【官人按】电感耦合等离子体光谱法测定银铜焊料中铜和锌元素含量

大耳朵兔兔

2018/09/05

私聊

ICP光谱

电感耦合等离子体光谱法测定银铜焊料中铜和锌元素含量

陈妮绒彭戬杨晓琴王路

中国航发贵州红林动力控制科技有限公司

【摘要】本文利用先进的检测技术，解决银铜焊料HLAgCu30-25的检测难题。电感耦合等离子体发射光谱法测定焊料中铜和锌元素，所选择的元素的分析谱线依次为Zn：213.857nm；铜：327.393nm，方法的检出限分别是0.059mg/L和0.0097mg/L。方法应用于实样分析，使用控制样品检测结果确定试验方法的可靠性，两种元素的相关系数均达到0.999以上。ICP测定焊料HLAgCu30-25中的合金元素铜和锌，检测速度快，准确度高。
关键词：银铜焊料电感耦合等离子体光谱仪
前言
银铜焊料作为航空产品某重点型号焊接材料，应用于多个型号产品零件的焊接过程中，其中化学成分含量高低直接影响焊接性能，必须准确分析其含量。银铜焊料中需要测定的铜和锌含量均比较高，给检测带来很大难度，如果利用滴定法测定，需要的时间比较长，过程比较复杂，研究利用先进仪器电感耦合等离子体发射光谱仪快速测定焊料含量，需要我们深入研究的试验方法和操作过程。此项目的研究应用，为以后高含量焊料的检测工作奠定了试验理论基础。
1 试验部分
1.1仪器试剂
1.1.1 仪器
Optima 5300V电感耦合等离子体发射光谱仪
1.1.2 试剂（标准样品来自于环境保护部标准样品研究所和北钢院）
铜标准溶液：1000ppm；
锌标准溶液：1000ppm；
1.2 仪器工作条件
1.2.1发生器功率：1.3KW；等离子气流量：15L/min；辅助气流量：0.2 L/min；载气流量：0.8 L/min；液提升量：1.5mL/min；冲洗时间30S；检测时间5S。
1.2.2元素分析波长的选择： Zn：213.857nm； Cu：327.393nm。
1.3 标准曲线的建立
1.3.1标准溶液的配制
30%的铜标液：吸取1mg/mL的铜标准溶液1mL，稀释到100mL容量瓶中，备用；
30%的锌标液：吸取1mg/mL的锌标准溶液1mL，稀释到100mL容量瓶中，备用；
1.3.2标准曲线的建立
在仪器分析界面“标准试样”中，对标准溶液进行分析，校准曲线如下图1。

图1 校准曲线显示图

1.4试验方法
1.4.1称取0.1g银铜焊料试样，用最终选用1+1的硝酸溶解试样，然后定容到100ml容量瓶中，摇匀，备用。
1.4.2在ICP上建立检测方法，按照顺序测定空白，标准样品，试验样品。
2 结果与讨论
2.1 样品处理方法的选择
焊料的溶解问题，因为此牌号的银铜焊料中含有银，不能用含有盐酸的混酸溶解，否则会生成氯化银沉淀，所以只能选用硝酸、或者硫酸溶解，反复试验溶解焊料，最终选用1+1的硝酸溶解试样。
2.2 分析谱线的选择
此焊料中的铜锌元素的含量比较高，所以谱线的强度都比较大，线性关系也比较好，综合考虑，最终：铜元素选择327.393nm；锌元素选择213.857nm。

图2 银铜焊料谱线图

2.3 元素的检出限见表1

表1 元素的检出限

元素	检出限ppm		元素	检出限ppm
Cu	0.0097		Zn	0.059

2.4 方法的稳定性
控制样品中铜和锌的含量均为25%，检测五次，检测情况如下：

表2 控制样品的测定值

元素	标准值%	测定值%	平均值%	RSD/%
铜	25.0	25.10，25.24，24.86，25.15，24.98	25.07	0.59
锌	25.0	25.02，25.21，24.78，24.86，25.14	25.00	0.73

