钢研纳克Plasma 2000 ICP光谱仪测定镀铜鳞片石墨中Cu 含量
1 前言
石墨分为鳞片石墨、人造石墨和土状石墨，其中，鳞片石墨警惕发育比较完整，石墨化度高，抗氧化能力强。镀铜石墨改善了铜-石墨之间的界面结合，复合材料烧结性能好，有高的密度与强度。特别是将其作为润滑减摩材料，不仅承载能力大幅度提高，而且润滑减摩性能明显改善。镀铜后铜含量的多少影响着镀铜鳞片石墨的材料性能，因此铜含量的测试非常重要，本文使用全谱型电感耦合等离子体原子发射光谱仪Plasma2000对镀铜鳞片石墨中Cu 含量进行测试。
2 结果与讨论
2.1 称样量的选择
镀铜鳞片石墨中Cu 含量约35%左右，含量较高，因此称样量不易过大，称样量太小，称量误差大，综合考虑，实验中选用0.2g称样量。
2.2 前处理实验
镀铜鳞片石墨中约有百分之六十多的碳，需要先将样品中的碳除掉，所以应该先将样品灰化，常规方法是将石墨置于铂金坩埚中1000℃灼烧至碳全部灼烧完全，但本实验中样品中铜含量较高，高温下可能会和铂金坩埚合金化而损坏铂金坩埚，为避免这种情况，本实验中选用将样品置于镍坩埚中，650℃灼烧石墨碳，终实验表明碳可以被完全除掉。表1是不同前处理方式，终选择前处理方式1：灰化，碱熔，酸回溶。
表1 前处理选择
序号 前处理 现象
1 灰化，碱熔，酸回溶 溶清
2 灰化，酸溶 沉淀较多
前处理方式1样品溶解图解（碱熔）
前处理方式2样品溶解图解（酸溶）
2.3 校准曲线
以下单位是mg/L
配线,3mlHNO3,5mgNaOH，5mgNa2O2，定容至100ml
表2 校准曲线配制
元素 Cu
S0 0
S1 1
S2 5
S3 7
S4 10
备注：对于高含量元素测定时，要充分考虑标线与样品基体的一致性，否则会导致结果偏差较大，见表3。
表3 不同配线结果对比
样品 配线方式 Cu溶液中浓度mg/L Cu样品中实际含量
1# 水标配线 6.1938 30.9692
加等量碱配线 6.4031 32.0155
2# 水标配线 7.0980 35.4900
加等量碱配线 7.3224 36.6118
2.4谱线选择
表3谱线选择（nm）
元素 仪器 Cu
谱线 Plasma2000 327.396 324.754
2.5 仪器参数
Plasma2000：功率 1.20 KW，冷却气流量 13.0 L/min，辅助气流量 0.5L/min，载气流量 0.5 L/min，蠕动泵泵速 20 rpm。玻璃雾化系统和矩管。
3分析结果
终结果客户认可。
表4 实际样品测试结果（单位%）
样品 仪器 Cu
1# Plasma2000 32.0155
Agilent 725 31.50
2# Plasma2000 36.6118
Agilent 725 37.25

钢研纳克Plasma 2000 ICP光谱仪测定药用玻璃制品中十一种元素
玻璃容器因其透明、美观、化学性质稳定、耐高温等优点，一直被包装界认为是的包装容器。更加纯净的高品质药用玻璃瓶更是饮料、药品、食品、化妆品等的包装材料。传统的药用玻璃质量指标及检测项目只包含理化性能、规格尺寸及外观质量等项。近两年，为了与国际产品质量标准接轨从而进一步提高国内药用玻璃制品的质量，化学成分及有害物质浸出含量的检测也正在成为药用玻璃制品的重要检测项目。
采用钢研纳克检测技术有限公司生产的Plasma 2000 CCD电感耦合等离子体发射光谱仪对客户的药用玻璃制品中的As、Fe、Mg、Pb、Sb、Sn、Al、Na、K、Ca、Ba等十一中元素的含量进行了准确。
样品前处理
准确称取样品0.5000克于100mL钢铁量瓶中，加入10mL盐酸（ ρ =1.19g/mL），低温加热溶解，冷却后定容。再将上述溶液稀释20倍，补加盐酸（ρ=1.19g/mL）10mL，用于测定除Zr元素以外的元素。
另外准确称取样品0.5000克于100mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL盐酸（ ρ =1.19g/mL），低温溶解后加入10mL氢氟酸，微沸，冷却后定容过滤，用于测定Zr元素。
仪器特点及工作条件
优异的光学系统，连续波长覆盖；科研级大面积CCD，所有元素一次测定；固态射频发生器，高效可靠，自动调谐；高效进样系统，具备激光烧蚀固体进样功能；软件操作方便、信息直观、功能全面；可靠的安全防护措施
入射功率：1. 10kW；工作气体：氩气纯度> 99. 95%，冷却气13.5L/ min、辅助气0.5/ min、载气0.6L/ min；进液泵速20rpm；垂直观测高度10mm；一次读数时间8s；稳定时间20s；进样时间20s。
方法特点
氢氟酸+高氯酸混酸加热消解样品，高氯酸冒烟后盐酸溶解并定容，溶样过程简单；所选谱线干扰小并采用基体匹配消除谱线干扰；线性相关性好，各被测元素的线性相关系数均大于0.999。
Ba校准曲线
检测结果
测得客户药用玻璃样品中各元素含量结果见下表。
药用玻璃中As、Fe、Mg、Pb等元素量测定结果（w/%）
元素 As Fe Mg Pb Sb Sn
Plasma2000 0.0025 0.0141 0.0109 <0.001 <0.001 <0.001
参考值 0.0026 0.0135 0.0103 <0.001 <0.001 <0.001
