电感耦合等离子发射光谱法测定钆铁合金中稀土杂质量

黎 英 ，刘 鸿，潘建忠，蔡学建，赖 剑

（赣州有色冶金研究所分析研究室,江西 赣州 341000）

电感耦合等离子发射光谱法测定钆铁合金中稀土杂质量

黎 英 ，刘 鸿，潘建忠，蔡学建，赖 剑

（赣州有色冶金研究所分析研究室,江西 赣州 341000）

采用ICP-AES法直接测定钆铁合金中14种稀土杂质元素，实验对测定元素波长、标准系列配置方式以及进样浓度进行了选择，以基体匹配法校正基体对测定的影响，所测元素的标加回收率为96%～108%，所测元素的相对标准偏差小于3%，可满足生产和检测的需要.

电感耦合等离子发射光谱法；钆铁合金；14种稀土杂质元素

0 前 言

钆铁合金主要用作钕铁硼永磁体的添加剂，用以改善磁体性能.同时也用于核反应堆的制管材料，磁致冷的工作介质和磁光记录材料储氢合金基质，以及用于特种钢和有色合金添加剂等，随着其在材料科学领域的应用越来越广泛，钆铁合金所含稀土杂质对材料的性能影响就显得日益重要，如何准确测定钆铁合金中的稀土杂质元素是值得研究的一个重要课题.电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES）[1-2]作为微量元素检测的一种有效手段，已经在稀土分析检测领域中得到广泛的应用[3-7].采用ICP-AES法，通过基体干扰，共存元素的干扰实验，优选了14种稀土杂质元素的测定分析线.确定了分析范围，通过对样品的加标回收实验及精密度实验，建立了以等离子发射光谱法测定钆铁合金中稀土杂质量的分析方法.本方法具有测定范围宽，分析速度快，精密度、准确度高的优点.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Ultima 2电感耦合等离子发射光谱仪（HORIBA JY公司）.仪器主要参数：频率40.68 MHz,全息光栅，刻线4320+2400/mm，焦距1 m，三层同心可拆卸炬管，射频功率 1 kW，入射狭缝 20μm，出射狭缝 15μm，冷却气流量12 L/min，护套气流量0.2 L/min，载气流量0.8 L/min.试液提升量1mL/min，测定方式采用最大值.

盐酸、硝酸均为优级纯，H2O2（30%），实验用水为超纯水（18.25ΜΩ·cm）.

系列标准溶液：各标准基体浓度均为2mg/mL（钆 75%铁 25%），其余镧、铈、镨、钕、釤、铕、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇浓度分别 0.00、1.00、2.00、5.00、10.00 μg/mL，介质 5%盐酸.

氩气[w(Ar)≥99.99%].

1.2 分析步骤

称取2.0000 g试样于200mL烧杯中，加入40mL HCl（1+1），低温加热，分解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀.移取10mL于100mL容量瓶中，用盐酸（1+19）稀释至刻度，混匀.

将分析试液与标准系列溶液同时进行氩等离子体光谱测定.

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

钆和铁基体都是谱线复杂的富线光谱元素，都容易对杂质元素分析线产生光谱重叠干扰[8].通过查阅相关资料及谱线表[9]，选择若干条被测稀土元素较为灵敏的谱线，在本实验条件下，采用基体匹配法配制标准溶液（即模拟实际样品的组成），对其进行了考察，经Profile描迹，分别绘制了系列标准的轮廓图和工作曲线图，分析研究了谱线的影响情况、工作曲线的相关系数、信噪比和强度，选择14种稀土元素的分析谱线为：Y 371.029 nm、La 408.671 nm、 Ce 418.660 nm、Pr414.311 nm、Nd 401.225 nm、Sm 442.434 nm、Eu 381.965 nm、Tb 384.875 nm 、 Dy 353.170 nm、Ho 345.600 nm、 Er 337.271 nm、 Tm 313.126 nm、Yb 289.138 nm和 Lu 261.542 nm.

2.2 基体干扰实验

由于钆铁合金产品中钆和铁的含量不同 （钆含量为70%～80%，铁含量为20%～30%），为了考察不同基体对测定的干扰，用实验选择的标准系列测定基体浓度为2mg/mL的不同基体组分钆铁溶液，加入准确的稀土量，测定值见表1.

由表1可见不同的钆铁组分对于测定分析结果一致，实验选择了标准系列溶液为钆75%铁25%的配置方式.

表1 标准系列溶液配置方式的选择/%

2.3 非稀土元素干扰实验

在钆铁基体2mg/mL（其中含钆75%铁25%，其它14种稀土元素为0.2 μg/mL）中加入钆铁稀土中常见的 9 个非稀土杂质至mg（2 μg/mL）、Ca（2 μg/mL）、Al（2 μg/mL）、Mn（2 μg/mL）、Ni（2 μg/mL）、Cu（2 μg/mL）、Zn （2 μg/mL）、K （2 μg/mL）、Na（2 μg/mL）的混合液进行测定，14种稀土元素的测定值均为0.2 μg/mL，因此，可以忽略非稀土杂质对测定的影响.

2.4 基体浓度对测定结果的影响

实验考察基体组分相同（钆75%铁25%）但进样浓度不同对测定的影响，在进样浓度为1mg/mL、2mg/mL和3mg/mL时进行测定，测定结果表明，不同的进样浓度对于测定无明显影响，实验选择了进样浓度为2mg/mL.

