【官人按】镀锌铝镁板镀层中多元素的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法

大耳朵兔兔

2018/09/05

私聊

ICP光谱

镀锌铝镁板镀层中多元素的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法

王文焱

（河钢集团唐山股份公司技术中心）

摘要 本文建立了电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定镀锌铝镁板镀层中铝、镁、锑和硅元素的方法。经试验确立了仪器的最佳分析条件；确定了元素的测定范围和允许差及精密度；探讨了用缓蚀溶液溶解样品镀层的制备方法；样品结果经比对准确。
关键词 ICP-AES法，锌铝镁板，镀层，缓蚀溶液
1前言
我国镀锌铝镁钢板从2000年才起步研究，2014年左右才有商品化锌铝镁镀层产品出现，宝钢锌铝镁镀层钢板的研制，于2008年起步。锌铝镁钢板具有超强的抗腐蚀性、耐磨性、耐涂装性和良好的焊接加工性能，可适应各种恶劣环境，是一种新型的环保节能型钢板产品，广泛应用于光能光伏产业、装备制造业、家电制造、高铁、大型变电站、建筑、城市地下管廊建设及汽车制造等多种领域。
目前，对锌铝镁产品镀层成分的测定的手段很少，还没有国家标准和行业标准。采用传统的化学分析方法操作繁琐、周期长。本文研究应用ICP电感耦合等离子体光谱仪，连续测定镀锌铝镁板镀层中硅、锑、铝、镁元素含量，该方法分析速度快，成本低，经验证分析结果令人满意。
2实验部分
2.1试剂与材料
在分析中仅使用认可的分析纯试剂和二次蒸馏水或相当纯度的水。
2.1.1 盐酸，ρ约1.19g/mL。
2.1.2盐酸，（1+1）。
2.1.3六次甲基四胺。
2.1.4试验溶液，3.5克六次甲基四胺溶于1000mL盐酸（2.1.2）中。
2.2标准储备溶液
2.2.1硅标准溶液，500μg/mL。（市售）
2.2.2硅标准溶液，50μg/mL。（由2.2.1配制）
2.2.3锑标准溶液，500μg/mL。（市售）
2.2.4锑标准溶液，50μg/mL。（由2.2.3配制）
2.2.5 铝标准溶液，1000μg/mL。（市售）
2.2.6铝标准溶液，100μg/mL。（2.2.5配制）
2.2.7镁标准溶液，1000μg/mL。（市售）
2.2.8镁标准溶液，100μg/mL。（2.2.7配制）
2.2.9高纯金属锌，≥99.9999%
2.2.10钇标准溶液，1000μg/mL。（市售）
2.2.11钇标准溶液，10μg/mL。（2.2.10配制）
2.3仪器与设备
通常的实验室设备及ICP一AES光谱仪Optima-4300DV。
2.3.1 电感藕合等离子体(ICP一AES)原子发射光谱仪
光谱仪进行优化后，符合 2.5～2.8的性能指标，就达到使用要求。
2.4分析线
推荐使用的分析线列于表 1，在使用时，应仔细检查谱线的干扰情况。
表1推荐分析线

