火花直读光谱法测定铝及铝合金中的钒含量
2017-10-18陈国成黎应芬
陈国成 黎应芬
(广东省佛山市质量计量监督检测中心，广东 佛山 528000)
火花直读光谱法测定铝及铝合金中的钒含量
陈国成 黎应芬
(广东省佛山市质量计量监督检测中心，广东 佛山 528000)
通过对测定条件的优化，采用高钒系列标准样品建立分析程序，完成类型标准化，校验后再进行测定，建立了火花直读光谱法对铝及铝合金中的钒含量进行测定的方法。选用E2235高钒标准样品进行标准化，所得测定值与标准值基本一致，相对标准偏差为2.9%(n=8)。结果表明，当测定元素含量不超过0.020%时，方法准确、可靠，适合于铝及铝合金中微量钒含量的测定。
铝及铝合金；钒；火花直读光谱法；类型标准化
前言
铝合金因其密度低，防腐性好，价格适中，加工性能优异等优点而被广泛应用于家居门窗、建筑物、交通运输及航空工业。铝合金含有硅、铬、镍、钛、铜、锆、锌、镁、铁、钒等杂质元素。通常，钒在铝合金中所占比例不高，它主要起到辅助细化晶粒的作用[1-2]，故通过调节钒含量可以调控铝合金的结构与性能。对铝和铝合金中微量元素含量的测定方法有X射线荧光光谱法[3]、分光光度法[4]、电感耦合等离子体原子发射光谱法[5]等。
1 实验部分
1.1主要仪器
SPECTROLABM12火花直读光谱仪(德国斯派克分析仪器公司)，电热恒温干燥箱，EXTM32型多功能机床(山东机床厂)。
1.2主要标准物质
E3202、K8011、N3104、E606、E604、E602、E2235铝合金光谱标准样品(西南铝业公司)，6063BA铝合金光谱标准样品(钢研纳克检测技术有限公司)。
1.3仪器工作条件
火花直读光谱仪工作条件：环境温度25 ℃，环境相对湿度70%，氩气冲洗时间5 s，预燃时间15 s，积分时间10 s，氩气静态流量0.6 L/min，氩气纯度99.995%。
1.4实验方法
按照GB/T 17432—2012标准的取样方法制备好样品及用于建立工作曲线的标准样品，利用标准样品所选定的工作条件下，激发该系列标准样品，自动建立有效的工作曲线。为防止工作曲线的漂移，需利用标准样品对仪器进行校准，必要时选择相应的标准控制样品与样品同时进行测定，对试样分析结果进行校准。结果由数据处理系统在工作曲线上直接读出。
2 结果与讨论
2.1试样预处理
试样预处理必须按照相关操作步骤进行，否则会影响测定的准确性。用车床加工过的试样表面应无气孔、无裂纹、无夹杂，而且保持光洁平整，纹理清晰。
2.2标准曲线的绘制
采用铝合金标准光谱样品(K8011，E606，E604)绘制标准工作曲线，其钒含量的具体质量百分数为：0.0090%、0.027%、0.125%。每个标样激发三次，测定标准样品中钒的相对强度，以钒310.2 nm为内标线，以钒含量为横坐标，相对强度为纵坐标，制作标准曲线。
2.3高含量样品类型标准化的建立
由于铝合金品种丰富，不同品种中杂质元素如Mg、Cu、Zn、Mn等成分差异巨大，所以火花直读光谱中设有几条针对不同品种的常用分析曲线。但在分析过程中，有些样品的钒含量较高，不在常用分析曲线范围内，同时在分析程序中V元素只有一个物理通道——V4，造成了每次标准化后校正系数的轻微改变都会对高含量V的测定造成较大影响。所以对于高含量钒的检测需要采用高钒系列标准样品建立分析程序，完成类型标准化，进行校验后再检测，最后采用含量相近的标准控样进行验证。
2.4火花直读光谱仪漂移的校正
火花直读光谱仪通常情况下都很稳定，迹线漂移慢。但受环境因素的影响，如温度的急剧变化，振动等，会发生微小的变化。为了监控V曲线校正后的漂移情况，参考YB/T 4143—2006检测仪器的漂移中规定的判定方法。在测量其它样品的同时，对E2235铝标准样品进行重复分析。具体的操作步骤为：首先激发E2235铝标样3点(若有异常点，则舍弃重新激发)取其平均值作检测结果，并在每次测试完约10个样品后，再检测E2235铝标准样品，按此方法，对E2235测定10次依次记录为C1，C2……C10，然后计算相关数值，具体见表1。
表1 曲线校正后的漂移计算Table 1 Drift calculation after curve correction
2.5精密度实验
选用含钒量高的E2235铝合金标准样品进行精密度实验，连续测定8次所得结果及测定值的相对标准偏差(RSD)见表2。由表2可知，方法重现性和准确度均能达到分析要求。
2.6实际样品测定
为了验证火花直读光谱的准确性和可靠性，采用化学分析法和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法对铝合金中钒含量进行了测定。测定结果如表3所示。实验表明，火花直读光谱法的测定结果与化学分析法和ICP-OES法的测定结果基本一致。
表2 E2235标准样品的检测结果Table 2 Test results of E2235 standard samples /%
表3 三种分析方法的测定结果Table 3 Three analytical methods for the determination of the results(n=6) /%
3 结语
通过火花直读光谱法测定条件的优化选择，结果表明，用火花直读光谱法测定铝合金中的钒含量，当铝合金中的钒含量不高于0.020%时，方法准确、可靠。
[1] 陈志国,杨文玲,王诗勇,等.微合金化铝合金的研究进展[J].稀有金属材料与工程 (RareMetalMaterialsAndEngineering),2010,39(8):1499-1504.
[2] 刘兵,彭超群,王日初,等.大飞机用铝合金的研究现状及展望[J]. 中国有色金属学报 (TheChineseJournalofNonferrousMetals),2010,20(9):1705-1715.
[3] 田永红,刘海生.电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定5XXX系铝合金中的高镁含量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):62-64.
[4] 国家标准化管理委员会.GB/T 20975.13—2008 铝及铝合金化学分析方法第13部分：钒含量的测定 苯甲酰苯胲分光光度法[S].北京:中国标准出版社,2008.
[5] 曹爱青.X射线荧光光谱法测定纯铝制品中的主要杂质元素[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):42-44.
DeterminationofVanadiumContentinAluminumandAluminumAlloysbySparkEmissionSpectrometry
CHEN Guocheng, LI Yingfen
(FoshanSupervisionandTestingCentreofQualityandMetrology,Foshan,Guangdong528000,China)
A method was developed for the determination of vanadium (V) in aluminum samples at optimized test conditions. A program was established for standardization and was used after verification. The analytical results agreed with the standard value for the high vanadium standard sample of E2235. The relative standard deviation of this method using spark emission spectrometry was 2.9% (n=8). The results show that the method is accurate for analyte concentration less than 0.020%. The proposed method is reliable and suitable for determining trace amounts of V in aluminum and aluminum alloys.
aluminum and aluminum alloy; vanadium; spark emission spectrometry; type standardization
10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.015
O657.31；TH744.11
A
2095-1035(2017)03-0059-03
2017-03-08
2017-06-13
陈国成，男，工程师，主要从事金属物质的分析与检测研究。E-mail: sscgc@163.com
本文引用格式：陈国成,黎应芬. 火花直读光谱法测定铝及铝合金中的钒含量[J].中国无机分析化学,2017,7(3):59-61. CHEN Guocheng, LI Yingfen. Determination of Vanadium Content in Aluminum and Aluminum Alloys by Spark Emission Spectrometry [J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):59-61.
