电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硼铁中硼铝硅磷

张彩芳（河北钢铁集团邯钢技术中心，河北 邯郸 056015）

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硼铁中硼铝硅磷

张彩芳（河北钢铁集团邯钢技术中心，河北 邯郸 056015）

介绍了在600℃的温度下用强碱（过氧化钠+氢氧化钠）熔融试样，不用分离铁等的干扰，然后用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES)同时测定硼铁中硼、铝、硅、磷的方法。为消除基体元素的干扰对被测元素测定的影响和解决使用的标准样品中待测元素含量没有梯度的问题，本文采用标准样品打底，按梯度加入待测元素的系列标准溶液绘制工作曲线，样品中高含量的硼元素采用高精密度测量法，从而提高测定的准确度。实验结果表明该方法简便准确，相对标准偏差小于2.0%，可满足日常分析检测要求。

电感耦合等离子体原子发射光谱法；硼铁；硼；铝；硅；磷

硼铁是炼钢工艺过程中重要的合金添加剂，可提高钢的抗弯强度和硬度，因此硼铁合金在炼钢生产中有着实际的应用前景，快速有效的分析硼铁中各元素对炼钢生产有一定的指导意义。目前，硼铁的分析方法大部分采用化学法[1-4]测定其中各成分，尽管这些方法选择性强，分析准确，但该方法步骤繁琐，实验周期长，难以满足日常检测要求。也有文献[5]报道用微波消解—等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，试样用盐酸，硝酸和氢氟酸溶解，但该方法需要带有耐氢氟酸的雾化系统，考虑到本实验室没有耐氢氟酸雾化器，所以采用了碱熔的方法，研究了合适比例的熔剂，碱熔试样后用硫酸酸化引入到电感耦合等离子体发射光谱仪进行分析。结果表明该方法准确可靠，测定值与化学值一致，测定误差在国家标准允许差范围内。

1 实验部分

1.1 实验仪器

ICP6300型电感耦合等离子体发射光谱仪（美国热电）；电子天平（BS224S赛多利斯）。

仪器的最佳工作条件:功率:1150W；雾化器压力:0.2MPa;辅助气流量:1L/min;观测高度:12mm；泵速:50r/min;样品清洗时间: 30s；读数次数:2；观测方式:垂直。

1.2 主要试剂和标准溶液

硼、铝、硅、磷标准储备液（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院提供）：1000 mg/L；硅标准溶液：100 mg/L、锰标准溶液：100 mg/L、铝标准溶液：100mg/L由硅、锰、磷标准储备液稀释配制。

试剂：碳酸钠固体（分级纯）；氢氧化钠固体（分析纯）；硫酸（分析纯）；高纯氩气（Ar＞99.99%）；水用二次去离子水。

1.3 实验方法

称取0.1000g试样于预先盛有1克氢氧化钠和2克过氧化钠混和熔剂的石墨坩埚中，搅拌均匀，上铺一层薄薄的过氧化钠，置于高温炉口，待固体变成溶液后回转混匀，再置于高温炉中部，在间断摇动下熔融10分钟，至试样完全溶解，取出稍冷，置于盛有100ml水的玻璃烧杯中，加热浸出，洗净坩埚。加入30ml硫酸（1+1）酸化分解，加热煮沸至溶液清亮，冷却，定容200ml容量瓶中，用于Al、Si、P的测定，同时将定容后的溶液作为母液，移取10ml到100ml容量瓶中，用于B的测定。

1.4 工作曲线

称取0.1000g硼铁YSBC37656-1标样三份，0.1000gDH1702标样两份,分别按1.3实验方法溶解后，在其中两份YSBC37656-11标样和一份DH1702标样中分别加入一定量的硼、铝、硅、磷标准溶液，配制成如表1所示的浓度（含量）的系列标准溶液。

