电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钼铜合金中铜含量

朱江凯，杨军红，晁小涛

（西安汉唐分析检测有限公司，陕西西安 710201）

由钼与铜组合制成的钼铜合金具备良好的导电、导热以及耐烧蚀性能，在散热原件、开关触头、电子封装材料、航空各个领域应用较为普遍[1]。一般是将钼铜粉体通过粉末冶金的方式制备而成[2]，常见的方法有机械合金化法[3]、机械热化学法[4]、溶胶-凝胶法[5]及雾化转化法[6]等。机械合金法制备过程较为简洁，将一定粒度的钼粉和铜粉按照一定比例混合均匀后放入球磨机中，在真空状态下球磨48 h，然后在油压机上模压成型，之后在1 050~1 450℃烧结1.5 h，这样就制备成了超细钼铜粉末；机械热化学法是利用MoO3和CuO 粉末制备成CuMoO4-MuO3前驱体，再将此前驱体粉末进行球磨、氢气还原等过程最终制备成Mo-Cu25%纳米复合粉末，过程比单纯的机械合金法复杂，但是可以得到尺寸更小、性能更优的钼铜合金；溶胶-凝胶法是利用七钼酸铵和硝酸铜反应，在氨性条件下制备成蓝色透明溶胶，烘干之后得到干凝胶，然后在400~600℃煅烧，将煅烧之后的产物在600~800℃进行氢气还原，即可得到钼铜粉体，此法适合实验室制备钼铜；雾化转化法是将凝胶通过雾化干燥的方式进行干燥，进而进行煅烧和氢还原，最终得到纳米钼铜。钼和铜的比例不同，得到的钼铜合金也不相同。钼铜中铜元素含量的测定主要有火焰原子吸收光谱法[7]、滴定法[8]、X射线荧光光谱法[9]及电解法[10]等。火焰原子吸收光谱法便捷，铜含量为0.001%~5%测定效果极佳；滴定法操作烦琐，效率低，不适用于大批量样品检测；X射线荧光光谱法可以测定钼铜合金中多种元素，但是仪器价格贵，成本高，使用受到限制。本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钼铜合金中铜含量，通过盐酸-硝酸溶解钼铜合金试样，操作简便，灵敏度高，结果准确，适用于实际生产中大批量钼铜合金的检测。

1 实验部分

1.1 主要设备和试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪：ICAP PRO X Duo 型，耐氢氟酸进样系统，美国Thermo Scientific；铜国家标准溶液：GBW E 082107，质量浓度1 000 μg/mL，北京国家钢铁材料测试中心；硝酸、盐酸、氢氟酸、硫酸都是分析纯；二次去离子水（电阻率超过1 MΩ·cm，25℃）；钼铜合金试样：MoCu（Mo70Cu30），西安瑞福莱钨钼金属材料有限公司；钼粉（wMo ≥99.98%），西安瑞福莱钨钼金属材料有限公司；氩气：纯度为 99.99%。

1.2 设备工作条件

RF 功率1 152 W；等离子体、辅助、雾化器气体流量分别为15、0.5、0.5 L/min；泵速45 r/min；积分时间30 s；水平观测。

1.3 试样处理方法

钼铜合金中铜元素含量较高，一般为 28%~32%，在保证试样均匀的前提下，取钼铜合金样品0.1 g，放进聚四氟乙烯烧杯，加入6 mL 盐酸溶液（1+1）和2 mL 硝酸溶解。样品充分溶解，溶液呈浅绿色，溶液颜色稳定后，移至100 mL 聚四氟乙烯容量瓶，水定容至标线，混匀。钼铜中含大量铜元素，直接测定效果不佳，需通过分取处理，10 mL 移液管移取10 mL 钼铜溶液到100 mL 聚四氟乙烯容量瓶里面，定容至标线，混匀备用。

1.4 校准曲线绘制

取钼粉基体0.1 g，参考1.3 实验方法溶解钼粉，待冷却移至100 mL 聚四氟乙烯容量瓶，用水定容至标线。再依次取10 mL 以上溶液添加到五支100 mL容量瓶中，依次添加铜标准溶液0、1、2、3、4 mL，所得溶液中铜质量分数为0、1%、2%、3%、4%。测定标准工作溶液中铜元素谱线强度，横坐标、纵坐标分别是溶液中铜含量（x，%）、光发射强度（y），绘制标准工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 样品溶解方法的选择

分别称取3 份钼铜（Mo-70-Cu-30）合金试样的屑状样品各0.10 g，分别采用盐酸–硝酸、硫酸–硝酸、硝酸–氢氟酸等3种溶解方式溶解。根据实验结果可知，用硫酸–硝酸进行样品溶解处理，需高温加热，样品无法充分溶解，有黑色沉淀，不能对其进行测定；用硝酸–氢氟酸进行样品溶解处理，依旧无法充分溶解，有黑色沉淀；将盐酸溶液（1+1）6 mL、硝酸3 mL 添加到样品中，低温加热，样品能够充分溶解，溶液澄清透亮，用盐酸–硝酸体系进行样品溶解处理。

2.2 分析谱线的确定

参考1.3实验方法，配制基体溶液与铜元素单标溶液，1.2仪器最佳条件下测定即可获取预先选择元素单标溶液全部分析谱线光谱图，谱线信号强度较弱出现在铜219.958、221.810 nm，灵敏度较低，且219.958 nm 谱 线 存 在 干 扰 元 素，铜324.754 nm 和 铜327.396 nm 谱线强度适中且没有其他元素干扰。

结合上述相关实验分析可知，以高信噪比、灵敏度适中、受干扰程度小原则对钼铜合金中铜元素最佳分析谱线加以选择[11-12]，即为324.754、327.396 nm。

2.3 基体干扰及校正

配制不含钼基体与含0.1 g 钼基体标准溶液，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜元素谱线强度，结果如表1所示。

表1 不同基体下Cu元素含量

由表1可知，在2条分析谱线下对不含钼基体和含有0.10 g 钼基体的标准溶液进行测定，铜的发射强度相差明显，说明钼基体的存在对铜元素的测定结果有不同程度的影响。另外，两组溶液的样品溶解条件与酸的用量需一致[13]。

2.4 线性方程、线性范围与定量限

ICP-AES 法检测时，试样取量对待测元素定量下限影响大[14]。各项元素定量下限满足测定范围下限，进行定量下限测定实验。取钼粉0.1 g，溶解定容分取之后，对空白试样溶液进行11次测定，计算相关元素测定结果标准偏差，元素定量限是10倍标准偏差，结果如表2所示。结合相关实验分析可知，方法检出限效果理想，测定范围内相关元素线性关系良好，测定要求达标。

表2 测量范围和定量限

2.5 精密度

参考1.3方法对钼铜合金试样进行处理，1.2仪器工作条件下进行11次测定，测定结果相对标准偏差都未超过2%，由此能够看出此方法精密度效果较为理想，如表3所示。

表3 精密度结果

2.6 加标回收试验

将不同量铜标准溶液依次添加到钼铜合金试样中，完成加标回收试验，铜元素加标回收率101.0%~101.5%，如表4所示。由此看出此方法测定结果可靠性、准确性可得到保障。

表4 加标回收试验结果

3 结束语

构建电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钼铜合金中铜元素含量分析方法，盐酸–硝酸溶解钼铜合金试样，谱线干扰实验确定铜元素最佳分析谱线，即为324.754、327.396 nm，基体干扰可用基体匹配法将其加以消除。此方法实际应用优势较为突出，主要体现在准确快速，测定实际生产钼铜合金样品铜元素效果较为理想。