电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）测定高碳铬铁中的钛

于 晟，王 崴，辛淑霞

（天津钢管集团股份有限公司技术中心，天津300301）

电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）测定高碳铬铁中的钛

于 晟，王 崴，辛淑霞

（天津钢管集团股份有限公司技术中心，天津300301）

介绍了电感耦合等离子发射光谱法测定高碳铬铁中Ti元素的试验方法。采用先加入磷酸和硝酸的混合酸溶解高碳铬铁，后用浓硝酸溶解溶液中碳化物等不溶物，冷却后，加入适量水溶解溶液中盐类，定容。用电感耦合等离子发射光谱测定溶液中Ti元素的光谱强度。配制标液建立标准曲线，使用标准曲线计算出样品中Ti的含量。该方法检测高碳铬铁中Ti的含量，准确度，精密度均符合生产检测的要求。

ICP-AES；高碳铬铁；钛

1 引言

根据市场要求，对于G15Cr轴承钢等高性能钢材中Ti元素含量的要求越来越严格。而在其冶炼过程中需要用高碳铬铁作为其合金添加剂，为了防止高碳铬铁中Ti元素随铁合金进入钢液影响钢的性能，需要对高碳铬铁中Ti含量进行严格控制。目前国标和行标方法中没有高碳铬铁中检测Ti的方法。本方法采用磷酸和硝酸混合酸消解的方法对试样进行消解，适用于含碳量在3%～10%的铬铁，测定钛的含量为0．002%～0．30%。

2 实验试剂及器具

盐酸：ρ约1．19 g/ml。

硝酸：ρ约1．42 g/ml。

磷酸：ρ约1．70 g/ml。

硝磷混酸，HNO3：H3PO4=7：3。

实验室用水：本实验所用水均符合GB/T6682-2008《分析实验室用水规格和试验方法》中实验室三级水的标准。

铁标液：称取10．000 0 g高纯铁（质量分数为99．98%），置于500 ml烧杯中，加20 ml水和50 ml盐酸，加热溶解，冷却至室温，移入1 000 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液铁元素浓度为10 mg/ml。

铬标液：称取10．000 0 g纯铬（质量分数为99．95%），置于500 ml烧杯中，加20 ml水和50 ml盐酸，加热溶解，冷却至室温，移入1 000 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液铬元素浓度为10 mg/ml。

钛标液（1 000 μg/ml）：国家标准溶液，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院。

钛标液（10 μg/ml）：将国家标准溶液钛标液（浓度为1 000 μg/ml）1 ml移入100 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

电热板（可温控）。

钢铁两用瓶100 ml。

实验室用电子天平，精确到0．000 1 g。

Thermo公司IRIS IntrepidⅡXSP型电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）。

3 实验部分

3．1 样品制备

在100 ml钢铁两用瓶中称取（0．100 0±0．000 2）g的试样，2～3 ml水清洗瓶口后，加入10～12 ml硝磷混酸（HNO3：H3PO4=7：3），于电热板上加热消解。待溶液呈翠绿色且液面较平静刚刚冒出磷酸烟时，用滴管逐滴滴加浓硝酸。这时，每滴加一滴都会有浓黄褐色烟冒出（破坏碳化物现象），直到滴加再无此现象时，稍冷却后，加20 ml水将膏状液体加热稀释以溶解盐类。待瓶底无膏状液体时，取下冷却定溶于100 ml容量瓶中（如有白色或无色絮状物，定容后过滤，取清液进行实验）。

3．2 标准溶液配制

在6个100 ml钢铁两用瓶中加入10～12 ml硝磷混酸，用3．1的方法同样处理至冒磷酸烟为止。冷却至室温后移入6个100 ml容量瓶中，分别加入6 ml铬标液和3 ml铁标液，使标液中铬为60%，铁为30%。再分别加入0、2、4、10、20、30 ml的钛标液（10 μg/ml），用水稀释至刻度，混匀。配制成钛含量为0．00%、0．02%、0．04%、0．10%、0．20%、 0．30%的标准溶液，并以此建立工作曲线。