表1 工作曲线中被测元素的含量Table1 Content of the measured elements in the working curve w/%

2 结果与讨论

2.1 谱线的选择和基体干扰的消除

分别配制质量百分比浓度为10mg/L的硼、铝、硅、磷的单元素标准溶液，用等离子发射光谱法在共存被测元素波长处扫描被测元素背景信号强度值，结果表明各待测元素之间基本无干扰，而主体元素铁的干扰已通过标准样品打底绘制工作曲线消除，所以根据仪器提供的谱线干扰和谱线强度信息，选择干扰小，信背比高的谱线。如表2。

表2 元素的最佳分析谱线Table 2 The best analytical spectral lines of elements

2.2 强碱熔融方法的比较和温度选择

对硼铁标样采用2克碳酸钠+3克过氧化钠、35ml硫酸（1+ 1）酸化，4克过氧化钠、35ml硫酸（1+1）酸化，1克氢氧化钠+2克过氧化钠、30ml硫酸（1+1）酸化，通过实验可见，前两者需要在高温（800℃--850℃）下才能溶解，并且熔剂用量较多，而ICP—AES对待测溶液的含盐量有一定要求，熔剂用量太多影响溶液的提取量和仪器的精度。第三种方法在600℃便能溶解完全并且容易浸出，熔剂用量少。综合考虑,采用1克氢氧化钠+2克过氧化钠,实验温度选择600℃为宜。

2.3 硼的高精密度测量法

硼铁中硼元素的含量在15%-25%之间，为提高结果的准确度，采用了卡点法[6]，即在被测硼元素含量范围约1%附近上下用标准样品和标准溶液设置校准点，反复测量和校准，从表3可以看出，该方法准确度比普通校准曲线法高。

表3 高精度测量法与常规测量法的对比Table3 Comparison of high accuracy measurement and conventional measurement method

2.4 方法的准确度

按照实验方法和选定的工作条件对硼铁标样GSB03-2599-2010进行测定，并将测定值的平均值与标准值相比较，结果表明两者吻合，见表4。

表4 准确度Table 5 Accuracy w/%

2.5 方法的精密度

称取同一标准样品10份，按实验方法1.3进行试验，结果如表5所示。

由表5可见：该方法测定样品中硼、硅、铝、磷的含量，RSD值均小于2.0%。表明该方法精密度良好，完全能满足硼铁中硼、铝、硅、磷含量的测定。

表5 精密度(n=10)Table 6 Precision w/%

测定值Found平均值Average标准值Certified相对标准偏差RSD 20．62 20．56 20．42 20．36 20．46 20．62 20．50 20．32 20．39 20．46 20．47 20．58 0．48 0．996 0．989 0．990 0．995 0．988 0．992 0．990 0．986 0．996 0．989 0．991 0．99 0．34 1．68 1．65 1．67 1．66 1．62 1．65 1．63 1．68 1．68 1．63 1．66 1．68 1．3 0．0172 0．0168 0．0166 0．0173 0．0175 0．0168 0．0171 0．0169 0．0168 0．0170 0．017 0．017 1．5

3 结语

硼铁样品采用碱熔法分解，不需要分离铁等共存物，引入电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES)进行测定,采用标准物质打底加系列标准溶液的方法消除基体的干扰，并用高精密度法测量高含量硼，提高了准确度。结果证明，该方法简单、快速，结果准确、可靠，完全可以满足日常检测要求。

[1]GB/T3653.1-1988硼铁化学分析方法碱量滴定法测定硼量[S].

[2]GB/T3653.4-1988硼铁化学分析法EDTA容量法测定铝量[S].

[3]GB/T3653.3-1988硼铁化学分析法高氯酸脱水重量法测定硅量[S].

[4]GB/T3653.6-1988硼铁化学分析方法锑磷钼蓝光度法测定磷量[S].

[5]罗倩华,王克娟.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硼铁中硼[J].冶金分析（Metallurgical Analysis),2007, 27(8):35-38.

[6]王志臣,原子吸收高精度测量法测定超塑合金中镁[J].分析试验室（Chinese Journal of Analysis Labora-tory）,1983,(1):13.

张彩芳（1980-）女，工程师，主要从事冶金分析工作.