2.5 功率的选择

实验考察功率对测定的影响，在功率为900 W、950 W、1000 W、1050 W和1100 W时对标准和样品进行测定，各谱线的发射强度随着功率的提高而增大，但对分析结果无影响.考虑谱线的发射强度和对仪器设备的影响，实验选择功率为1000 W.

2.6 积分方式的选择

测定的积分方式主要有高斯积分方式和最大值测定方式，高斯积分方式虽然有测量稳定等优点，但由于测量点多，造成测量时间长，消耗试剂多.实验采用的是最大值测定方式，主要是因为被测元素含量较低，采用该方式可以提高测量的灵敏度，同时缩短测量时间.因此本实验采用测定的积分方式为最大值测定方式.同时实验考察积分时间对测定的影响，在积分时间为1s、3s、5s对标准和样品进行测定，发现对分析结果无影响.考虑到时间和成本的节约，实验选择积分时间为1 s.

2.7 检出限

在选定的条件下，重复测定空白11次，计算其标准偏差（δ）,按 IUPAC 规定（LOD=3 δ）,计算各元素的检出限，14种稀土元素的仪器检测限均为0.3 μg/L，方法的检测限均为0.15 μg/g.

3 分析方法的精密度和准确度

3.1 分析方法的准确度

为了考察方法的准确度，实验采用标准加入法.分别在样品2010-8-G溶液中加入不同量的标准溶液，测定回收率，结果见表2.

由表2可见，本法的标加回收率为97%～108%.完全能满足分析要求.

表2 准确度试验/%

3.2 分析方法的精密度

实验选择了模拟样（在样品2010-8-G测定溶液中加入1.00 μg/mL的标准溶液）进行了11次平行测定，统计数据见表3.由表3见RSD均小于3%，结果满意.

3.3 对比试验

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是目前测定微量和痕量较为先进的手段，实验采用该方法进行比对，对模拟样测定，比对结果见表4.

表3 模拟样方法精密度试验/%

表4 比对试验/%

由表4可见，本实验方法与ICP-MS法样品结果比对，参照GB/T18115-2006（单一稀土中稀土杂质测定方法）的允差，两方法的结果是一致的.

4 结 论

（1）通过实验，确立本法的最佳条件 ：有基体（钆75%铁25%）匹配，进样浓度为2mg/mL，选择14种稀土元素的分析谱线（Y 371.029 nm,La 408.671 nm,Ce 418.660 nm,Pr 414.311 nm,Nd 401.225 nm,Sm 442.434 nm,Eu 381.965 nm,Tb 384.87 nm 5,Dy 353.170 nm,Ho 345.60 nm,Er 337.271 nm,Tm 313.126 nm,Yb 289.138 nm,Lu 261.542 nm）.

（2）本法的标加回收率为97%～108%，RSD小于3%.完全能满足分析要求.

（3）建立了ICP-AES测定钆铁合金中14种稀土杂质元素的分析方法，方法准确、快速、简便，适用于日常分析检测.

[1]万家亮.现代光谱分析手册[M].武汉：华中师范大学出版社，1987：30-80,81-101.

[2]符 斌.有色冶金分析手册[M].北京：冶金工业出版社，2004：76-92.

[3]金斯琴高娃，崔爱端，李玉梅.ICP-AES法测定碳酸稀土、氯化稀土中氧化铕量[J].稀土，2010，31（1）：80-82.

[4]何立明，邓汉芹.ICP-AES法测定稀土酸溶料中铁钙铝镁锌[J].冶金分析，2004，24:141-143.

[5]石翠萍，刘木根.ICP-AES法直接测定镨钕镝合金中的主量成分和微量杂质[J].稀土，2006，27（5）：80-82.

[6]崔爱端，张秀燕.ICP-AES法测定镨钕氧化物及镨钕金属中镧、铈、钐、钇、铝和硅量[J].稀土，2006，27（4）：75-77.

[7]杜 梅，崔爱端，高励珍.ICP-AES法测定混合稀土金属及其氧化物中的 11 个非稀土元素[J].稀土，2006，27（2）：57-59.

[8]刘文华.稀土分析[M].北京：冶金工业出版社，1995：95-98.

[9]孙淑媛，孙龄高，殷齐西，等.矿石及有色金属分析手册[M].北京：冶金工业出版社，1990：37-38.

Determination of rare earth impurities in Gd-Fe alloy by ICP-AES

LI Ying,LIU Hong,PAN Jian-zhong,CAI Xue-jian,LAI Jian

(Ganzhou Research Institute of Nonferrous Metallurgy,Ganzhou 341000,China)

This paper studies the determination of 14 rare earth impurities in Gd-Fe alloy by ICP-AES.The wavelength of determined elements,the standard series configuration and sample concentration were selected.Matrix matching method was applied to eliminate spectral interference of Gd-Fe alloy.The recoveries of standard addition can reach 97%～108%.The RSD of the trace elements is less than 3%.

ICP-AES;Gd-Fe alloy;14 rare earth impurities

O657；TF801.3

A

1674-9669（2011）06-0093-04

2011-09-05

黎 英（1975- ），女，工程师，主要从事化学光谱分析研究，E－mail:hellen036613@163.com.