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ICP-OES法測定工業硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti的含量
工業硅是一種重要的工業原料，廣泛應用于冶金、化工、電子等行業。其中雜質含量的存在嚴重影響工業硅的品質，如其通常按金屬硅成分所含的鐵、鋁、鈣三種主要雜質的含量來分類。根據國標GB/T 2881-2014 工業硅要求，對其常規元素Fe、Ca、Al及微量元素B、P、Ti做出了要求。本文采用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定工業硅中雜質，方法快捷簡單，結果準確，適用于工業硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti的含量測定。
使用儀器：鋼研納克檢測技術股份有限公司 Plasma 1000 電感耦合等離子體發射光譜儀
Plasma 1000 電感耦合等離子體發射光譜儀
儀器特點：
優良的光學系統，先進的控制系統，保證峰位定位準確，信背比優良；
RF輸出功率的范圍750-1500W，輸出功率穩定性小于0.1%；
測量范圍寬，超微量到常量的分析，動態線性范圍5—6個數量級。
Plasma 1000工作條件
載氣流量（L/min） 輔助氣流量（L/min） 冷卻氣流量（L/min）
0.6 2 15
RF功率（W） 光柵刻線 蠕動泵轉速（rpm）
1250 3600條/mm 20
實驗方法
稱取一定量工業硅樣品，加入一定比例的混酸，使用微波消解儀消解。待樣品冷卻后取出，定容至100ml容量瓶待測。
分析譜線的選擇
表2 Plasma 1000譜線選擇
元素 B Al Ca
譜線（nm） 249.678 396.152 396.847
元素 Fe P Ti
譜線（nm） 238.204 213.618 336.122
標準曲線繪制
B、Al、Ca、Fe、P、Ti標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心，1000μg/mL）
配制曲線濃度如表3 ，線性相關系數大于0.999。
表3 標準曲線濃度（μg/mL）
元素名稱 標準1 標準2 標準2 標準3 標準4
B 0 0.1 0.5 1 5
Al 0 1 5 10 20
Ca 0 0.1 0.5 1 5
Fe 0 10 20 50 100
P 0 0.1 0.5 1 10
Ti 0 0.5 1 5 10
方法檢出限
表 3 方法檢出限（%）
元素 B Al Ca
檢出限 0.00003 0.000061 0.0003
元素 Fe P Ti
檢出限 0.000051 0.00138 0.00006
測定結果及加標回收率
在實際樣品中加入被測元素，其加標回收率93.9%-114.6%為之間，滿足定量要求。
表4 實際樣品分析結果（%）
元素 樣品測定值 加入量 加標測定值 加標回收率%
B 0.0022 0.002 0.0040 93.9
Al 0.1057 0.2 0.3166 105.4
Ca 0.0253 0.05 0.0810 111.5
Fe 0.6139 0.5 1.1867 114.6
P 0.0055 0.01 0.0158 102.9
Ti 0.0455 0.05 0.0995 108.0
結論
本方法采用plasma 1000電感耦合等離子體發射光譜儀測定工業硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti的含量，方法檢出限為0.00003%-0.00138%之間，加標回收率介于93.9%-114.6%之間，適用于工業硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti等元素的檢測。

ICP光譜法測定鐠釹合金中的雜質元素
1 前言
以氧化鐠釹為原料,經熔鹽電解法生產的鐠釹合金，主要用作釹鐵硼等永磁材料的原料。隨著稀土市場的不斷發展, 人們對磁性材料的開發利用已由釹合金材料轉為鐠釹合金材料, 打破了金屬釹獨占磁性材料( NdFeB) 的地位, 使得很多稀土廠家由生產純釹產品改為生產鐠釹富集物產品, 因而對鐠釹產品的稀土雜質分析顯得尤為重要。電感耦合等離子體原子發射光譜法在稀土分析中已經得到廣泛應用，由于稀土譜線極為豐富, 因此光譜干擾給稀土分析帶來很大困難, 尤其是在高純稀土的痕量分析中其光譜干擾更為嚴重。鐠釹合金由于受鐠和釹雙重基體的影響，光譜干擾更加復雜，進行光譜分析時譜線選擇是的難題。
2
儀器簡介
Plasma1000型電感耦合等離子體原子發射光譜儀是納克公司推出的單道順序掃描光譜儀，本應用報告的所有測量結果均來自這種ICP光譜儀。相對于由中階梯光柵分光系統和固體檢測器組成的ICP光譜儀(即全譜儀)，單道順序掃描光譜儀具有更低的檢出限，更高的分辨率和靈敏度，極小的基體效應，更適合測定光譜干擾比較嚴重的稀土元素，同時此儀器配備功能強大界面友好的分析軟件，友好的人機界面，強大的數據處理功能，對輸出數據可隨機打印,也可自動生成Excel格式的結果報告。
3
樣品制備
