电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钎剂中硼钠钙

庞晓辉 高 颂 房丽娜

(1中航工业北京航空材料研究院，北京 100095 ;2航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京 100095)

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钎剂中硼钠钙

庞晓辉1,2高 颂1,2房丽娜1,2

(1中航工业北京航空材料研究院，北京 100095 ;2航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京 100095)

介绍了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钎剂中硼钠钙的方法，进行了钎剂样品的溶解试验，用一定比例盐酸、硝酸混合酸采用微波消解方法溶解，考察了钎剂基体和共存元素对待测元素的光谱干扰情况，确定了各待测元素分析线分别为B182.578nm、Na588.995nm、Ca393.366nm。进行了仪器工作参数选择试验，确定了仪器最佳工作条件,通过加入内标钇控制测量波动，实现了用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钎剂中硼钠钙的含量。进行了加入回收试验，回收率在98～105%之间，相对标准偏差小于1%。

电感耦合等离子体原子发射光谱法 钎剂 硼、钠、钙

钎剂是一种焊接过程中使用的材料，作用是清除钎焊金属和钎料表面的氧化物，以液态薄层覆盖钎焊金属和钎料表面，隔绝空气中的氧对它们的有害作用，起界面活性作用，改善液态钎料对钎焊金属表面的润湿。在钎焊过程中，钎剂的作用相当重要。选用的钎剂应具有溶解或破坏钎焊金属和钎料表面氧化膜的能力，钎剂熔点和最低活性温度应低于钎料熔点，具有良好的热稳定性，为保证钎剂的性能需严格控制钎剂中各元素含量[1-3]，一种氟化物钎剂中需要控制硼、钠、钙元素的含量，硼为23.9～25.3%、钠为3.9～4.7%、钙为7.2～8.2%，目前未见有关钎剂中硼、钠、钙的分析报道。

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)具有线性范围宽、基体效应小、多元素同时分析，检出限低、快速简便等特点，在冶金、地质、环境等领域被广泛应用[4-6]，本实验采用ICP-AES法测定钎剂中硼、钠、钙元素的含量。对钎剂样品的溶解、分析谱线选择、基体及共存元素干扰，测量条件的优化等进行试验，建立了适于测定钎剂中硼钠钙元素的方法，并应用于实际样品分析中。

1 实验部分

1.1 仪器和工作条件

美国Perkin Elmer公司生产的Optima8300型全谱直读电感耦合等离子体光谱仪，分段式电感耦合检测器SCD；高频频率：40MHz；高频功率：1.3kW，观测高度：15mm，冷却气流量：15L/min，雾化气流量：0.65L/min，辅助气流量：0.2L/min；积分时间：2～5s；分析线波长：B 182.578 nm、Na 589.592 nm、Ca 317.933 nm。

MARS高通量密闭微波消解系统(美国CEM公司)仪器工作条件见表1。

表1 MARS高通量密闭微波消解系统操作条件

1.2 试剂

硼、钠、钙的单元素标准储备液浓度1.00 mg/mL，国家标准溶液，钢铁研究总院制。

Y内标溶液，0.20 mg/mL。

称取0.1270 g氧化钇(Y2O3,质量分数不小于99.99%)置于150 mL烧杯中，加入20 mL盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500 mL容量瓶中，补加15 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。

实验用盐酸、硝酸均为优级纯,水为去离子水。

1.3 实验方法

1.3.1 试样溶液的制备

称取0.1000g钎剂样品置于40 mL微波消解罐中，吹水润湿，加入5 mL盐酸，1 mL硝酸，常温下将酸反应后的气体赶出。将微波消解装置按表1条件进行设置，对试料进行消解，冷却后，取出微波消解罐放气，转移入200mL容量瓶中，加入Y内标溶液2.00mL，用水稀释至刻度,混匀。

1.3. 2 标准曲线溶液的制备

根据待测样品中被测元素硼、钠、钙的含量范围配制标准曲线溶液，标准曲线溶液的酸度与样品溶液保持一致，加入Y内标溶液2.00mL，各待测元素的浓度见表2。

表2 标准曲线溶液浓度 μg/mL

1.3.3 测量

在选定的仪器工作条件下上机测量，根据各元素标准曲线溶液的浓度和对应信号强度值，以待测元素浓度为横坐标,测得的强度为纵坐标绘制校准曲线,根据校准曲线求得待测样品中元素含量。

2 结果与讨论

2.1 溶解试验

分别采用水、盐酸、硝酸及混合酸等进行钎剂样品溶解试验，结果表明采用水、盐酸、硝酸或其混合酸经加热溶解时，样品溶液中总有少量白色残留物无法溶解干净，通过采用微波消解技术，参数按表1设置，加入盐酸5mL 、硝酸1 mL，置于微波消解罐中，密闭高温高压，试样在50min时间内即可完全溶解，试液透亮，本实验采用微波消解方法溶解钎剂样品。

