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聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法。所述方法包括：在室溫環(huán)境條件下用濃氫氟酸、濃硝酸和濃過(guò)氧化氫消解樣品，形成待測(cè)溶液；分別配制包括雜質(zhì)元素和鈮元素的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測(cè)，繪制雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線和鈮元素校準(zhǔn)曲線，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定待測(cè)溶液，并結(jié)合校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的雜質(zhì)元素含量和鈮元素含量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：能夠同時(shí)測(cè)量鈮鐵合金中諸如硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩等雜質(zhì)元素含量和基體元素鈮含量；具有良好的準(zhǔn)確度和可靠性；并且具有操作方便、快捷、環(huán)保、成本低等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈮鐵合金檢測(cè)分析領(lǐng)域，具體地講，涉及一種聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素(包括硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩等)和基體元素鈮含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來(lái)講，鈮鐵是一種應(yīng)用廣泛的貴重合金材料。在鋼鐵工業(yè)中鈮鐵是一種重要的合金添加劑，加入鈮有利于提高不銹鋼與耐熱鋼的可塑性和抗蝕性，結(jié)構(gòu)鋼中添加鈮元素可改善焊接性能并提高強(qiáng)度、可塑性和防止焊縫腐蝕，在高溫鋼、工具鋼和高溫合金中加入鈮元素則能提高鋼材的高溫強(qiáng)度、抗蠕變性和韌性、以及細(xì)化晶粒阻止高溫下晶粒長(zhǎng)大，而且通過(guò)鈮與碳結(jié)合生成碳化物用以消除在不銹鋼中產(chǎn)生碳化鉻沉積的有害作用，提高抗腐蝕能力。因此鈮鐵合金在電子、化學(xué)、輕工業(yè)、飛機(jī)與火箭制造以及其他技術(shù)方面的應(yīng)用日益增強(qiáng)。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)中主要是采用紙上色層分離重量法測(cè)定鈮、鉭，重量法測(cè)定硅，鑰藍(lán)光度法測(cè)定磷，變色酸光度法測(cè)定鈦，硫氰酸鹽光度法測(cè)定鎢，EDTA容量法測(cè)定鋁等，也即以12種不同的化學(xué)分析方法分別逐一對(duì)應(yīng)測(cè)定上述12種雜質(zhì)元素和基體元素，操作繁雜，檢驗(yàn)流程長(zhǎng)，化學(xué)試劑與人力資源消耗大，檢驗(yàn)成本高，有害化學(xué)試劑的使用影響操作人員身體健康和對(duì)環(huán)境造成二次污染。尤其化學(xué)分析方法效率低下，人員及時(shí)間消耗大，12個(gè)元素均需對(duì)應(yīng)采用12種分析方法逐一進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定每個(gè)雜質(zhì)元素通常需要3-5小時(shí)，測(cè)定鈮更是需要約48小時(shí)且大量使用有害化學(xué)試劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一種。
[0005]例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP — 0ES)聯(lián)合測(cè)定鈮鐵中諸如硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩等雜質(zhì)元素含量和基體元素鈮含量的方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法。所述方法包括步驟:稱取鈮鐵合金樣品，直接向干燥的鈮鐵合金樣品上滴加濃氫氟酸，并在室溫環(huán)境條件下反應(yīng)至無(wú)氣泡產(chǎn)生；加入濃硝酸，并隨后在剛開(kāi)始產(chǎn)生氮氧化物棕色煙氣時(shí)，立即加入濃過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)至樣品消解完全，以水稀釋定容，形成待測(cè)溶液；配制鈮元素含量涵蓋40.0?80.0%濃度范圍以及雜質(zhì)元素含量涵蓋0.0?5.0%濃度范圍內(nèi)的多個(gè)呈濃度梯度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中雜質(zhì)元素的含量，并繪制成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法直接測(cè)定待測(cè)溶液中的雜質(zhì)元素，并結(jié)合所述雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的雜質(zhì)元素含量；分取或配置所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