电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀铬溶液中铜、铁、铝及镍元素的含量

王静

(西安航空制动科技有限公司理化计量中心，西安 713106)

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀铬溶液中铜、铁、铝及镍元素的含量

王静

(西安航空制动科技有限公司理化计量中心，西安 713106)

研究了ICP–AES法测定电镀铬溶液中杂质元素铜、铁、铝、镍含量的方法，对仪器的工作条件、分析线选择、基体影响、共存元素干扰、酸量的影响等进行了试验论证，通过与化学分析方法比较，结果表明方法快速、简便、准确、可靠，完全满足分析要求。

ICP–AES法；电镀铬溶液；铜；铁；铝；镍

Cu，Fe，Al，Ni是电镀铬溶液中的杂质元素，它们的超量存在将影响镀层质量，因此需要对Cu，Fe，Al，Ni含量进行及时、准确的测定。这些元素的测定方法主要有容量法、光度法等化学分析方法和原子吸收光谱法［1］，这些分析方法准确度高但操作较为繁琐，分析速度较慢，周期较长，往往不能使电镀铬溶液的质量得到及时有效的控制。电感耦合等离子体原子发射光谱法具有检测灵敏度高、检出限低、线性范围宽、基体效应小、多元素分析、精密度和重复性好等优点［2］，在元素分析领域得到广泛应用。笔者通过系统地研究、论证，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀铬溶液中Cu，Fe，Al，Ni含量，完全避免了上述缺点。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱仪：Optima 7000 DV型，美国Perkinelmer公司；

硫酸溶液：1+4；

铬酐溶液(CrO3)：1.5 g/L；

铁、铜、铝、镍标准溶液：均为1 mg/mL盐酸溶液(5+95)，用时逐级稀释；

试液：分取镀液2 mL于200 mL容量瓶瓶中，以水稀释至刻度，摇匀；

低标溶液：随同试液制备试剂空白，作为低标溶液；

高标溶液：制备一个或数个与被测镀液Cu，Fe，Al，Ni元素浓度相当，且以铬酐溶液稀释至刻度的标准溶液为高标溶液。

1.2 仪器工作条件

功率：1 300 W；冷却气：15 L/min；辅助气：0.2 L/min；载气流量：0.8 L/min；溶液提升量：1.5 mL/min；观察高度：15 mm；预燃时间：30 s；积分时间：5 s。

1.3 实验方法

按1.2仪器工作条件调整仪器，待仪器稳定后，以高、低标准溶液对仪器进行标准化，依次对样品溶液进行测量。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

综合考虑炬管、设备附件的寿命、气体的消耗量、溶液的提升量及尽可能高的灵敏度、好的稳定性，通过对高频发生器功率、辅助气流量、冷却气流量、载气流量、溶液提升量、观察高度、预燃时间的试验，选定1.2仪器工作条件。

2.2 分析线的选择

样品测量过程中的干扰主要为光谱干扰，因此选择分析线尤为重要。要选择灵敏度高、光谱干扰小的谱线作为分析谱线［3］。

在光谱谱线表中选出灵敏度较高的谱线4条，通过试验比较被测元素谱线的干扰情况及灵敏度，选择出被测元素的分析线见表1。

表1 被测元素的分析线

2.3 样品的处理及酸度的选择

在同一镀液中分别加入硫酸溶液0，2，4，6 mL，测量结果表明，随着酸度的增加，各待测元素的光谱强度无明显变化，因此可直接以水稀释至刻度。

2.4 基体的影响

电镀铬溶液的主要成分为铬酐，因此基体即为铬酐。高标溶液分别以铬酐溶液及水为稀释液，按1.3实验方法对镀液进行测量，测量结果见表2。由表2可知，高标溶液以铬酐溶液为稀释液的分析结果明显好于以水为稀释溶液的分析结果，因此需进行基体匹配［4］。

表2 电镀液测量结果

2.5 共存元素的影响及消除

镀液中的主要元素为Cr及少量的Cu，Fe，Al，Ni等杂质，以一定比例合成试液，按1.3实验方法进行共存元素干扰试验，结果列于表3。由表3可知，Cu，Cr，Ni对Fe的测定干扰较明显，其它元素间的干扰均较弱，因此，实验时应根据试样中待测元素的含量配制标准溶液，进行大致匹配，以消除干扰。

表3 共存元素干扰试验结果

2.6 检出限

将试剂空白溶液和标准溶液(各元素含量均为10 μg/mL)测量10次，以3倍标准偏差对应的浓度为检出限，结果见表4。

表4 各元素检出限(n=10)

2.7 样品测定

将同一电镀铬溶液分别以化学分析方法与等离子体原子发射光谱法测定3次，测定结果见表5。

表5 对照试验结果(置信水平为95%)

经F检验，Fe，Cu，Ni，Al的F计分别为1.33，1.69，2.16，0.27，均小于F(39.0)，表明本方法与化学分析方法测定结果的标准偏差无显著性差异，精密度一致。

经t检验，Fe，Cu，Ni，Al的t计分别为0.866，1.04，2.10，0.00，均小于t(3.776)，表明本方法与化学分析方法测得结果无显著性差异。

3 结论

采用等离子体原子发射光谱法测定电镀铬溶液中杂质元素Cu，Fe，Al，Ni，测量准确度、精密度良好，方法稳定、快速，完全可以满足分析的要求。

［1］ HB/Z 5091–1999 电镀铬溶液分析方法［S］.

［2］ 辛仁轩.等离子体发射光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2005: 77.

［3］ 邱德仁.原子光谱分析［M］.上海：上海复旦大学出版社，2002.

［4］ 曹宏艳.冶金材料分析技术与应用［M］.北京：冶金工业出版社，2008: 715.

Determination of Copper, Iron, Aluminum and Nickel in Chromium Plating by Inductively Coupled Plasma–Atomic Emission Spectrometry

Wang Jing
(Xi’an Air Brake Technology Co.， Ltd.， Physicochemical Metrological Center， Xi’an 713106， China)

ICP–AES method was studied for the determination of impurity elements as copper，iron，aluminum，nickel in chromium plating solution. The working conditions of the instrument, analysis of line selection, matrix effect，interference of coexisting elements, acid effects were tested. Comparing with chemical analysis, the results showed that the method is fast, simple, accurate, reliable, fully meet the analysis requirement.

ICP–AES method; chromium plating solution; copper; iron; aluminum; nickel

O657.7

A

1008–6145(2012)03–0069–02

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.018

联系人：王静； E-mail: wangjing65921@sina.com

2012–03–30