ICP-OES法测定低合金钢中铜镍元素方法研究*

陈小娟，南 源，马双政，张耀元，陈金定，李志兰，梁益光，张泽佳，谢伟浩

(中海油能源发展股份有限公司工程技术公司，广东 湛江 524057)

低合金钢中最常用的合金元素为锰、硅、铬和镍。如果必须提高抗腐蚀性能，则向钢种添加铜。这类元素(铬和镍除外)能提高强度极限，使塑性略有变化，降低冲击韧性。

低合金钢含镍量不超过1%，镍元素对钢的增强不够显著，而对塑性和冲击韧性却有良好的影响，并且能提高钢的抗脆性破环性能。低合金钢种通常加入0.3%铜。在这种含量下，铜能改善耐腐蚀性能，并使强度性能有所提高。此外，这样的铜含量对钢的可焊性无不良作用，而且不会引起红脆现象。电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)是一种分析速度快，准确度、精密度高，可同时测定常量和微量的分析方法，选用ICP-OES测定铜和镍元素含量也应用的越来越频繁[1-2]。国标方法中对外标法和内标法都有了相应的规定，但是由于在标准溶液中，存在被测元素以外的共存元素影响被侧元素的发光强度，使得标准溶液与被测样品基底不一致的现象[3-4]。因此本文通过外标法、内标法和标准加入法三种方法的验证比对，建立适合于低合金钢中铜和镍元素的测定方法。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

iCAP7400型电感耦合等离子体发射光谱仪，赛默飞世尔。仪器谱线范围：167～785 nm; 功率：1200 W；等离子气流量：15 L/min；辅助气流量：1.5 L/min；雾化气流量：0.7 L/min；泵速：50 rate /min；垂直观测，观测高度：12 mm。

硝酸(优级纯)；盐酸(优级纯)；高氯酸(分析纯)；高纯铁(质量分数大于99.98%，且待测含量已知)，钢研纳克检测技术有限公司；25 μg/mL钇标准溶液，钢铁研究总院；100 mg/L铜标准溶液，钢研纳克检测技术有限公司；100 mg/L镍标准溶液，钢研纳克检测技术有限公司。

1.2 试样溶液的制备

准确称取0.50 g试料置于200 mL烧杯中，精确至0.1 mg，加10 mL水，5 mL硝酸，盖上表皿，缓缓加热至停止冒泡，加5 mL盐酸，继续加热至完全溶解(如有不溶物，可加5 mL高氯酸溶解)。

1.3 标准曲线溶液的制备

1.3.1 外标法标准溶液

称取0.500 g高纯铁7份分别于200 mL烧杯中，按1.2步骤将其溶解，冷却至室温，将溶液转移至100 mL容量瓶中，分别加入1 mL，3 mL，5 mL，8 mL，10 mL铜、镍标准溶液，用水稀释至刻度，混匀。

1.3.2 内标法标准溶液

称取0.500 g高纯铁7份分别于200 mL烧杯中，按1.2步骤将其溶解，冷却至室温，将溶液转移至100 mL容量瓶中，分别加入1 mL，3 mL，5 mL，8 mL，10 mL 铜、镍标准溶液，加入10 mL钇标准溶液，用水稀释至刻度，混匀[5-6]。

1.3.3 标准加入法标准溶液

称取0.50 g试料4份置于200 mL烧杯中，按1.2步骤将其溶解，冷却至室温，将溶液转移至100 mL容量瓶中，分别加入1 mL，5 mL，10 mL铜、镍标准溶液，用水稀释至刻度，混匀。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

在铜选择的3条谱线中，224.700 nm谱线受镍谱线(224.723 nm)的干扰。324.754 nm受铁谱线(324.718 nm)和镍谱线(324.846 nm)干扰，327.396 nm谱线存在铁谱线(327.349 nm)，但干扰相对较小，选择327.396 nm谱线。

在镍选择的3条谱线中，213.604 nm，216.556 nm，341.476 nm。选择341.476 nm谱线。

2.2 精密度测试

称取同一式样分别进行11次独立实验和分析测定，对11次结果计算其相对标准偏差，数据见表1(0.5000 g样品定容于100 mL容量瓶中)。由表1得知，测定Ni元素采用外标法其相对标准偏差远远小于内标法，而Cu元素采用标准加入法其相对标准偏差最小。

表1 外标、内标、标准加入法测定结果及其相对标准偏差

2.3 准确度测试

本文采用参加中实国金能力验证(国际比对)来验证其结果的准确度，结果见表2。从表中得知，Cu元素采用标准加入法准确度更高；外标法和内标法测定Ni元素均可获得准确的测定结果。

表2 三种方法与能力验证结果比对

3 结 论

本文探索了电感耦合等离子发射光谱法中三种不同的实验分析方法(外标法、内标法和标准加入法)测定低合金钢中铜和镍两种元素含量过程中怎样有效的消除铁元素含量高及多元素共存等基底干扰。实验结果表明：

(1)当低合金钢中元素当元素含量相对较高时，采用外标法(如：镍元素)测定结果相对更可靠；

(2)当低合金钢中元素当元素含量相对较低，且共存元素干扰较多(如：铜元素)时，可以采用标准加入法可以更有效的消除干扰。