Fe基高温合金中P检测方案(ICP-AES)

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o应用领域/工业：co 化学/高分子工业 临床化学/药学/保健/医疗卫生 化妆用品 电子工业 能源 环境/水/废弃物 食品/农业 地质/矿业 材料分析 冶金/电镀 药学 精炼厂/石油化学 半导体工艺 其他 ICP法测试 Fe 基高温合金中的非基体成分 德国耶拿上海实验室 1 仪器介绍 1.1PQ9000：高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪，蔡司技术光学系统，棱镜、中阶梯光栅两级色散，光学分辨率 0.003nm， 波长范围160~900nm， 波长准确度0.0004nm。垂直炬管，双向观测，氩气反吹消除尾焰，尾焰消除彻底。轴向、轴向扩展、侧向、侧向扩展4种测量方式，适合各类(有机、高盐)样品分析，满足不同浓度的同时测量。高量子效率和紫外高灵敏度的新一代 CCD 检测器，像素分辨率0.002nm， 同时记录元素线与其直接光谱环境，自动扣除背景。自激式、40.68MHz、0.7~1.7KW 功率可调射频发生器，，各路气体均用质量流量控制器(MFC)控制，等离子体强劲稳定。吹扫光室、检测器用氩气又到等离子体使用，既能持续吹扫，提高灵敏度，又不额外消耗氩气，运行成体低。组合式炬管，，卡擦式定位，操作方便。仪器无需预热，开机即测。 1.2 TOPwave 微波消解仪：12罐。 2 试验方法 2.1仪器参数 表1测试参数 名称 参数 观测方式 轴向或侧向 功率 1200W 等离子体气流量 12 L/min 辅助气流量 0.5 L/min 雾化气流量 0.6 L/min 雾化器 塑料同心雾化器， 1.0 mL/min 雾化室 F4 旋流雾化室，50mL 中心管 陶瓷中心管内径2 mm 进样泵速 1.0 L/min 背景扣除 静态一线性 积分时间 3s 或 5s 测定次数 3 2.2试剂和材料 2.2.1硝酸、盐酸为高纯，氢氟酸为优级屯，水为一级，氩气为高纯。 2.2.2P、S、B、Si、Ni、Mn、Cr、Mo、W、Nb单一标准储备溶液：：11(000 mg/L，市售。 2.2.3Fe标准溶液：10000mg/L，市售。 2.2.4混合标准系列溶液： 表2各元素混合标准系列浓度 元素 混合标准系列号和浓度 (ug/mL) 1 2 3 4 5 S、P 0 0.050 0.10 0.50 1.00 B 0 0.010 0.050 0.10 0.50 Ni 0 400.00 300.00 200.00 100.00 Cr 0 50.00 100.00 200.00 300.00 Mo 0 5.00 10.00 25.00 40.00 W 0 5.00 10.00 50.00 70.00 Nb 0 1.00 5.00 10.00 15.00 Mn、Si 0 0.50 1.00 5.00 10.00 基体 400 ug/mL Fe、8%王水和 0.5%(v/v)氢氟酸 2.2.5铁基高温合金标准物质，编号为 GH131。 2.3样品分解 2.3.1常压消解法：平行称取试样两份——0.1002g (S1)、0.1006g(S2)，分别置于两只50mL 聚四氟乙烯烧杯中，加入 10.0 mL 王水和 0.5 mL氢氟酸，置电炉上低温加热溶解，溶解完全后取下烧杯，冷却后分别定容于100mL塑料容量瓶中，摇匀。同时做空白试验。 2.3.2微波消解法：当常压消解法测试的 Si、S含量偏低后，又称取试样 0.1003g (S3)于PM60微波消解罐中，加入8.0mL 王水和0.5mL氢氟酸，盖好盖后，在 TOPwave 微波消解仪内于120、180和200℃共分解40min， 冷却后直接定容于100 mL塑料容量瓶中，摇匀。 3 结果与讨论 3.1分析结果 表3测试结果(%) 元素及波长(nm) 含量 平行样平均值 不同波长平均值 标准定值 S1 S2 S3 P177.4360 0.0102 0.0132 0.0130 0.0121 0.012 0.012 P213.6182 0.0130 0.0106 0.0106 0.0114 S 180.6720 --- 0.0018 0.0018 0.002 0.003 S 182.5650 (0.0017) --- 0.0024 0.0024 B 249.6778 0.0038 0.0039 0.0038 0.0038 0.0038 0.0015 Ni221.6477 27.94 28.22 28.31 28.16 28.28 27.75 Ni 352.4536 28.18 28.67 28.31 28.39 Cr267.7160 21.27 21.75 