3．3 仪器工作参数条件（见表1）

表1 仪器工作参数表

本方法属于酸溶法较之传统的碱溶法总盐度更低些，但是由于溶液粘度较大，故建议使用高盐雾化器进行实验。

4 数据与结果

4．1 实验数据（见表2）

由表2可知，该方法相对标准偏差小于1%，测量值与标准值在允许差范围内，实验结果合理满意，有较好的精密度。

4．2 回收率测定实验数据（见表3）

由表3可知，本方法实验回收率95%～105%，准确性满足生产检测要求。

5 问题与讨论

5．1 实验难点

本实验难点在于样品溶解。由于磷酸的加入，溶液粘度较之不含磷酸的黏度大。而溶液黏度大，雾化效率就会降低，从而结果就会偏低。因此在保证将样品全部溶解的前提下，酸的用量就显得格外重要。实验表明，硝酸和磷酸的比例为7：3为最佳比例而10～12 ml为最佳加入量。硝磷混酸溶解样品时要特别注意冒磷酸烟的过程。磷酸烟容易冒过，其后果是在后面用20 ml水回溶液体时，有部分盐类形成了不溶于水的次磷酸盐，从而产生絮状物。如絮状物产生过多，则对本实验影响较大，建议弃之不用而重新称取溶解试样。

表2 实验数据表

表3 回收率实验数据表

5．2 ICP样品前处理原则

（1）确保样品完全分解，无损失，无污染。

（2）选择适当的介质，尽量使用粘度较小的酸，如硝酸，盐酸，尽量少用磷酸和硫酸。

（3）不得使用对仪器有害的试剂（如HF、强碱等）。如果在消解试样中必须使用则尽可能想办法将其抹除（如使用HF尽可能挥掉，如使用强碱，在定容前用盐酸或硝酸酸化使溶液呈酸性）。

5．3 磷酸对ICP进样系统的影响

为了验证磷酸对于本仪器做P元素是否有影响，做下面的实验。以低合金钢GBW01353为例，在进含磷酸的高碳铬铁溶液后，分别冲洗15 min，30 min，1 h、2 h后按照GB/T20125-2006的方法做此低合金钢样品，然后更换进样系统后再进行一次实验。进完含磷酸的样品后在P（213.618 nm）中测得的数值见表4。

表4 进完含磷酸的样品后在P（213.618 nm）中测得的数值

结果表明，由于磷酸粘度较大，其滞留性对进样系统有长期影响，会对于ICP-AES做磷元素有结果偏高的影响。所以如需做样品中的P，建议更换雾化器前面的进样系统部分即可消除该影响。

6 结论

一般情况下，对于高碳、中碳铬铁等难溶试样采用过氧化钠高温碱溶法分解试样。本方法采用酸溶法对试样进行消解比之前者，溶液总盐度更低，溶样过程简单快捷，检测的准确性和精密性达到要求，取得的总体效果令人满意，可用于日常分析检测。

[1]周桓．电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高碳铬铁中Al和Ti[J]．天津冶金，2011（4）：59-61．

[2]汤兰兰，刘素祥．ICP法测定高碳铬铁中的钛元素[J]．南钢科技与管理，2010（3）：40-41．

Measurement of Titanium in High Carbon Ferrochrome with ICP-AES

YU Sheng,WANG Wei and XIN Shu-xia
(
Technology Center of Tianjin Pipe[Group]Corporation,Tianjin 300301,China)

The paper introduces the testing method for determination of titanium in high carbon ferrochrome by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry．During the test,a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid was firstly added to dissolve high carbon ferrochrome and insoluble matters as carbide in the solution was dissolved by concentrated nitric acid．After cooling,an appropriate amount of water was added to dissolve the salt in the solution which was then diluted to graduation．The spectral intensity of titanium in the solution was measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry．Standard solution was prepared to establish a standard curve,which was used to calculate the content of titanium in the sample．This method for measuring the content of titanium in high carbon ferrochrome is accurate and precise,meeting the requirement of production inspection．

ICP-AES;high carbon ferrochrome;titanium

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．02．030

2013-09-12

2013-10-12

于晟（1983—），男，工程师，主要从事化学湿法分析方面的研究工作。