3.1 準確稱取0.1000g試樣于150mL燒杯中，加鹽酸10mL，低溫電熱爐上加熱溶解樣品，待樣品溶解完后，冷卻至室溫，轉移到100mL容量瓶，加水定容至刻度，此溶液用于測量除鐠釹以外其他稀土元素；
3.2 準確分取20mL 1.3.1的原溶液于100100mL容量瓶中，補加鹽酸5mL,加水定容至刻度，此溶液用于測量鐠和釹元素。
4 儀器參數
功率1.15 Kw,冷卻氣流量18.0 L/min，輔助氣流量0.8 L/min,載氣流量0.2 L/min,蠕動泵
泵速20 rpm,觀測高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動霧化器，進口旋轉霧室，三層同
軸石英炬管，中心管2.0 mm。
5 分析結果
5.1 工作曲線
根據純溶液中雜質元素譜線的檢出限、信背比以及不同稀土基體時的背景相當濃度值和
掃描圖綜合考慮, 選擇出適合鐠釹基體中的稀土元素分析的分析線作為本實驗的考察
譜線，終選定的譜線列于表1中。
表1 Plasma 1000 儀器上各稀土元素的分析譜線
分析元素 ?分析線/ nm 分析元素 ?分析線/ nm
La 333.749 Er 337.271
Ce 413.380 Tm 346.220 313.126
Pr 422. 535 414.311 Yb 328.937 369.419
Nd 415. 608 401. 225 Lu 261.542 291.139
Sm 360.949 442.434 Y 371.030 324.228
Eu 412.970 272.778 Dy 340.780
Gd 342.247 335.047 Ho 347.426 345.600
Tb 350.917 367.635
5.2 檢出限
本實驗測定了 15 個稀土元素在鐠釹基體中對表1 所選的分析線估算了檢出限，估算結
果列于表2。檢出限公式如下:
式中 I n/ I b 為分析物的凈強度和背景強度比; C 為產生 I n/ I b 的分析物濃度。目前稀土行
業內鐠釹合金的標準要求除鐠和釹外，其它稀土雜質的含量均要求在0.05%以下，表 2
結果表明，
結果表明，Plasma 1000Plasma 1000型儀器靈敏度完全滿足目前稀土行業測定鐠釹合金中的稀土元素的型儀器靈敏度完全滿足目前稀土行業測定鐠釹合金中的稀土元素的需求。需求。
表
表 22 各譜線檢出限比較各譜線檢出限比較
6 結論
納克生產的Plasma 1000高分辨率光譜儀與普通分辨率光譜儀相比, 背景相當濃度值和光譜干擾程度顯著降低, 因而提高了檢出能力和分析結果的準確度,在以稀土為主要共存物的痕量稀土分析中具有明顯優勢。Plasma 1000順序掃描ICP光譜儀分辨率和靈敏度完全滿足當前稀土行業對鐠釹合金的測定要求。

微波消解-ICP-AES法測定碳化鉻中Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti
（鋼研納克檢測技術有限公司， 北京 100094）
摘要： 采用微波消解法進行溶樣, 以ICP-AES法測定碳化鉻中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量。選擇了合適的分析線，Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的檢出限為0.0003mg /L～0.01mg /L , 回收率為85%～115%。該方法適用于碳化鉻中Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量的快速分析。
關鍵詞：微波消解；ICP-AES; 碳化鉻；Al；Ca；Co
碳化鉻具有很多優異的性能，尤其是作為硬質合金的晶粒長大的抑制劑得到了廣泛的應用。其作用機理為：合金燒結時，碳化鉻優先溶解在Co 相中阻止WC向Co相溶解，從而有效地阻止WC的溶解析出過程；在冷卻階段，碳化鉻則固溶在Co相中，固溶強化了粘結相。此外，碳化鉻亦可作為噴涂粉使用，例如，碳化鉻- 25%NiCr 噴涂粉在高溫下具有較好的抗氧化性、抗腐蝕性和耐磨性、因而在航空航天領域得到了廣泛的研究。準確、快速分析碳化鉻中各元素的含量具有重要的實際意義。
相對于傳統的濕式消解法和馬弗爐高溫灰化法, 微波消解作為一種較新的樣品處理技術具有一系列的優點：1)加熱快、升溫高、消解能力強, 大大縮短了溶樣時間；2)消耗酸溶劑少, 空白值低；3)避免了揮發損失和樣品玷污, 回收率高，提高了分析的準確度和精密度，已經廣泛應用在ICP-AES法的樣品前處理方法中[1-3]。相對于傳統化學分析方法, ICP-AES具有檢出限低、精密度好、動態范圍寬、分析速度快、多元素同時測定等優點，在金屬材料分析中已經廣泛應用。碳化鉻中鉻、鐵、硅等元素的化學分析方法已有相應的行業標準[4-6]，但是對于其中的痕量雜質元素使用ICP-AES法測定報道很少。
結合前處理微波消解法，本文采用鋼研納克生產的單道掃描ICP光譜儀成功測定了碳化鉻中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti等元素。
1 實驗部分
1.1 儀器及參數