元素 Al Na Ca K Ba
Plasma2000 2.63 4.20 0.5914 0.4844 0.5506
参考值 2.67 4.20 0.6132 0.4807 0.5563

Plasma 1000电感耦等离子体原子发射光谱仪(ICP—AES)主要用于液体试样(包括经化学处理能转变成溶液的固体试样)中金属元素和部分非金属元素的定量分析。将样品溶液以气溶胶形式导入等离子体炬焰中，样品被蒸发和激发，发射出所含元素的特征波长的光。经分光系统分光后，其谱线强度由光电元件接受并转变为电信号而被记录。根据元素浓度与谱线强度的关系，测定样品中各相应元素的含量。
>> 仪器特点
1.分析流程全自动化控制，实现软件点火、气路智能控制功能；
2.输出功率自动匹配调谐，功率参数程序设定；
3. 优良的光学系统，先进的控制系统，保证峰位定位准确，信背比优良；
4.极小的基体效应；
5.测量范围宽， 超微量到常量的分析,动态线性范围5—6个数量级；
6.检出限低，大多数元素的检出限可达ppb级；
7.良好的测量精度，稳定性相对标准偏差RSD≤1.5%（5ppm），优于国家A级标准（JJG768-2005）；
8.功能强大、友好的人机界面分析软件,可在测定过程中，进行数据处理，方法编制和结果分析，是真正的多任务工作软件；该软件数据处理功能强大，提供了多种方法，如内标校正、IECS和QC监测功能等，可获得的背景扣除点以消除干扰；对输出数据可直接打印或自动生成Excel格式的结果报告.
>> 工作环境
1.仪器室内无腐蚀性气体；空中的尘埃粒子须保持。
2.室内温度18℃～26℃；室温应达到稳定状态，温度变化率应小于1℃/h，相对湿度不大于70％
>>尺寸和重量
1550mm（长）*759mm（宽）*1340mm（高）
重量： 240公斤

微波消解-ICP-AES法测定碳化铬中Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti
（钢研纳克检测技术有限公司， 北京 100094）
摘要： 采用微波消解法进行溶样, 以ICP-AES法测定碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量。选择了合适的分析线，Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的检出限为0.0003mg /L～0.01mg /L , 回收率为85%～115%。该方法适用于碳化铬中Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量的快速分析。
关键词：微波消解；ICP-AES; 碳化铬；Al；Ca；Co
碳化铬具有很多优异的性能，尤其是作为硬质合金的晶粒长大的抑制剂得到了广泛的应用。其作用机理为：合金烧结时，碳化铬优先溶解在Co 相中阻止WC向Co相溶解，从而有效地阻止WC的溶解析出过程；在冷却阶段，碳化铬则固溶在Co相中，固溶强化了粘结相。此外，碳化铬亦可作为喷涂粉使用，例如，碳化铬- 25%NiCr 喷涂粉在高温下具有较好的抗氧化性、抗腐蚀性和耐磨性、因而在航空航天领域得到了广泛的研究。准确、快速分析碳化铬中各元素的含量具有重要的实际意义。
相对于传统的湿式消解法和马弗炉高温灰化法, 微波消解作为一种较新的样品处理技术具有一系列的优点：1)加热快、升温高、消解能力强, 大大缩短了溶样时间；2)消耗酸溶剂少, 空白值低；3)避免了挥发损失和样品玷污, 回收率高，提高了分析的准确度和精密度，已经广泛应用在ICP-AES法的样品前处理方法中[1-3]。相对于传统化学分析方法, ICP-AES具有检出限低、精密度好、动态范围宽、分析速度快、多元素同时测定等优点，在金属材料分析中已经广泛应用。碳化铬中铬、铁、硅等元素的化学分析方法已有相应的行业标准[4-6]，但是对于其中的痕量杂质元素使用ICP-AES法测定报道很少。
结合前处理微波消解法，本文采用钢研纳克生产的单道扫描ICP光谱仪成功测定了碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti等元素。
1 实验部分
1.1 仪器及参数
Plasma1000单道扫描电感耦合等离子体光谱仪（钢研纳克检测技术有限公司）：高纯氩（纯度≥99.999%）；光栅为3600条/mm；功率1.15 Kw；冷却气流量18.0 L/min；辅助气流量0.8 L/min；载气流量0.2 L/min；蠕动泵泵速20 rpm；观测高度距功率圈上方12 mm，同轴玻璃气动雾化器，进口旋转雾室，三层同轴石英炬管，中心管2.0 mm。
EXCEL 全功能型微波化学工作平台(上海乞尧)。
1.2 试剂
硫酸ρ≈1.84 g/ml,优级纯，北京化工厂；硝酸，ρ≈1.42 g/ml,优级纯，北京化工厂；氢氟酸，ρ≈1.14g/ml,优级纯，北京化工厂；盐酸，ρ≈1.18g/ml，优级纯，北京化工厂；高纯铬（99.99%），北京中金研新材料科技有限公司；Al、Ca、Co、Fe、Mo、V、Ti的标准溶液质量浓度均为1000 µg/ml，Si的标准溶液质量浓度均为500 µg/ml国家钢铁材料测试中心；所用溶液用水均为二次去离子水。
1.3 样品处理