并按照10?20倍的稀釋比例對(duì)所分取或配置的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用水進(jìn)行稀釋定容，形成測(cè)定鈮元素的校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定所述校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液中的鈮元素含量，并繪制成鈮元素校準(zhǔn)曲線，分取所述待測(cè)溶液，并按照10?20倍的稀釋比例對(duì)所分取的待測(cè)溶液用水進(jìn)行稀釋定容，形成用于測(cè)量鈮元素含量的溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法直接測(cè)定所述用于測(cè)量鈮元素含量的溶液中的鈮元素，并結(jié)合所述鈮元素校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的鈮元素含量。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:能夠同時(shí)測(cè)量鈮鐵合金中諸如硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩等雜質(zhì)元素含量和基體元素鈮含量；具有良好的準(zhǔn)確度和可靠性；并且具有操作方便、快捷、環(huán)保、成本低等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中:
[0009]圖1示出了本發(fā)明的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中雜質(zhì)元素Si251.61Inm的校準(zhǔn)曲線；
[0010]圖2示出了本發(fā)明的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中雜質(zhì)元素Ta248.870nm的校準(zhǔn)曲線；
[0011]圖3示出了本發(fā)明的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中基體元素Nb309.418nm的校準(zhǔn)曲線；
[0012]圖4示出了本發(fā)明的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中基體元素Nb319.498nm校準(zhǔn)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法。
[0014]通常，鈮鐵合金包括基體元素鈮和鐵外，還包括多種雜質(zhì)元素，例如，雜質(zhì)元素可以為硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫和釩等；甚至于鈮鐵合金還包括一定量(例如，
0.8?3.5wt%,甚至于3.5wt%以上)的碳元素，而碳元素會(huì)與鈮鐵合金中的金屬元素形成碳化物，這也增加了測(cè)量鈮鐵合金中元素含量的難度。
[0015]有鑒于此，發(fā)明人提供了一種聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素含量和基體元素鈮含量的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈮鐵合金中諸如硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫和釩等雜質(zhì)元素和基體元素鈮的準(zhǔn)確檢測(cè)。
[0016]本發(fā)明的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法包括對(duì)鈮鐵合金樣品進(jìn)行消解的步驟、形成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中雜質(zhì)元素含量的步驟、以及形成基體元素鈮的校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中鈮元素含量的步驟。然而，需要說(shuō)明的是，形成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中雜質(zhì)元素含量的步驟和形成基體元素鈮的校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中鈮元素含量的步驟可以沒(méi)有先后順序。也就是說(shuō)，形成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中雜質(zhì)元素含量的步驟可以先進(jìn)行或后進(jìn)行，當(dāng)然，形成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中雜質(zhì)元素含量的步驟和形成基體元素鈮的校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中鈮元素含量的步驟也可同時(shí)進(jìn)行。
[0017]對(duì)鈮鐵合金樣品進(jìn)行消解的步驟可以為:稱取鈮鐵合金樣品，直接向干燥的鈮鐵合金樣品上滴加濃氫氟酸，并在室溫環(huán)境條件下反應(yīng)至無(wú)氣泡產(chǎn)生；加入濃硝酸，并隨后在剛開(kāi)始產(chǎn)生氮氧化物棕色煙氣時(shí)，立即加入濃過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)至樣品消解完全，以水稀釋定容，形成待測(cè)溶液。本步驟中，以水稀釋定容的過(guò)程的定容體積可以小些，或者稱取的鈮鐵合金樣品可略大些，這樣有利于對(duì)含量較低的雜質(zhì)元素含量的測(cè)量。