Plasma1000單道掃描電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測技術有限公司）：高純氬（純度≥99.999%）；光柵為3600條/mm；功率1.15 Kw；冷卻氣流量18.0 L/min；輔助氣流量0.8 L/min；載氣流量0.2 L/min；蠕動泵泵速20 rpm；觀測高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動霧化器，進口旋轉霧室，三層同軸石英炬管，中心管2.0 mm。
EXCEL 全功能型微波化學工作平臺(上海乞堯)。
1.2 試劑
硫酸ρ≈1.84 g/ml,優級純，北京化工廠；硝酸，ρ≈1.42 g/ml,優級純，北京化工廠；氫氟酸，ρ≈1.14g/ml,優級純，北京化工廠；鹽酸，ρ≈1.18g/ml，優級純，北京化工廠；高純鉻（99.99%），北京中金研新材料科技有限公司；Al、Ca、Co、Fe、Mo、V、Ti的標準溶液質量濃度均為1000 μg/ml，Si的標準溶液質量濃度均為500 μg/ml國家鋼鐵材料測試中心；所用溶液用水均為二次去離子水。
1.3 樣品處理
稱取試樣0.1 g (精確至0.0001g) 于聚四氟乙烯微波消解罐中, 加入2.5mLH2SO4、5.5mL HNO3、2mLHF, 按照設定的消解程序(如表1所示)進行微波消解, 為避免反應過于劇烈, 采用程序升溫的方法進行消解。消解完畢后,轉移定容至100mL, 待測。隨同做試樣空白試驗。
2 結果與討論
2.1 分析譜線的選擇
對于同一種元素， ICP-AES 法理論上可以有多條譜線進行檢測，但在實際樣品測試過程中由于基體和其他元素的干擾，并不是所有的譜線都可以選用。因此，進行光譜掃描后，應該根據樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選則靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為元素的分析線，譜線選擇結果見表2。
表2 各元素分析線
元素 Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
譜線/nm 396.152 393.366 238.892 238.204 202.030 251.612 309.311 337.280
2.2 方法的檢出限
以空白溶液測定10次的標準偏差的3倍所對應的濃度作為檢出限。Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti檢出限見下表。由表可見, 各元素的檢出限可以滿足日常檢測要求。
表3 各元素檢出限
元素 Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
檢出限/（mg /L） 0.01 0.0003 0.003 0.001 0.003 0.01 0.002 0.002
2.3加標回收試驗
按照選定的ICP工作條件和微波消解程序, 在樣品中分別加入Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti混標溶液進行加標回收試驗, 回收試驗結果列于表4。由表4可知, 待測元素Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的加標回收率在85 %~115 %之間, 表明本方法準確可靠。
表4 方法的加標回收
元素 本底值 加標量 測定均值 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 實際樣品的測定
對碳化鉻實際樣品按照本文方法進行分析，分析結果見表5。
表5 實際樣品分析結果
樣品 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 結論
本方法利用微波消解前處理, ICP- AES法測定碳化鉻中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量, 具有樣品前處理簡便、有效待測元素損失較少、分析精密度高及分析速度快等有點。此方法簡便、準確, 適用于碳化鉻中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的快速測定。
參考文獻
[1] 成勇、彭慧仙、袁金紅等，《微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鎢基硬質合金中鈷鎳鐵鈮鉭釩鉻》[J] 冶金分析(Metallurgical Analysis),2013,33(3):50-54.
[2] 胡德新、王昊云、王兆瑞 等，《微波消解樣品-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鉛精礦中鉛、砷、鎘、汞》[J] 理化檢驗（化學分冊)（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-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定氧化鐵粉中14種元素》[J] 冶金分析(Metallurgical Analysis),2009,29(1):35-39.