元素	波长（nm）	观测方式
Mg	285.213	可选径向
Al	394.401	可选径向
Si	251.611
Sb	231.146

2.5 光谱仪的分辨率
计算每条应当使用的波长的带宽。带宽必须小于0.030nm。
2.6 短期稳定性
测定十次每个元素浓度最高的校准溶液的绝对强度或强度比，计算其标准偏差，相对标准偏差应小于0.9%。
2.7 长期稳定性
测定三次每个元素浓度最高的校准溶液的绝对强度或强度比的平均值，计算七个平均值的标准偏差，绝对强度法相对标准偏差小于1.8%，内标法相对标准偏差小于1.2%。
2.8 曲线的线性
校准曲线的线性通过计算相关系数进行检查，相关系数必须大于0.999。
3 取制样
可取边长50mm的方形或直径50mm的圆形试样。
4 分析步骤
4.1样品的处理
用乙醇将试样表面清洗干净，晾干后称量记录质量。
4.2 试料量
样品在镀层溶解前后的质量的差值即镀层质量。
4.3测定
4.3.1 试样溶液的制备
将试料置于400 mL烧杯中，加30mL试验溶液(2.1.4)，在室温条件下，将试样完全浸没于试验溶液中，可翻动试样，直到镀层完全溶解，停止出现氢气泡作为反应完成的判定，夹起样品用水冲洗，取出再用乙醇冲洗后立即吹干，称量记录质量，将溶液加热煮沸，取下，冷却至室温，将溶液定量转移至200mL容量瓶中，若采用内标法加入10mL钇内标溶液(2.2.11)，用水稀释至刻度，混匀。
4.3.2 校准曲线溶液的制备
称取1.000g高纯锌(2.2.9)7份分别于100mL烧杯中，按 4.3.1步骤将其溶解，冷却至室温，将溶液转移至200ml容量瓶中，按表2加人被测元素的标准溶液。用水稀释至刻度，混匀。
表2 校准曲线系列溶液

元素	标准溶液	加入标准溶液的体积/mL							相应试料中元素含量（质量分数）/%
镁	2.2.8	0	1.00	2.00	4.00	6.00	10.00	20.00	0.010～0.20
铝	2.2.6	0	1.00	2.00	4.00	6.00	10.00	20.00	0.010～0.20
锑	2.2.4	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	4.00	0.002～0.02
硅	2.2.2	0	2.00	4.00	6.00	8.00	10.00		0.010～0.050

称取0.1000g高纯锌(2.2.9)7份分别于100mL烧杯中，按 4.3.1步骤将其溶解，冷却至室温，将溶液转移至200ml容量瓶中，按表2加人被测元素的标准溶液。若采用内标法加入10mL钇内标溶液(2.2.11)，用水稀释至刻度，混匀。
表3 校准曲线系列溶液

元素	标准溶液	加入标准溶液的体积/mL							相应试料中元素含量（质量分数）/%
镁	2.2.7	0	0.20	0.50	1.00	2.00	3.00		0.20～3.00
铝	2.2.5	0	0.20	0.50	1.00	2.00	3.00	4.00	0.20～4.00
铝	2.2.5	0	1.00	3.00	5.00	7.00	9.00	12.00	1.00～12.00
锑	2.2.4	0	0.40	1.00	3.00	5.00	7.00	10.00	0.02～0.50

5 结果计算
按下列公式(1)计算铝、镁、硅、锑的质量分数

W（%）=

………………………………(1)

式中:
f — 稀释倍数;
V— 被测试液体积的数值，单位为毫升(mL);
m— 试料镀层质量数值，单位为克(g);
C₁— 试液中分析元素浓度的数值，单位为微克每毫升(μg/m L)；
C₀— 随同试样空白溶液的浓度数值，单位为微克每毫升(μg/m L)。
6 精密度
表4 镀锌铝镁板镀层中硅、镁元素的允许差

元素	水平范围/%	实验室内允许差	实验室间允许差
Si	0.010～0.050	0.003	0.003
Mg	X是试样中元素质量分数	0.0610X+0.0002	0.0348X+0.0136

表5 镀锌铝镁板镀层中铝、锑元素的重复性与再现性

元素	水平范围/%	重复性r/%	再现性R/%
Al	0.010	0.002	0.002
	0.15	0.02	0.02
	0.50	0.03	0.03
	1.00	0.06	0.08
	3.78	0.15	0.35
	7.42	0.25	0.40
	10.21	0.35	0.50
Sb	0.0042	0.0010	0.0015
	0.050	0.005	0.005
	0.096	0.008	0.008
	0.16	0.02	0.02
	0.30	0.03	0.03
	0.50	0.04	0.04