[0018]形成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中雜質(zhì)元素含量的步驟可以為:配制鈮元素含量涵蓋40.0?80.0%濃度范圍以及雜質(zhì)元素含量涵蓋0.0?5.0%濃度范圍內(nèi)的多個(gè)呈濃度梯度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中雜質(zhì)元素的含量，并繪制成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法直接測(cè)定待測(cè)溶液中的雜質(zhì)元素，并結(jié)合所述雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的雜質(zhì)兀素含量。
[0019]形成基體元素鈮的校準(zhǔn)曲線并測(cè)量鈮鐵合金樣品中鈮元素含量的步驟可以為:分取所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(當(dāng)然，如果不嫌操作繁瑣，亦可再配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液)，并按照10?20倍的稀釋比例對(duì)所分取的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用水進(jìn)行稀釋定容，形成測(cè)定鈮元素的校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定所述校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液中的鈮元素含量，并繪制成鈮元素校準(zhǔn)曲線；分取所述待測(cè)溶液，并按照10?20倍的稀釋比例對(duì)所分取的待測(cè)溶液用水進(jìn)行稀釋定容，形成用于測(cè)量鈮元素含量的溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法直接測(cè)定所述用于測(cè)量鈮元素含量的溶液中的鈮元素，并結(jié)合所述鈮元素校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的鈮元素含量。在本步驟中，分取所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和對(duì)所分取的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用水進(jìn)行稀釋定容的過(guò)程，以及分取所述待測(cè)溶液和對(duì)所分取的待測(cè)溶液用水進(jìn)行稀釋定容的過(guò)程，可以同時(shí)進(jìn)行、先后進(jìn)行或后先進(jìn)行。上述兩處按照10?20倍的稀釋比例用水進(jìn)行稀釋定容的含義是說(shuō)，加水稀釋定容所得的溶液體積為稀釋前溶液體積的10?20倍。為了方便計(jì)算，可以按照相同的稀釋比例對(duì)所分取的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和所分取的待測(cè)溶液用水進(jìn)行稀釋定容。
[0020]下面以含有硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫和釩的雜質(zhì)元素的鈮鐵合金為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，用于聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中諸如硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩的雜質(zhì)元素含量和基體元素鈮含量的方法包括以下步驟:
[0022]a)稱取鈮鐵合金樣品，僅僅直接加入濃氫氟酸，并且在室溫環(huán)境條件下稱取鈮鐵合金樣品，不以水潤(rùn)濕或分散試樣，直接在無(wú)水干燥的樣品上滴加濃氫氟酸，并且在室溫環(huán)境條件下反應(yīng)至溶液無(wú)氣泡產(chǎn)生；
[0023]b)加入濃硝酸，并緊跟在反應(yīng)剛產(chǎn)生了大量二氧化氮等氮氧化物棕色煙氣時(shí)，立即加入過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)至樣品消解完全；
[0024]c)直接以水稀釋定容后作為預(yù)處理制備的樣品溶液待測(cè)；
[0025]d)配制鈮元素含量涵蓋40.0?80.0%濃度范圍以及雜質(zhì)元素硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩含量涵蓋0.0?5.0%濃度范圍內(nèi)的5?8個(gè)呈濃度梯度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以此作為測(cè)定鈮鐵中雜質(zhì)元素硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩的校準(zhǔn)曲線溶液；設(shè)置電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(簡(jiǎn)稱為ICP - 0ES)的儀器工作參數(shù)條件，測(cè)定系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液并繪制雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線，以ICP - OES直接同時(shí)測(cè)定樣品溶液中各個(gè)雜質(zhì)元素的含量；[0026]e)分取適量體積的上述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液并以水稀釋定容，制備得到用于測(cè)定鈮元素的校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)按照相同比例同步以水稀釋消解所得到的溶液獲得待測(cè)樣品溶液；分別以ICP - OES測(cè)定經(jīng)稀釋的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液并繪制鈮元素的校準(zhǔn)曲線，然后測(cè)定經(jīng)稀釋的樣品溶液從而得到鈮鐵樣品中基體主元素鈮的含量。