[4]YS/T 422.1-2000《碳化鉻化學分析方法 鉻量的測定》(S).
[5]YS/T 422.3-2000《碳化鉻化學分析方法 鐵量的測定》(S).
[6]YS/T 422.4-2000《碳化鉻化學分析方法 硅量的測定》(S).

鋼研納克國產ICP光譜儀測定硼鐵中B含量
摘要： 采用電感耦合等離子體光譜法對硼鐵中硼的含量進行測定。優化了測定的條件，對比實驗方法，測定加標回收率，計算方法回收率，該方法適用于硼鐵中硼含量的測定。
關鍵詞：ICP-AES; 硼鐵；硼含量
ICP-AES作為一種快速定量分析的手段，其分析速度快，具有較低的檢出限，并且精密度良好，動態范圍寬。本文研究了使用國產全譜掃描電感耦合等離子體發射光譜儀（plasma 1000）測定硼鐵中硼含量，取得了滿意結果。
1 實驗部分
1.1 儀器及參數
實驗過程中ICP-AES Plasma 1000具體參數見表1
表1 鋼研納克plasma1000 ICP光譜儀器主要工作參數
儀器工作參數 設定值 儀器工作參數 設定值
射頻功率／W 1200 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 18 蠕動泵轉速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進樣時間/s 25
1.2 試劑
硝酸，ρ≈1.42g/ml, 優級純，北京化工廠；
B的標準溶液，質量濃度均為1000 μg/ml，國家鋼鐵材料測試中心；
氫氧化鈉，優級純；
過氧化鈉，優級純；
鎳坩堝；
所有溶液用水均為二次去離子水。
1.2 樣品處理
稱取0.1g樣品，加入10ml水，加入5ml硝酸，低溫下加熱。待反應結束后，取下冷卻。將樣品過濾，保留濾液，多次沖洗濾紙及濾渣，保留濾液。將濾紙和濾渣放入鎳坩堝中，放入800℃的馬弗爐中，灼燒濾紙。取出冷卻，加入0.5g氫氧化鈉，放入800℃馬弗爐中灼燒5min。取出冷卻后，加入2g過氧化鈉，放入馬弗爐800℃下灼燒，5-10min后，取出冷卻。使用熱水溶解樣品，轉移合并至濾液中，并加入1ml硝酸沖洗鎳坩堝。將樣品全部合并至濾液后，加入10ml硝酸，高溫下揮發水分使之小于100ml，冷卻后定容至100ml。分取10ml至100ml容量瓶，待測。
2 結果與討論
2.1 分析譜線的選擇
對于同一種元素，Plasma1000有多條譜線可供選擇用于檢測，但是由于基體的影響和其他元素對待測元素可能產生的干擾，需要對推薦的譜線進行干擾考察和選擇。光譜掃描后，根據樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。此外，譜線選擇時，應盡量將背景位置定位于基線平坦且無小峰的位置，同時左右背景的平均值盡可能與譜峰背景強度一致。譜線選擇結果見表2及圖1。
表2 各元素分析線
元素/nm B
波長 249.678
圖1 B譜線選擇
2.2 溶樣方法的選擇
硼鐵在溶解過程中，由于存在酸溶硼和酸不溶硼，正常酸溶樣過程難以溶解樣品。國標《GB 3653.1硼鐵化學分析方法—堿量滴定法測定硼量》使用碳酸鉀鈉-過氧化鈉熔融，并經過一系列分離掩蔽元素，調節PH后使用氫氧化鈉滴定，方法繁瑣。本方法使用酸溶回渣的方法，過程簡單，避免元素分離及PH調節。
2.3 實際樣品測定
分析結果見表3，做加標回收率，回收率接近100%，說明此方法準確、可靠。
表3 測量結果及加標回收率 %
分析元素B 測量值 加標量 加標測定值 回收率
樣品1 19.11 20 39.40 100.17
樣品2 18.84 20 38.85 100.03
2.4 檢出限測定
測定空白溶液11次，以3倍SD作為檢出限,10倍SD作為測定下限，B的檢出限為0.0096%,測定下限為0.032%。
元素譜線 B
1 0.0801
2 0.0771
3 0.0723
4 0.0796
5 0.0793
6 0.0788
7 0.0837
8 0.0783
9 0.0739
10 0.0752
11 0.0765
SD 0.0032
3SD 0.0096
3 結論
采用納克公司生產的Plasma 1000 型全譜型掃描發射光譜儀測定硼鐵中B元素，方法簡單，結果準確，可適用于硼鐵中B含量的測定。