21.75 21.59 21.51 20.94 Cr 276.6540 21.12 21.72 21.45 21.43 Mo 202.0300 2.917 3.026 2.984 2.976 2.96 2.97 Mo 203.8440 2.864 3.013 2.965 2.947 Mn 257.6100 0.698 0.725 0.708 0.710 0.71 0.73 Mn 293.9308 0.698 0.728 0.722 0.716 Nb 316.3400 1.008 1.037 1.026 1.024 1.03 1.03 Nb 319.4980 1.008 1.041 1.039 1.029 W 239.7090 5.615 5.805 5.763 5.728 5.77 5.66 W 248.9230 5.690 5.899 5.868 5.819 Si 251.6112 (0.612) (0.636) 0.696 0.696 0.69 0.72 Si 288.1577 (0.606) (0.631) 0.685 0.685 注：S、Si仅用S3的结果。 3.2标准曲线汇总 表4标准曲线汇总 元素与谱线(nm) 观测方式 浓度范围(ug/mL) 线性拟合系数R RSD (%) 线性方程 P 177.4360 轴向 0.05~1 0.999 ≤2.97 I=1510.4c+216.1 P 213.6182 0.99997 ≤6.09 I=5335.6c+12.4 S 180.6720 轴向 0.05~1 0.9996 ≤4.43 I=1544.3c+168.3 S 182.5650 0.9999 ≤4.20 I=1063.7c+111.9 B 249.6778 轴向 0.01~0.5 0.9995 ≤2.11 I=204499.2c+2380.1 Ni 221.6477 侧向 100~400 0.9998 ≤0.77 I=36110.2c+59460.2 Ni 352.4536 0.9998 ≤0.48 I=13033.4c+17446.2 Cr267.7160 侧向 50~300 0.9998 ≤0.78 I=88302.7c+141107.5 Cr 276.6540 0.99997 ≤0.86 I=52200.2c+26998.9 Mo 202.0300 侧向 5~40 0.9996 ≤0.61 I=3950.9c-23.0 Mo 203.8440 0.99996 ≤1.10 I=6794.3c+53.2 Mn 257.6100 侧向 0.5~10 0.99998 ≤0.95 I=453540.5c+932.4 Mn 293.9308 0.99997 ≤1.06 I=41803.9c-71.5 Nb 316.3400 侧向 1~15 0.9999 ≤1.04 I=51148.9c-574.6 Nb 319.4980 0.99993 ≤1.03 I=33091.2c-115.2 W 239.7090 侧向 5~70 0.9994 ≤0.76 I=7649.9c+3572.1 W 248.9230 0.999 ≤1.05 I=5879.9c+3093.4 Si 251.6112 轴向 0.5~10 0.9997 ≤0.98 I=145878.3c+20736.2 Si288.1577 0.99997 ≤0.92 I=83181.5c+12914.2 3.3标准曲线图 OK i dK OK OK Name Mean Cal-Std1 3580 Cal-Std2 0.05 0.1 13526 32503 84 99 #DEL Cal-5td4 0.5 104555 485 0.46 Table Residuals LOD/LOQ COKik OK OK OK Table Residuals LOD /LOQ Table Residuals LOD/LOQ Mn257.610 Conc. 400kMn293.931 Conc. 4M257.61mm Type Name Ints. SDRSD% [mg/L] Rem. 293.9308nm Type Name [mg/L] Ints. SDRSD% Rem. Mean 89 Mean 100k Cal- 6 Cal-Std1 225267 104 0.49 Cal-Std1 20247 0.04 Cal-Std2 462354 1513 0.33 Cal-Std2 42214 166 0.39 Cal-Std3 2260995 4974 0.22 Cal-S5ttd3J3 209888 835 0.40 2M Cal-Std4 10 4539491 43095 0.95 Cal-Std4 10 417479 4424 1.06 1M 100k」 < < RSD% Delete Std. 40 Delete Std. 60 40 60 RSD% Delete Std. Conc. [mg//LL] Conc.