称取试样0.1 g (精确至0.0001g) 于聚四氟乙烯微波消解罐中, 加入2.5mLH2SO4、5.5mL HNO3、2mLHF, 按照设定的消解程序(如表1所示)进行微波消解, 为避免反应过于剧烈, 采用程序升温的方法进行消解。消解完毕后,转移定容至100mL, 待测。随同做试样空白试验。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
对于同一种元素， ICP-AES 法理论上可以有多条谱线进行检测，但在实际样品测试过程中由于基体和其他元素的干扰，并不是所有的谱线都可以选用。因此，进行光谱扫描后，应该根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选则灵敏度适宜、谱线周围背景低且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线，谱线选择结果见表2。
表2 各元素分析线
元素 Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
谱线/nm 396.152 393.366 238.892 238.204 202.030 251.612 309.311 337.280
2.2 方法的检出限
以空白溶液测定10次的标准偏差的3倍所对应的浓度作为检出限。Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti检出限见下表。由表可见, 各元素的检出限可以满足日常检测要求。
表3 各元素检出限
元素 Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
检出限/（mg /L） 0.01 0.0003 0.003 0.001 0.003 0.01 0.002 0.002
2.3加标回收试验
按照选定的ICP工作条件和微波消解程序, 在样品中分别加入Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti混标溶液进行加标回收试验, 回收试验结果列于表4。由表4可知, 待测元素Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的加标回收率在85 %~115 %之间, 表明本方法准确可靠。
表4 方法的加标回收
元素 本底值 加标量 测定均值 回收率
/(mg /L) /(mg /L) /(mg /L) /%
Al 0.042 0.040 0.088 115
Ca 0.283 0.100 0.385 102
Co 0.089 0.100 0.195 106
Fe 0.333 0.100 0.426 93
Mo 0.042 0.040 0.078 90
Si <0.01 0.040 0.034 85
V 0.058 0.040 0.100 105
Ti 0.008 0.010 0.017 90
2.4 实际样品的测定
对碳化铬实际样品按照本文方法进行分析，分析结果见表5。
表5 实际样品分析结果
样品 含量w/%
Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
Cr3C2 0.004 0.028 0.009 0.033 0.004 <0.001 0.006 0.0008
3 结论
本方法利用微波消解前处理, ICP- AES法测定碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量, 具有样品前处理简便、有效待测元素损失较少、分析精密度高及分析速度快等有点。此方法简便、准确, 适用于碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的快速测定。
参考文献
[1] 成勇、彭慧仙、袁金红等，《微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钨基硬质合金中钴镍铁铌钽钒铬》[J] 冶金分析(Metallurgical Analysis),2013,33(3):50-54.
[2] 胡德新、王昊云、王兆瑞 等，《微波消解样品-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅精矿中铅、砷、镉、汞》[J] 理化检验（化学分册)（Physical Testing and Chemical Analysis（Part B:Chemical Analysis））,2012,48(7)：828 -830.
[3] 于成峰、李玉光、王晗 等，《微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化铁粉中14种元素》[J] 冶金分析(Metallurgical Analysis),2009,29(1):35-39.
[4]YS/T 422.1-2000《碳化铬化学分析方法 铬量的测定》(S).
[5]YS/T 422.3-2000《碳化铬化学分析方法 铁量的测定》(S).
[6]YS/T 422.4-2000《碳化铬化学分析方法 硅量的测定》(S).