[0027]優(yōu)選地，氫氟酸、硝酸、過(guò)氧化氫均為未經(jīng)稀釋的市場(chǎng)銷售的最濃試劑。例如，氫氟酸質(zhì)量百分比濃度是40%~47%，硝酸質(zhì)量百分比濃度是65%~68%，過(guò)氧化氫質(zhì)量百分比濃度是大于等于30%。
[0028]優(yōu)選地，稱取樣品0.1~0.3g，在室溫環(huán)境條件下直接滴加2~3mL氫氟酸反應(yīng)至溶液無(wú)氣泡產(chǎn)生；加入3~SmL濃硝酸，并在反應(yīng)產(chǎn)生大量二氧化氮等氮氧化物棕色煙時(shí)，立即及時(shí)加入2~3mL過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)至樣品消解完全，消解溶液以水稀釋定容于IOOmL塑料容量瓶或其它耐氫氟酸容量瓶之中。
[0029]優(yōu)選地，ICP — OES儀器的工作參數(shù)條件可以設(shè)置為:RF功率為1500~1700W，蠕動(dòng)泵泵速為70~80r/min，霧化器壓力為0.34~0.40MPa。ICP 一 OES儀器優(yōu)選采用耐氫
氟酸進(jìn)樣系統(tǒng)。
[0030]優(yōu)選地，將上述經(jīng)消解制備的溶液和配制好的校準(zhǔn)曲線系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液均按照10~20倍比例進(jìn)行稀釋，例如，優(yōu)選分取5~IOmL上述消解溶液和配制的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容，以經(jīng)稀釋后的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制ICP - OES測(cè)定鈮元素的校準(zhǔn)曲線，并 以此用ICP - OES測(cè)定經(jīng)稀釋后的樣品溶液從而得到鈮鐵樣品中銀元素的含量。
[0031]本示例性實(shí)施例的方法能夠建立測(cè)定銀鐵中< 80%含量范圍的基體元素銀以及
0.005~5.0%含量范圍內(nèi)的常量、微量雜質(zhì)元素娃、鉭、鶴、鈦、招、銅、磷、猛、鉛、錫、I凡的快速便捷的儀器分析方法，通過(guò)一次樣品消解，二次ICP - OES測(cè)定即可在30分鐘內(nèi)輕松完成檢測(cè)鈮鐵中11個(gè)雜質(zhì)元素和I個(gè)基體元素鈮含量的全部分析工作。也就是說(shuō)，本發(fā)明的方法的主要特點(diǎn)包括以下方面:
[0032](1)、樣品消解:按照整個(gè)反應(yīng)過(guò)程在室溫條件之下，并且以冊(cè)+順03+!1202構(gòu)成組合消解試劑以及依照特定的試劑加入次序和時(shí)機(jī)進(jìn)行樣品消解。也即，稱取鈮鐵樣品后，取消以水沖洗、分散試樣的常規(guī)步驟，首先直接在無(wú)水干燥的樣品中滴加濃氫氟酸并且反應(yīng)至溶液無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后加入濃硝酸，并且緊跟在反應(yīng)產(chǎn)生了大量二氧化氮棕色煙時(shí)，立即及時(shí)加入過(guò)氧化氫反應(yīng)至樣品消解完全，然后直接以水稀釋定容，既未采取加熱冒高氯酸、硫酸或磷酸等高沸點(diǎn)酸煙氣等措施驅(qū)趕溶液中殘余氫氟酸，也未通過(guò)加入硼酸等試劑來(lái)絡(luò)合反應(yīng)溶液中氫氟酸。也就是說(shuō)，樣品預(yù)處理消解制備的全過(guò)程均在溫室環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，不進(jìn)行包括水浴控溫加熱在內(nèi)的任何對(duì)反應(yīng)溶液升溫的過(guò)程。在整個(gè)樣品預(yù)處理消解反應(yīng)之前和過(guò)程中均不加入任何水，稱取鈮鐵樣品后依序直接加入氫氟酸、硝酸和過(guò)氧化氫進(jìn)行消解反應(yīng)，消解反應(yīng)結(jié)束后才直接以水稀釋定容于塑料容量瓶等耐氫氟酸的容器之中。
[0033]本發(fā)明的方法利用HF與鈮、鉭、鈦、硅等具有良好絡(luò)合反應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)快速消解鈮鐵樣品并且通過(guò)F —的絡(luò)合作用確保Nb、Ta、Ti等易水解元素穩(wěn)定地以絡(luò)離子形態(tài)保存于低酸度介質(zhì)溶液中，降低酸度效應(yīng)和鹽類濃度對(duì)ICP測(cè)定的影響；同時(shí)，控制反應(yīng)條件為室溫環(huán)境，用以確保被氫氟酸快速消解的難溶元素硅能夠以離子形態(tài)穩(wěn)定保存于溶液中而未被以SiF4形式揮發(fā)逸出損失；特別是，在硝酸和過(guò)氧化氫構(gòu)成雙氧化劑的組合消解作用下，尤其控制在先加入硝酸反應(yīng)產(chǎn)生大量氮氧化物棕色煙氣時(shí)，立即加入過(guò)氧化氫進(jìn)行強(qiáng)氧化的反應(yīng)控制時(shí)機(jī)，確保在室溫反應(yīng)條件下，以碳化鈮、碳化鉭等形態(tài)存在的碳化物以及游離的碳元素均能夠被快速、完全地氧化分解，避免因樣品消解不完全而導(dǎo)致元素測(cè)定結(jié)果偏低。試驗(yàn)表明本發(fā)明的方法用于消解含碳量約為3.5%的鈮鐵樣品也能確保樣品被完全消解無(wú)殘?jiān)Ｕ狭撕罄m(xù)ICP - OES進(jìn)行元素含量測(cè)定的準(zhǔn)確可靠性。