2.5 样品分析
按照此试样方法对2批样品（17-5-22； 17-11-18）进行分析，平行测定6次，测试结果如表3。

表3 试样的测定值

编号	Cu（%）	Zn（%）
17-5-22	29.7	25.2
17-11-18	30.2	25.8

2.6结论
电感耦合等离子体发射光谱法是最近发展起来的一种用于痕量元素的测定方法，与其他方法比较，ICP具有检出限低，动态线性范围宽、谱线简单、基体干扰少、分析精密度高等优点，可进行多元素同时快速分析，能适应复杂体系的测定。ICP测定焊料HLAgCu30-25中的合金元素铜和锌，检测速度快，准确度高。此方法可以应用于银铜焊料测定铜和锌元素。
参考文献：
【1】陈莉。黄丹，陈盛等电感耦合等离子质谱法测定水溶性原料药中痕量的镍
理化检测-化学分册 2017年第53卷
【2】王芳，魏丽娜等电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属矿石中的铌
理化检测-化学分册 2017年第53卷
【3】易文燕 ICP法测定钛合金中微量B 贵州航空学会材料理化测试专业委员会2009年论文集

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私聊

玉米馒头

第1楼2018/09/05

应助达人

标准溶液的配制写错了吧…样品中铜锌合量为50％左右，剩下的组分对分析有无影响，未见验证？

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私聊

玉米馒头

第2楼2018/09/05

应助达人

手机app貌似没法修改帖子，只能多发一贴咯。合金或者焊料等样品处理的难点一则在于溶解(尤其对于吃瓜群众而言)或者溶解过程中如何定量保留易损失元素，二则在于光谱分析中的基体干扰问题如何解决(基体匹配、加标回收、基体分离等等)

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私聊

风之灵

第3楼2018/09/06

文章里完全没有提到标准溶液的事情，配的浓度是多少，有多少个点，但是从提供的回归曲线图上只能看到一个高点的标准和空白总共两个点，对于这么高浓度的样品的测试，感觉这样的标样测试的结果能可信吗？
另外，没有用过PE的ICP，很奇怪铜元素的峰全是明显不对称的，究竟是否是有干扰呢？还是别的原因，也没有清楚说明。谱线选择的原因说得非常笼统，很多时候，尽管线性很好，也是存在光谱干扰的。
总体来说，这个感觉就是一个平时的测试记录，不象是文章……

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私聊

不忘初心

第4楼2018/09/06

应助达人

曲线很好都是1，两点一线呀。

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私聊

JOE HUI

第5楼2018/09/06

应助达人

赞成老师说的
风之灵(风之灵) 发表:文章里完全没有提到标准溶液的事情，配的浓度是多少，有多少个点，但是从提供的回归曲线图上只能看到一个高点的标准和空白总共两个点，对于这么高浓度的样品的测试，感觉这样的标样测试的结果能可信吗？另外，没有用过PE的ICP，很奇怪铜元素的峰全是明显不对称的，究竟是否是有干扰呢？还是别的原因，也没有清楚说明。谱线选择的原因说得非常笼统，很多时候，尽管线性很好，也是存在光谱干扰的。总体来说，这个感觉就是一个平时的测试记录，不象是文章……

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私聊

JOE HUI

第6楼2018/09/06

应助达人

说说我的意见，建议楼主可以看看GBT27417合格评定化学分析方法确认和评定指南，工作曲线基本都是除空白外5个点，样品测试结果线性范围落在曲线的某段上是呈直线的，其次元素的不同波长选择是需要理由一般不外乎灵敏度，信背比，检出限，曲线的相关系数等，准确度，精密度实验还需要详细描述等

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私聊

砂锅粥

第7楼2018/09/07

应助达人

铜的背景点扣的不好，左边的点应该往左边拉一拉，都到峰的边上了，净强度偏低。

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私聊

风之灵

第8楼2018/09/12

这个方法还有一个很大的问题，居然连称样量、加酸量、定容体积等信息都完全没有。根据标准溶液浓度推测，1mg/L标准溶液，取1mL定容到100mL，最后标液浓度为10mg/L。那么要保证样品溶液落到标线内，则样品（样品中铜含量25%左右）至少稀释2.5万倍以上。这么大的稀释倍数，最后反算回去的含量误差很难保证。同时方法只测试了两个样品来试图说明这个方法的可靠性，但是没有加标回收率数据、或者测试已经标样的数据，这个很难说明方法的可靠性。