[mg//LL] Calibration data Calibration data 58 . R?adj.)： 0.999366398 R?adi.)： 0.998934687 715 Slope： 7649.8730 Ints./(mg/L) Slope： 5879.8687 Ints./(mg/L) Method S[ 0.6402026 mg/L Method SsID： 0.8302226 mg/L Calibration function： BEC： 2.4804885mg/L Calibration function： BEC： 1.5831757 mg/L Lin1ee： Lin1ee： y=a=a+bx y=a=a+bx W239.709 ear a=3572.14033tb=7649.8730 W248.923 inear a=3093.35777tb=5879.8687 O Calibration Recal O Calibration Recal. OK)K OK OK OK 3.4样品(S3)测试峰图 pixel pixel 100 150 200 250 100 150 200 250 300 5k P213.1618 1k P17714B6 213.6182m 177..41360nm 750 4k 500c三 3k 250 2k 0 1k -250 -500 213.50 213.55 213.60 213.65 213.70 177.35 177.40 177.45 177.50 177.55 Wavelength [nm] Wavelength [nm] pixel 150 200 250 10M 100 Cr267.716 267.7160 nm 8M. 6Mct 4M pixel 200 250 175k 100 150 Nb319.498 150k319.4980 nm 125k 100k c75k 50k 25k 0 319.3 319.4 319.5 319.6 Wavelength [nm] 3.5讨论 (1)从测试数据看： 一―本次测试称了3个平行样，分为两种消解方法。10个元素有9个元素用了2条分析线。但无论3个平行样之间(除S、Si外)，还是同一元素的不同谱线之间都平行得极好，结果非常一致。充分证明了分析线无干扰，检测结果准确可靠。 ――对照标准定值，更证明了上述的判断。除含量极低的B(0.0015%)与主量元素 Ni(27.75%)、Cr(20.94%)外，测定值与标准定值偏差极小，该标准物质虽未给出不确定度(标准偏差)，但根据分析化学的误差推断，都应该在误差范围内。 -经基体匹配的标准曲线，除低浓度(0.01~0.1ug/mL) 的P、S、B外， RSD≤1.1%；3个平行样的57个数据中，除低浓度的P、S外， RSD≤1.5%；校正曲线的线性拟合系数R=0.999~0.99998；这些充分说明了分析的精密度和仪器的稳定性。 ——3.4样品的测试峰图显示，虽然 Fe 是富线元素， Fe 基合金是复杂样品，但所用分析线均无光谱干扰，这是导致准确度好、RSD小、可选谱线多、背景等效浓度低、灵敏度高、同一元素不同谱线之间结果非常一致的根本原因。如P213.6182nm 和B249.6778nm都在强Fe峰带的旁边，在分辨率低的仪器上是不能用的，但PQ9000 能测得很好。有力证实了高分辨率光谱仪在复杂样品分析中的优势。 (2)在含常量Nb、Mo、W、Si的Fe合金中，溶样及配标准溶液都要加入少量的氢氟酸， 否则 Nb、Mo、W、Si等很难分解和稳定。如此就必须用耐氢氟酸的进样系统。比较S1、S2 与S3的 Si、S测定结果，证明用含有氢氟酸的混合酸进行常压加热溶样，则Si、S必有挥发损失，，而密闭微波消解法则不会。 (3)对主含量成分(Ni、Cr)的测定，用同类有权威定值的标准物质作校正曲线比用人工配制的校正曲线，能测得更准。因为一可消除方法的定值误差，20%~30%含量的主体成分通常是不会用 OES 法来定值的，而是用容量法、X-萤光法等来分析定值；二人工配制高浓度的校正曲线比用标准物质(与样品一同)分解配制的校正曲线误差大。校正曲线可以单点，也可不同重量相同体积的多点；三基体严格匹配；；四不同型号的Fe基合金或不锈钢的国家标准物质较多较齐全。当然低含量和微量成分也能一同测准。 (4)测定如此低含量的B，优级纯的氢氟酸是不够格的，因为氢氟酸的含B较高，加入量又是样品的数倍，结果必然偏高。 2015.02.03 CP法测试 Fe 基高温合金中的非基体成分ICP-OES--C