[0034](2)、元素測(cè)定:首先配制鈮元素含量涵蓋40.0?80.0%濃度范圍，雜質(zhì)元素硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩含量均分別涵蓋0.0?5.0%濃度范圍的5?8個(gè)呈濃度梯度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并在所設(shè)置的ICP - OES儀器工作參數(shù)條件下，以此繪制ICP -OES測(cè)定鈮鐵中雜質(zhì)元素硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩的校準(zhǔn)曲線溶液，并用于ICP - OES直接同時(shí)測(cè)定所制備樣品溶液中雜質(zhì)元素的含量；按照相同指定范圍內(nèi)的稀釋比例用水直接同步稀釋所配制的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和所消解制備的鈮鐵樣品檢測(cè)溶液，分別以ICP - OES測(cè)定經(jīng)稀釋的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液并繪制鈮元素的校準(zhǔn)曲線，然后測(cè)定稀釋樣品溶液從而得到鈮鐵樣品中基體主元素鈮的含量。
[0035]采用ICP - OES作為檢測(cè)手段，通過(guò)一次樣品消解和兩次元素測(cè)定，聯(lián)合完成了快速測(cè)定鈮鐵樣品中雜質(zhì)元素硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩和基體元素鈮含量的檢驗(yàn)任務(wù)。分步階段控制檢測(cè)溶液中待測(cè)的微量雜質(zhì)和基體元素的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度適中，均能確保其居于ICP-OES性能良好的檢測(cè)范圍和區(qū)間以內(nèi)，具有良好的動(dòng)態(tài)線性范圍、精密度和準(zhǔn)確度，滿足了聯(lián)合測(cè)定< 80%含量范圍的基體元素鈮以及0.005?5.0%含量范圍內(nèi)常量、微量雜質(zhì)元素娃、鉭、鶴、鈦、招、銅、磷、猛、鉛、錫、f凡需要。
[0036]通過(guò)使用耐氫氟酸的進(jìn)樣系統(tǒng)用以直接測(cè)定氫氟酸介質(zhì)溶液，避免了采用高沸點(diǎn)的硫酸、磷酸或高氯酸等蒸發(fā)驅(qū)趕或以硼酸等絡(luò)合氫氟酸所導(dǎo)致待測(cè)元素硅揮發(fā)損失、力口大酸度以避免鈮、鉭、鈦等水解、高沸點(diǎn)酸或硼酸增加基體效應(yīng)等不利影響。并且，在使用非常規(guī)的耐氫氟酸進(jìn)樣系統(tǒng)的儀器硬件配置，以及為滿足聯(lián)合測(cè)定在高鈮和高鐵共存的樣品中硅鉭等微量元素和基體元素鈮的要求下，針對(duì)性試驗(yàn)優(yōu)選了射頻發(fā)生品功率、蠕動(dòng)泵泵速、霧化器壓力等關(guān)鍵儀器工作參數(shù)，確保檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度。
[0037]下面結(jié)合具體示例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0038]總體來(lái)講，示例I至8包括下面的樣品消解、校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和元素測(cè)定過(guò)程。具體內(nèi)容為:
[0039]樣品消解:稱取鈮鐵待測(cè)樣品或鈮鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品0.1?0.3g于聚四氟乙烯燒杯等耐氫氟酸容器之中，不進(jìn)行以水沖洗容器器壁和分散樣品的常規(guī)操作步驟，首先直接加入2?3mL質(zhì)量百分比濃度為40%?47%的濃氫氟酸，采取逐滴滴加的方式用以沖洗下器壁上沾附的樣品并且確保樣品完全被所加入的氫氟酸浸泡，在室溫環(huán)境條件下反應(yīng)至溶液無(wú)氣泡產(chǎn)生；然后加入3?8mL質(zhì)量百分比濃度為65%?68%的濃硝酸，并且在反應(yīng)剛產(chǎn)生了大量二氧化氮等氮氧化物棕色煙時(shí)，立即及時(shí)加入2?3mL的質(zhì)量百分比濃度大于等于30%的過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫環(huán)境下反應(yīng)至樣品消解完全，消解溶液以水稀釋定容于IOOmL塑料容量瓶或其它耐氫氟酸容量瓶之中。
[0040]校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液配制:按照含有40.0%、50.0%、55.0%、60.0%、65.0%、70.0%、75.0%、80.0% 的鈮，同時(shí)分別含有 0.005%,0.050%,0.500%、1.00%,2.00%,3.00%,4.00%、
