电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法同时测定低合金钢中的Bi、Pb、Ca、B、As、Sn和Sb

康强 卜兆杰 王晓璇 寇德祥 张金昌⋆

（兰州兰石检测技术有限公司 兰州 730314）

前言

在碳钢中加入一种或多种合金元素且这些元素总量小于5%，这种钢称之为低合金钢。低合金钢因其优异性能，广泛应用于各种压力容器、工程机械、桥梁、车辆的制造中。低合金钢中除主量元素外，其他杂质元素含量较低。砷、锡、锑、铋、铅在钢铁冶炼中俗称五害元素，极易导致低合金产生宏观裂纹，严重影响其性能，且冶炼过程无法去除［1］；微量的钙能影响低合金钢的力学性能，也会影响钢水的浇筑性能［2］；而硼元素能提高低合金钢的淬透性，但含量过高又会使其韧性降低［3］。低合金钢中铋、铅、钙、硼、砷、锡、锑这些元素含量一般低于0.01%，已至痕量水平。虽然这些元素含量较低，却对钢铁性能影响巨大。为保证产品质量，准确测量这七种痕量元素显得极为重要。目前，实验室痕量元素的测量多以ICP-MS 为主，该仪器价格昂贵，大多实验室尚无配备。近年来ICP-AES 测量精度越来越高，检出限也越来越低，元素含量范围在0.001%～0.01%的元素，ICP-AES即可满足要求。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

SPECTRO BLUE SOP 电感耦合等离子体原子发射光谱仪（德国斯派克分析仪器公司），射频功率1400W；泵速30r/min；雾化器流量1L/min；辅助气流量1L/min；观测方向为垂直方向。

1.2 试剂及材料

Bi、Pb、Ca、B、As、Sn 和Sb 标准储备溶液（100μg/mL，由国家有色金属及电子材料分析测试中心提供），使用时按需稀释。高纯铁粉（＞99.99%）硝酸为优级纯，实验用水满足分析实验室二级水要求。实验所用烧杯容量瓶均用硝酸溶液（10%）浸泡10 小时，并用去离子水反复冲洗。

1.3 实验方法

称取低合金钢样品0.5g（精确至0.0001）于100mL 石英烧杯中，加入20mL 稀硝酸（1：3），在电热板上低温溶解，待完全溶解后冷却，定容100mL塑料容量瓶中待测，另外称取十份0.5g 高纯铁随同试料做空白试验。

1.4 标准曲线绘制

称取六份0.5000g高纯铁按试料方法溶解、冷却移入100mL塑料容量瓶中，将稀释好的Bi、Pb、Ca、B、As、Sn 和Sb 标准溶液加入容量瓶中，使六份溶液的加入元素浓度分别为0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0μg/mL，用水稀释至刻度，摇匀，用ICP-AES 法进行测定，并绘制标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 溶样方法的选择

低合金钢溶解一般选择盐酸加过氧化氢或稀王水溶样。盐酸和过氧化氢虽然能够迅速溶解样品，但反应过于剧烈，且后期需加热除掉双氧水，操作繁琐。稀王水同样溶样迅速，但引入盐酸，造成背景值增高，不利于分析。稀硝酸是ICP-AES 分析中的最佳溶剂，其背景值低，且能够很好的溶解低合金钢，溶解形成的硝酸盐均为可溶性盐，最终选择稀硝酸（1：3）溶解样品。

2.2 校准曲线与检出限

在仪器最佳工作条件下，对空白和标准溶液进行测定，待测元素在测定范围内线性相关系数均大于0.995。按照试验方法对空白样品连续测定10次，计算其标准偏差，并按照3 倍标准偏差计算其检出限，并将检出限换算成百分含量，结果如表1所示。

表1 标准曲线线性相关系数和检出限

2.3 方法精密度

为了检验该方法的重现性，对同一低合金钢样品连续测定6次，计算其相对标准偏差（RSD）均小于3%，方法重现性良好，结果如表2所示。

表2 方法的精密度实验

2.4 方法准确度

在样品中添加混合标准溶液，按照本实验方法进行加标回收实验，通过计算可以得到加标回收率在95.50%～106.5%，测定结果准确可靠，结果如表3所示。

表3 加标回收实验

3 结论

实验结果表明，采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）法测定低合金钢中Bi、Pb、Ca、B、As、Sn 和Sb，具有较低的检出限，且该方法溶样方法简单，分析速度快，检测结果准确可靠，在日常的分析检测中极大的提高了工作效率。