RF)功率：1250W；霧化氣流量：0.8mL/min；輔助氣流量：0.2mL/min；冷卻氣流量：15mL/min；樣品提升量2.0mL/min；積分(計(jì)算)模式為PeakArea；等離子炬觀測(cè)方式：垂直觀測(cè)；元素分析譜線波長(zhǎng)：Fe238.04nm，Mn257.610nm，Pb217.000nm，Si251.611nm，Sn189.927nm，Al396.153nm。
本發(fā)明中一種同時(shí)測(cè)定鋁銅合金中鋁鐵硅鉛錫錳含量的方法，該方法包括以下步驟：
(1)制作待測(cè)樣品和空白樣品：稱取0.1000g樣品，置于100mL鋼鐵容量瓶中，依次加入20mL鹽酸(6mol/L)、5mL硝酸(16mol/L)；另稱取0.075g高純銅于100mL鋼鐵容量瓶，依次加入20mL鹽酸(6mol/L)、5mL硝酸(16mol/L)，作空白樣品。
(2)低溫酸溶解樣品：將裝有空白樣品、試樣樣品的容量瓶置于低溫電熱板(300℃～400℃)溶解。
(3)冷卻稀釋：將上述樣品冷卻至室溫，用高純水稀釋至刻度，搖勻，等待上機(jī)；
(4)標(biāo)準(zhǔn)校正曲線溶液的配置：鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度為1000μg/mL，來(lái)源于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；
由于鋁青銅、鋁黃銅、鋁銅合金中主體元素含量Al：5～10％,Sn：5％左右,Cu：65～90％,Zn:5％左右。為了減小基體效應(yīng)，稱取6份高純銅(純度大于99.95％)0.075g于100mL鋼鐵容量瓶，依次加入20mL鹽酸(6mol/L)、5mL硝酸(16mol/L)加熱溶解后，分別加入不同量鋁、鐵、硅、鉛、錫、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得溶液中基體量為Cu：75％，鋁含量分別為0、0.05％、0.25％、1.0％、5.0％、10.0％；鐵、錳含量分別為0、0.05％、0.25％、1.0％、2.5％、5.0％；鉛、錫含量分別為0、0.01％、0.05％、0.25％、1.0％、2.5％；硅含量分別為0、0.01％、0.05％、0.25％、0.50％、1.0％用高純水稀釋至刻度，搖勻，此溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線用。
(5)選擇譜線：通過(guò)查閱譜線庫(kù)及元素干擾試驗(yàn),確定Fe238.04nm，Mn257.610nm，Pb217.000nm，Si251.611nm，Sn189.927nm，Al396.153nm做分析線。
(6)繪制校準(zhǔn)曲線：將步驟(4)中標(biāo)準(zhǔn)校正曲線溶液引入調(diào)整工作參數(shù)后的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，測(cè)定待測(cè)離子的信號(hào)強(qiáng)度，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，離子的信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)曲線；
(7)將待測(cè)樣品溶液、空白樣品溶液引入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，測(cè)定待測(cè)離子的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)已知質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)曲線，求出待測(cè)樣品溶液中Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al的含量，待測(cè)樣品中Fe、Mn、Pb、Si、Sn、Al的含量按下式計(jì)算：
W％＝Wi-Wo
式中：W％-銅合金中元素的質(zhì)量百分含量；
Wo-元素在待測(cè)空白溶液中質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
Wi-元素在待測(cè)的銅合金樣品中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
本方法檢測(cè)范圍:Al 0.03at～10.0at％；Mn、Fe 0.01at～5.0at％；Si0.010at～1.0at％；Pb、Sn 0.010at～2.5at％。
實(shí)施例1：
按上述方法制作工作曲線，曲線相關(guān)系數(shù)r大于0.999，按實(shí)驗(yàn)方法制備11份空白溶液分3次進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)定義的檢出限公式CL＝3Sb/k(Sb為空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為相應(yīng)的校準(zhǔn)曲線斜率)計(jì)算得方法檢出限為Al 0.003％；Mn、Fe、Si、Pb、Sn 0.001at％。
實(shí)施例2：
稱取鋁黃銅(BY1946-1)、鋁青銅(GBW02119)、鋁黃銅(BY1905-1)、(BY1913-1)按上述方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果
實(shí)施例3：
稱取高純銅兩份，分別加入Si、Pb、Sn、Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液；鋁青銅(GBW02117：Si、Pb、Sn、Mn認(rèn)定值分別為0.115％、0.022％、0.091％、2.04％)按上述方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品加標(biāo)回收的測(cè)定結(jié)果
實(shí)施例4：
稱取鋁銅合金1#、2#、3#樣品，按上述方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。
表3樣品試樣測(cè)定結(jié)果
因此，通過(guò)上述實(shí)施實(shí)例的驗(yàn)證，可以看出本發(fā)明ICP-AES測(cè)定鋁青銅、鋁黃銅、鋁銅合金中鐵、鋁、硅、錳、鉛、錫，檢測(cè)范圍:Al0.03at～10.0at％；Mn、Fe 0.01at～5.0at％；Si 0.010at～1.0at％；Pb、Sn0.010at～2.5at％。本發(fā)明通過(guò)對(duì)鋁銅合金樣品的多次檢驗(yàn)，應(yīng)用效果良好，本發(fā)明采用基體匹配消除基體干擾，具有線性范圍寬，靈敏度高，操作簡(jiǎn)便，分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠的特點(diǎn)。本方法快速、簡(jiǎn)便，可以生產(chǎn)中推廣、使用。
本發(fā)明所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。