ICP－OES法快速测定金属钐中的铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌含量

菅豫梅，王 培

（自贡硬质合金有限责任公司，四川自贡 643011）

ICP－OES法快速测定金属钐中的铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌含量

菅豫梅，王 培

（自贡硬质合金有限责任公司，四川自贡 643011）

建立了ICP－OES法快速测定金属钐粉中铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌含量的测定方法。考察了钐基体对杂质元素测定的光谱干扰，采用高纯氧化钐作为配置标准曲线的基体，与金属钐样品基体匹配，消除钐基体对杂质元素测定的光谱干扰，并用标准曲线法进行测定。方法的检出限为0.02～2.85μg／g，加标回收率为91.0%～107.6%，测定精密度（RSD）为2.7%～10.7%。方法简便快速，适用于生产分析。

ICP－OES；钐粉；高纯氧化钐；杂质元素

金属钐（Sm）是轻稀土金属，延展性好而易于加工成型，在稀土永磁材料、合金的变质剂、钢铁的净化剂和原子能等领域获得了较好的应用。在合金中添加少量金属钐，可起变质作用，降低氧、硫、氢含量，从而提高合金的强度、延伸率、热稳定性、耐蚀性等。

铁、硅、钙等是硬质合金的有害杂质，原料金属钐粉进货时有铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌杂质的检测要求，因此建立金属钐粉中铁、硅、钙等杂质的测定方法是必要的。近几年，ICP－OES法［1～8］因其检出限低、灵敏度高、多元素同时测定的优势，已在各种材料得到广泛应用和推广。电感耦合等离子体质谱测定高纯金属钐中25种杂质元素［9］仅用于高纯钐微量元素测试，同时，由于该设备较昂贵，操作较复杂，维护成本高，质谱干扰影响较大，不适合工矿企业普通检测员操作和推广应用。而ICPOES法设备易操作，分析成本低，已广泛用于工矿企业批量生产分析，更适合杂质元素偏高的工业用金属钐的测试。本试验采用硝酸溶解样品，高纯氧化钐做基体配制标准工作曲线，ICP－OES法快速测定金属钐中的铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌含量。方法简便快速，适用于生产分析。

1 试验部分

1.1 试剂与材料

试验所用水为三级水。

1.三氧化二钐（高纯，≥99.99%）。

2.硝酸（优级纯）。

3.石英烧杯及相匹配石英表面皿（200 mL）。

4.聚丙烯容量瓶（100 mL）。

5.高纯氩气（≥99.99%）。

6.聚四氟乙烯试剂瓶（100 mL）。

7.单元素标准储存溶液：为国家标准溶液，铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌浓度均为1 000 μg／mL。

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8.混合标准溶液1：用移液管分别取（7）中单元素标准储存溶液铁、铝、锰、镁、钛、钙各5.00 mL于同一个100 mL容量瓶（4）中，加入5 mL硝酸（2），用水稀释至此容量瓶的刻度处，混匀，转入一个试剂瓶（6）中储存，混合标液中铁、铝、锰、镁、钛、钙元素浓度为50μg／mL。

9.混合标准溶液2：用移液管取（7）中硅、钼标准储存溶液5.00 mL于100 mL容量瓶（4）中，用水稀释至刻度，混匀，转入一个试剂瓶（6）中储存，此标准溶液中硅、钼元素浓度为50μg／mL。

10.混合标准溶液3：用移液管取（7）中钽、铌标准储存溶液5.00 mL于100 mL容量瓶（4）中，用水稀释至刻度，混匀，转入一个试剂瓶（6）中储存，此标准溶液中钽、铌元素浓度为50μg／mL。

1.2 仪器

1.电子天平：感量d＝0.01 mg。

2.美国热电icp6300型电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

1.3 试样分析步骤

将准确称量的样品倒入石英烧杯中，用15±2 mL水冲洗烧杯壁，加入5.0±0.1 mL硝酸，盖上表面皿，于低温电炉上加热溶解完全，取下，用洗瓶冲洗表面皿内壁，溶液合并进样品烧杯中，冷却至室温，移入容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。将试液在电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，于选定的仪器测定条件下，测定试液的发射强度，通过试液与标准工作曲线发射强度比较，由计算机软件自动计算出经空白校正后的元素的质量分数。