2.2 分析谱线的选择

根据光谱仪谱线库提供的B、Na、Ca元素的推荐波长及背景等效浓度、检出限等参数，对各待测元素选择数条谱线，按钎剂样品溶液B、Na、Ca相应的浓度配制B、Na、Ca元素的单标准溶液浓度B 120μg/mL、Na 20 μg/mL、Ca 40 μg/mL，在选定的待测元素谱线的波长处进行扫描，记录光谱，对各谱线的谱图叠加处理，观察各元素的谱线的谱图形状和相互干扰情况， B元素选249.677 nm、249.772 nm、182.578 nm，Na元素选589.592 nm、588.995 nm、330.237 nm，Ca元素选317.933 nm、315.887 nm、393.366 nm，综合比较谱线峰形和灵敏度和干扰情况，确定分析线为B 182.578 nm、Na 589.592 nm、Ca 317.933 nm 。

在选定的仪器工作条件下，将标准曲线溶液引入光谱仪，以溶液浓度为横坐标，以发射的谱线强度为纵坐标绘制校准曲线，校准曲线相关系数达到0.9995以上，方法的检出限，线性范围、相关系数等见表3。

表3 线性范围、相关系数、检出限

2.3 内标的选择

由于钎剂中待测元素含量较高，测量过程中受各种因素影响数据有波动，因此需要加入内标元素对测量波动进行控制。本实验选Y元素作为内标元素，进行了加入内标和不加内标测量数据的对比，分别处理6份钎剂样品，选择加内标(Y内标溶液0.2mg/mL，加入2.00mL)和不加内标方式进行测量，试验结果(n=6)见表4。

表4 内标对测量精密度的影响

结果表明，测量时加入内标可以提高测量的稳定性，本方法采用加入内标的方法。

2.4 样品分析

按所确定的仪器工作参数与实验方法，取同一批次的钎剂样品6份进行了测定，测定结果及精密度见表5。另取同一批次的钎剂样品做标准溶液的加入回收试验，回收率结果见表6

表5 测定结果及精密度

表6 回收率

3 结论

(1)解决了钎剂样品样品难以溶解的问题，采用微波消解的方法选择适宜的工作参数使钎剂样品溶解完全，简便快捷；

(2)考察了钎剂基体及共存元素干扰，确定了分析线，根据钎剂样品中硼钠钙元素含量合成校准曲线溶液，通过加入内标控制测量波动，建立了适于测定钎剂中硼钠钙元素的方法，并应用于实际样品分析中。

[1]牛志伟，羊浩，黄继华，等.几种铝用钎剂的比较[J].焊接, 2014，(1)： 62-65.

[2]蔡志红，刘宏江，陈平，等.粉末铝基钎料的焊接性能研究[J].材料研究与应用, 2011，(3)： 53-55.

[3]熊华平，李红，毛唯，等.国际钎焊技术最新进展[J].焊接学报，2011，(3)：108-111.

[4]HB 7716-2002.13钛合金化学成分光谱分析方法电感耦合等离子体原子发射法测定铝、铬、铜、钼、锰、钕、锡、钒、锆含量[S]

[5]庞晓辉，高颂，王桂军.电感耦合等离子体原子发射法测定钛合金中硼[J].分析仪器,2010，(6):50-53.

[6]张兴海.ICP-AES法测定镍基合金中合金元素含量[J]. 理化检验-化学分册，2001, 37(10): 470-471.

Determination of boron,sodium,calcium in brazing flux by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry.

Pang Xiaohui1,2，Gao Song1,2，Fang Lina1,2

(1.BeijingInstituteofAeronauticalmaterials,Beijing100095,China；2.BeijingKeyLaboratoryofAeronauticalMaterialsTestingandEvaluation,Beijing100095,China)

A method for determination of boron,sodium,calcium in brazing flux by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES )was proposed .The sample was decomposed with hydrochloric acid and nitric acid by microwave digestion ,the experiment of instrument parameters , selection of analytical lines were studied ,the optimal determination conditions of instrument were obtained ,the analytical line of boron, sodinm and calcium was 182.578, 588.995 and 393.366 nm respectively . The recovery rate was from 98% to 105%, the RSD were less than 1%.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry； brazing flux alloy；boron,sodium,calcium.

庞晓辉，男，1964年出生，技师，本科，从事航空材料化学成分分析研究工作，E-mail:pangxiaohui136@sina.com。

10.3936/j.issn.1001-232x.2015.04.011

2015-01-12