5.00%的硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩，以及還含有50.0%、40.0%、35.0%、30.0%、25.0%、20.0%、15.0%、10.0%的鐵的濃度關(guān)系配制成為8個(gè)呈濃度梯度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。
[0041]元素測(cè)定:開(kāi)啟電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀并調(diào)整設(shè)置其工作參數(shù)為:RF功率為1500?1700W，蠕動(dòng)泵泵速為70?80r/min，霧化器壓力為0.34?0.40MPa。以上述配制的8個(gè)呈濃度梯度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制ICP - OES測(cè)定鈮鐵雜質(zhì)元素的校準(zhǔn)曲線，然后直接同時(shí)測(cè)定消解制備的樣品溶液中雜質(zhì)元素硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩的含量。然后，將上述預(yù)處理消解制備的待測(cè)樣品溶液和配制的8個(gè)呈濃度梯度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液均按照10?20倍的比例進(jìn)行稀釋，也即分別優(yōu)選分取5?IOmL上述待測(cè)樣品溶液和8個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中，以水稀釋定容，再以經(jīng)稀釋后的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制ICP - OES測(cè)定鈮元素的校準(zhǔn)曲線，并以測(cè)定經(jīng)稀釋后的樣品溶液中鈮元素的含量。
[0042]示例I至8的具體參數(shù)設(shè)置情況如下所示:
[0043]示例 I
[0044]在本發(fā)明的示例中，ICP-OES為美國(guó)賽默飛世爾公司iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。
[0045]一、鈮鐵待測(cè)樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的消解制備
[0046]稱取0.1g鈮鐵樣品或標(biāo)準(zhǔn)樣于聚四氟乙烯燒杯，未加水沖洗杯壁和分散樣品，直接逐滴滴加2mL氫氟酸沖洗杯壁并且確保樣品完全被氫氟酸浸泡，在室溫環(huán)境條件下反應(yīng)至溶液無(wú)氣泡產(chǎn)生，加入3mL濃硝酸，反應(yīng)剛產(chǎn)生大量二氧化氮等氮氧化物棕色煙時(shí)立即加入2mL過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫反應(yīng)至樣品消解完全，以水稀釋定容于IOOmL塑料容量瓶，混勻。樣品I中含碳量約為0.43%ο
[0047]二、儀器檢測(cè)參數(shù)設(shè)置
[0048]開(kāi)啟ICP光譜儀并調(diào)整設(shè)置其工作參數(shù)為:RF射頻發(fā)生器功率1500W，蠕動(dòng)泵泵速70r/min，霧化器壓力為0.34MPa。
[0049]三、測(cè)定元素含量
[0050]點(diǎn)燃ICP光譜儀的等離子體焰炬并充分預(yù)熱穩(wěn)定儀器；
[0051]第一次測(cè)定:直接測(cè)定上述配制的8個(gè)呈濃度梯度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制校準(zhǔn)曲線并且檢查其線性相關(guān)系數(shù)需大于0.999，然后測(cè)定消解制備的鈮鐵樣品溶液中硅、鉭、鶴、鈦、招、銅、磷、猛、鉛、錫、f凡雜質(zhì)元素含量。
[0052]第二次測(cè)定:將消解制備的待測(cè)樣品溶液以及所配制的8個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液均按10倍比例進(jìn)行稀釋，也即分取10.0mL上述待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中，以水稀釋定容；然后測(cè)定經(jīng)稀釋后的8個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制校準(zhǔn)曲線并且檢查其線性相關(guān)系數(shù)需大于0.999，然后測(cè)定經(jīng)稀釋后的鈮鐵樣品溶液中鈮元素的含量。
[0053]示例2
[0054]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例2的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.3g，氫氟酸用量3mL，濃硝酸用量8mL，過(guò)氧化氫用量3mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1700W、蠕動(dòng)泵泵速80r/min、霧化氣壓力0.40MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，將待測(cè)樣品溶液和8個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液均按20倍比例進(jìn)行稀釋，也即分取5.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品2中含碳量約為3.5%。