2 结果与讨论

平行称三份金属钐粉和氧化钐各0.500 0 g，按试验方法操作，溶解情况见表1。

表1 硝酸用量试验数据表

由表1可知：硝酸用量在3.0～8.0 mL，样品消解完全。本试验选5.0 mL为硝酸用量。

2.2 仪器工作条件

通过试验，对仪器的工作参数进行了选择，结果见表2。

表2 仪器工作参数表

2.3 分析波长的选择

ICP－OES法对每个元素的测定都可以同时选择多条特征谱线，综合分析每条谱线的强度、干扰情况及稳定性，从中选择干扰少、精密度好的分析线。本试验通过用高纯氧化钐做基体匹配消除高含量钐对待测微量杂质元素的基体干扰，并应用iTEVA软件，设置每个待测元素的多条谱线，通过背景校正和分析线波长校正，选择了各元素的最佳分析线波长，结果见表3。

表3 元素分析线波长

2.4 各元素标准工作曲线试验

平行称取0.500 0±0.000 1 g高纯三氧化二钐六份分别于六个石英烧杯中，用15±2 mL水冲洗烧杯壁，加入5±0.1 mL硝酸，盖上表面皿，于低温电炉上加热溶解完全，取下，用洗瓶冲洗表面皿内壁，溶液合并进样品烧杯中，冷却至室温，移入容量瓶中，分别用移液管加入0.00 mL、0.20±0.01 mL、0.40±0.01 mL、1.00±0.01 mL、2.00±0.01 mL、4.00±0.01 mL混合标准溶液（8、9、10），用水稀释至刻度，摇匀。各元素浓度见表4。

表4 加入的标准系列溶液中各元素的浓度μg／100 mL

将表4中的标准系列溶液按试验方法于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上测定各元素的发射强度比，通过计算机中的程序制作各元素的拟合曲线，曲线如图1～图10所示。

图1 Fe标准工作曲线

图2 Si标准工作曲线

图3 Al标准工作曲线

图4 Mn标准工作曲线

图5 Mg标准工作曲线

图6 Ti标准工作曲线

图8 Mo标准工作曲线

图9 Ta标准工作曲线

图10 Nb标准工作曲线

由图1～图10可知，10个元素标准曲线相关系数都大于0.999 5，说明曲线线性良好，可用于生产分析。

2.5 方法检出限试验

按试验方法对空白溶液重复测定10次，取3倍标准偏差所对应的浓度为各元素的检出限，测定结果见表5。

表5 方法检出限数据表

2.6 方法精密度试验

平行称1号样品五份，按试验方法操作，做精密度测定试验，试验结果见表6。

由表6可知：浓度值≤10.0μg／g时，相对标准偏差RSD＜11%；浓度值＞10.0μg／g时，相对标准偏差RSD＜5%，说明本试验精密度能满足批量生产分析需要。

表6 精密度试验数据表

2.7 方法准确度试验－加标回收

称取1号样品，定量加入待测元素标准溶液，按试验方法进行加标回收试验，结果见表7。

表7 加标回收试验数据表

由表7可知：加标20.0μg时，加标回收率为91.0%～107.6%；加标100.0μg时，加标回收率为94.7%～104.6%，此检测方法准确性可满足批量生产分析需要。

3 结 论

本试验采用硝酸溶解样品，标准曲线用高纯氧化钐粉做基体，消除样品中的钐基体干扰，选择合适的背景校正方法和各元素最佳仪器检测条件，ICPOES法同时测定金属钐粉中的铁、硅、铝、锰、镁、钛、钙、钼、钽、铌含量。方法快速，易操作，能满足批量生产分析的需要。

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［4］ 徐静，李明来，张海宁，等.ICP－AES法测定钐铁氮中14个稀土杂质［A］.严晓文，田荣花，孙红英，等.第十三届全国稀土化学分析学术研讨会论文集［C］.北京：中国稀土学会，2011.32－34.

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Fast Determ ination of Iron，Silicon，Alum inum，M anganese，M agnesium，Titanium，Calcium，M olybdenum，Tantalum，Niobium in the M etal Samarium Powder by ICP－OES

JIAN Yu-mei，WANG Pei
（Zigong Cemented Carbide Corp.，Ltd.，Zigong 643011，China）

A method for the fast determination of iron，silicon，aluminum，manganese，magnesium，titanium，calcium，molybdenum，tantalum，niobium in the metal samarium powder by ICP-OES is established.Inspecte the samarium substrate to the impurity element determination spectrum disturbance，use the high pure samarium oxide to take the disposition standard curve the substrate，with metal samarium sample substratematch，elimination samarium substrate to impurity element determination spectrum disturbance，and carry on the determination with the standard curve law.The detection limits were0.02～2.85μg／g，the recoveries for the standard addition method were 91.0%～107.6%and the RSD were 2.7%～10.7%.Thismethod is simple and fast.It can be applied to production analysis.

ICP-OES；samarium；high-purity samarium oxide；impurity element

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）02－0076－05

2017－01－22

菅豫梅（1972－），女，高级工程师，主要从事分析检测技术工作。