电感耦合等离子体发射光谱法测定铜合金中高含量的锌

王晓旋，蒋春宏、卜兆杰，王新梅，施本义

（兰州兰石检测技术有限公司，甘肃 兰州 730314）

铜合金是一种重要的合金，是制造某些机械零部件的重要材料。铜合金中锌的百分含量有很大的范围，最大可达到40%左右。根据国标GB/T 5121.11-2008，可以采用火焰原子吸收光谱法测含量 0.0020%～2.00%的锌，采用 4-甲基-戊酮-2 萃取分离法分离锌，然后用EDTA滴定法测定高含量的锌。但是分离方法引入有机试剂，而且容量法过程长。国标GB/T5121.27-2008是采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定，但是范围在0.00005%～7.00%。传统测定方法中，主要采用氰化钾这类有剧毒的化合物做掩蔽剂，用EDTA直接滴定锌，但引入了剧毒物质。还有采用无毒的硫脲或硫代硫酸钠做掩蔽剂测定锌含量，但是在试验中，过程繁琐，滴定终点容易返，给实验结果造成错误。

雷宏田用电感耦合等离子体发射光谱法测定硅青铜中低含量的锌[1]。梁启华采用ICP测定铸铜合金中锌、锰、铁、铝、镍元素含量，但该文献采用盐酸-双氧水溶解样品，利用标准样品配置工作曲线，但是没有研究内标元素对测定的干扰[2]。华玲娣通过选用锌的次灵敏线307.6nm,确定了仪器的最佳工作条件,采用火焰原子吸收法测定了铜合金中高含量的锌[3]。陶俊等人也是用ICP测定铜合金中9中低含量的元素含量[4]。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

Speck blue FMX 26型电感耦合等离子体发射光谱仪。

锌标准储备液：将高纯锌粒用稀盐酸浸泡30min，待表面一层抗氧化膜清除掉以后，用超纯水洗净，经105℃烘干至恒重。称取10.0000g，用30mLHCl（1+1）溶解，移入1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，质量浓度为10mg/mL；移取锌标准储备溶液50mL于500mL容量瓶中，加盐酸10mL，用水稀释至刻度，摇匀，配制成质量浓度1mg/mL的标准工作溶液。

混酸溶液：HCl：HNO3：H2O（8:3:14）

氧化镧内标溶液（0.5mg/mL）：称取 0.2500g 高纯氧化镧，用 20mlHCl（1+1）溶解后，移入 500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，质量浓度为0.5mg·mL-1。

紫铜纯度为99.99%，所用试剂均为分析纯，试验用水为去离子水。

1.2 仪器工作条件

等离子体功率1400w，冷却气流量13L/min,辅助气流量 0.8L/min,雾化器流量 0.8L/min，泵速 30s/min，垂直等离子体矩。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

称取样品 0.2000g，加入硝酸（1+1）溶液 10mL，加热至样品完全溶解，棕色黄烟充分赶走后,沿着三角瓶内壁用洗瓶洗净，加热煮沸，冷却至室温。统一加入内标溶液10mL，移入200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，在仪器工作条件下进行测定。

1.3.2 工作曲线

称取 11份 0.2000g纯铜用硝酸 （1+1）溶液10mL溶解，冷却后，移入200mL容量瓶（预先准确加入镧内标溶液2.5mg），分别加入锌标准溶液，补加5mL浓盐酸，定容，摇匀。此时工作曲线溶液的锌的质量浓度分别为 0.0ppm，10.0ppm、20.0ppm、50.0ppm、100.0ppm、200.0ppm、300.0ppm、400.0ppm、500.0ppm、700.0ppm、800.0ppm。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

在锌的光谱线中，最灵敏线213.856nm，受Al、Cu、Fe、Ni、Ti、V 等的干扰；次灵敏线 202.548nm，受Al、Cr、Cu、Fe、Mg等的干扰， 只有次亚灵敏线206.200nm，仅受Ni干扰。由于最灵敏线和次灵敏线受到很多元素的干扰，尤其是铜作为基体也干扰锌的测定，而镍在铜合金中的含量极低，基本可以忽略，因此，选择锌的次亚灵敏线206.200nm进行测定。

2.2 内标元素的选择

由于仪器的光学系统和电子系统等各个工作条件会随时发生变化，并且溶液酸度，粘稠度和基体浓度的不同变化都会引起分析元素强度发生改变[5]。利用加入内标元素，形成与待测元素稳定的强度比，可以校正基体效应和分析信号的动态漂移，有效地减少或消除这种非光谱干扰带来的误差。根据内标元素的加入要求，本方法选用镧做内标元素，分析谱线为426nm，准确加入5mL。

加内标元素与不加内标元素的试验比较：称取样品（已知样品含量）按照1.3节处理，分别加内标La2.5mg，测量及删除内标La后进行测量，比较结果见表1。

表1 内标元素试验

2.3 校准曲线和检出限

按照仪器设定的工作条件对标准溶液系列进行测定，分别以锌质量浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，进行线性回归，锌的线性范围为0.015～960ppm，线性回归方程为 y=4.3409e-005x-9.2949，相关系数为0.998。仪器最佳工作条件下对紫铜溶液连续测定11次，以3倍标准偏差计算方法中锌元素的检出限为0.0045ppm。以标准偏差的10倍确定锌元素的测定下限为0.015ppm。

2.4 溶解酸的选择

考虑到铜合金中锡元素在酸度较小情况下易析出偏锡酸沉淀的影响。含量较低的锡沉淀后不容易被观察到，但对于检测过程中，仪器的雾化效果及检测浓度也会带来数据的不稳定性，所以试验过程中，分别比较了盐酸（1+1）10mL，硝酸（1+1）10mL，王水20mL等溶解铜合金标准样品，结果表明，选择浓王水20mL，溶解样品，测出锌的含量比较稳定，且锌元素的谱线强度没有明显变化。

3 样品分析

3.1 按照实验方法测定铜合金中标准样品的锌，见表2

表2 标准样品中锌的测定结果

3.2 加标回收试验

按照实验方法测定铜合金实际样品中锌含量，并进行加标回收试验，见表3。

表3 加标回收试验

4 小结

本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜合金中高含量的锌元素, 采用浓王水溶解试样，优化了检测条件，对标准样品进行检测，其RSD＜1.5%，回收率在95%～104%之间。该方法使用简便，线性范围广，精密度高，稳定性好，可很大提高检测工作的效率。