[0055]示例3[0056]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例3的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.15g，氫氟酸用量2.5mL，濃硝酸用量6mL，過(guò)氧化氫用量2.5mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1600W、蠕動(dòng)泵泵速75r/min、霧化氣壓力0.38MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，分取
8.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品3中含碳量為0.07%。
[0057]示例 4
[0058]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例4的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.20g,氫氟酸用量3mL，濃硝酸用量6mL，過(guò)氧化氫用量3mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1650W、蠕動(dòng)泵泵速70r/min、霧化氣壓力0.36MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，分取
6.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品4中含碳量為2.96%ο
[0059]示例5
[0060]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例5的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.15g，氫氟酸用量2mL，濃硝酸用量5mL，過(guò)氧化氫用量2mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1550W、蠕動(dòng)泵泵速70r/min、霧化氣壓力0.36MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，分取10.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品5中含碳量為0.08%ο
[0061]示例6
[0062]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例6的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.15g，氫氟酸用量3mL，濃硝酸用量5mL，過(guò)氧化氫用量3mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1500W、蠕動(dòng)泵泵速75r/min、霧化氣壓力0.38MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，分取
10.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品6中含碳量為1.68%ο
[0063]示例7
[0064]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例7的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.2g,氫氟酸用量3mL，濃硝酸用量6mL，過(guò)氧化氫用量3mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1500W、蠕動(dòng)泵泵速80r/min、霧化氣壓力0.36MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，分取5.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品7中含碳量為 0.099%ο
[0065]示例8
[0066]除以下不同之處外，其余均采用與示例I相同的方法來(lái)測(cè)定示例7的鈮鐵試樣:鈮鐵樣品稱取0.1g,氫氟酸用量2mL，濃硝酸用量4mL，過(guò)氧化氫用量2mL。ICP光譜儀工作參數(shù)為RF功率1500W、蠕動(dòng)泵泵速80r/min、霧化氣壓力0.36MPa。第二次測(cè)定鈮時(shí)，分取
5.0mL待測(cè)樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于IOOmL塑料容量瓶中以水稀釋定容。樣品8中含碳量為0.65%。
[0067]鈮、硅、鉬元素柃準(zhǔn)曲線試齡
[0068]對(duì)示例I至8所采用的8個(gè)呈濃度梯度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)行稀釋前后二次分析測(cè)定。圖1示出了雜質(zhì)元素硅的校準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)為0.999936，圖2示出了雜質(zhì)元素鉭的校準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)為0.999276，圖3和圖4示出了基體元素鈮的校準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)分別是0.999479和0.999467。圖1至圖4中的縱坐標(biāo)為信號(hào)強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為相應(yīng)元素的濃度。需要說(shuō)明的是，除了鈮、硅、鉭元素外，其它雜質(zhì)元素的相關(guān)系數(shù)同樣也大于0.999。
[0069]可見(jiàn)，雜質(zhì)元素以及基體元素鈮的校準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于
0.999，本發(fā)明的方法的檢測(cè)范圍能夠滿足測(cè)定鈮鐵合金樣品中40%~80%基體元素鈮以及
0.005%~5.0%的硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫、釩雜質(zhì)元素的需要。
[0070]標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果對(duì)照試驗(yàn)
[0071]本示例分別采用示例1、示例3、示例5、示例7對(duì)四個(gè)銀鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)試,實(shí)際測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照見(jiàn)表1和表2。
[0072]表1示例I和3的標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測(cè)結(jié)果對(duì)照試驗(yàn)(%)
【權(quán)利要求】
1.一種聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法，其特征在于，所述方法包括: 稱取鈮鐵合金樣品，直接向干燥的鈮鐵合金樣品上滴加濃氫氟酸，并在室溫環(huán)境條件下反應(yīng)至無(wú)氣泡產(chǎn)生，加入濃硝酸，并隨后在剛開(kāi)始產(chǎn)生氮氧化物棕色煙氣時(shí)，立即加入濃過(guò)氧化氫，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)至樣品消解完全，以水稀釋定容，形成待測(cè)溶液； 配制鈮元素含量涵蓋40.0?80.0%濃度范圍以及雜質(zhì)元素含量涵蓋0.0?5.0%濃度范圍內(nèi)的多個(gè)呈濃度梯度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中雜質(zhì)元素的含量，并繪制成雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法直接測(cè)定待測(cè)溶液中的雜質(zhì)元素，并結(jié)合所述雜質(zhì)元素校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的雜質(zhì)元素含量； 分取或配置所述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并按照10?20倍的稀釋比例對(duì)所分取或配置的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用水進(jìn)行稀釋定容，形成測(cè)定鈮元素的校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定所述校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液中的鈮元素含量，并繪制成鈮元素校準(zhǔn)曲線，分取所述待測(cè)溶液，并按照10?20倍的稀釋比例對(duì)所分取的待測(cè)溶液用水進(jìn)行稀釋定容，形成用于測(cè)量鈮元素含量的溶液，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法直接測(cè)定所述用于測(cè)量鈮元素含量的溶液中的鈮元素，并結(jié)合所述鈮元素校準(zhǔn)曲線得到鈮鐵合金樣品中的鈮元素含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法，其特征在于，所述雜質(zhì)元素可以為硅、鉭、鎢、鈦、鋁、銅、磷、錳、鉛、錫和釩中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法，其特征在于，鈮鐵合金樣品的稱取量為0.1?0.3g，濃氫氟酸的滴加量為2?3mL，濃硝酸的加入量為3?8mL，濃過(guò)氧化氫的加入量為2?3mL，樣品消解完全后以水稀釋定容于IOOmL塑料容量瓶或其它耐氫氟酸容量瓶中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法，其特征在于，所述濃氫氟酸的質(zhì)量百分濃度為40%?47%，所述濃硝酸的質(zhì)量百分濃度是65%?68%,所述濃過(guò)氧化氫的質(zhì)量百分濃度大于或等于30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測(cè)定鈮鐵合金中雜質(zhì)元素和基體元素鈮含量的方法，其特征在于，按照相同的稀釋比例對(duì)所分取的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和所分取的待測(cè)溶液用水進(jìn)行稀釋定容。
【文檔編號(hào)】G01N21/73GK103926236SQ201410135853
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】成勇 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司