ICP-AES法测定铝及铝合金中多种元素含量

1.方法提要

根据铝及铝合金的类型和元素的含量，采用以下两种方法分解试样：盐酸和过氧化氢分解试样；氢氧化钠分解试样。使用ICP电感耦合等离子发射光谱仪，于各元素对应的波长处测量其质量浓度。

本方法适用于铝及铝合金中铁、铜、镁、锰、镓、钛、钒、铟、锡、铋、铬、锌、镍、镉、锆、铍、铅、硼、硅、锶含量的测定，测量范围见表3-18。

表3-18 各元素测量范围

2.试剂

1）过氧化氢（1.10g/mL）。

2）盐酸（1.19g/mL）：优级纯。

3）硝酸（1.42g/mL）：优级纯。

4）氢氟酸（1.14g/mL）：优级纯。

5）盐酸（1+1）。

6）硝酸（1+1）。

7）硫酸（1+4）。

8）混合酸：3份盐酸（1+1）和1份硝酸（1+1）混合。

9）氢氧化钠溶液（400g/L）。

10）铝基体溶液（20mg/mL）：称取20.00g经过酸洗的高纯铝[w（Al）≥99.999%]置于1000mL烧杯中，盖上表面皿，分数次加入300mL盐酸（1.19g/mL），待剧烈反应停止后，缓慢加热至完全溶解，滴加数滴过氧化氢（1.10g/mL），煮沸几分钟以分解过量过氧化氢，冷却，将溶液移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。

11）铁、铜、镁、锰、镓、钛、钒、铟、锡、铋、铬、锌、镍、镉、锆、铍、铅、硼、硅、锶元素标准溶液（1000μg/mL、500μg/mL、100μg/mL、50.0μg/mL、10.0μg/mL）。

3.仪器

（1）电感耦合等离子体发射光谱仪测定条件 参见表3-11。

（2）元素分析线选择（推荐） 各元素分析线见表3-19。

表3-19 各元素分析线

（3）精密度要求

1）短期精密度要求：连续测量待测元素标准溶液的绝对强度或相对强度10次，计算测量的相对标准偏差（RSD）。通常对质量浓度为5～10μg/mL的溶液，要求其相对标准偏差一般不超过1.0%。

2）长期精密度要求：每隔20min测量待测元素标准溶液的绝对强度或相对强度10次，计算测量的相对标准偏差（RSD）。通常对质量浓度为5～10μg/mL的溶液，要求其相对标准偏差一般不超过2.0%。

（4）分辨率要求 仪器在200nm处光谱分辨率应小于0.01nm。

4.分析步骤(www.xing528.com)

（1）试样量 根据待测元素含量按表3-20或表3-21称取试样（精确至0.0001g）。

表3-20 试样量以及稀释体积（一）

表3-21 试样量以及稀释体积（二）

（2）试样的处理

1）溶样方法Ⅰ（盐酸和过氧化氢分解试样）：本方法适用于硅的质量分数小于0.50%的铝及铝合金中铁、铜、镁、锰、镓、钛、钒、铟、锡、铋、铬、锌、镍、镉、锆、铍、铅、硼、锶的测定。

按表3-20称取试样置于250mL烧杯中，盖上表面皿，加入25mL混合酸，待剧烈反应停止后，低温加热分解，加入1mL过氧化氢（1.10g/mL）至试样完全溶解，煮沸分解过量过氧化氢，冷却至室温。当硅的质量分数大于0.50%时，若出现不溶残渣，则将该试液过滤于相应体积的容量瓶中，洗涤残渣。将残渣和滤纸置于铂坩埚中灰化（勿让滤纸燃烧），然后在800℃灼烧5min，冷却，加入5mL氢氟酸（1.14g/mL），并逐滴加入硝酸（1+1）至溶液清亮，加热蒸发至干，冷却，用5mL盐酸（1+1）溶解残渣，将该试液合并于原滤液中，稀释至刻度，混匀。

2）溶样方法Ⅱ（氢氧化钠分解试样）：本方法适用于铝及铝合金中硅的测定。

按表3-21称取试样置于100mL烧杯中，加入25mL混合酸，待剧烈反应停止后，低温加热溶解完全，冷却至室温后，移入相应体积的容量瓶中，用水稀释到刻度，混匀。

（3）校准曲线的绘制

1）以标准溶液绘制校准曲线：根据试液中铝的含量，移取适量的铝基体溶液置于相应容量瓶中，加入适量的待测元素标准溶液，稀释至刻度，混匀。

注意：标准曲线溶液酸度与试液酸度要基本一致，以不加标准溶液的试液作为空白溶液，待测元素含量在所作标准曲线范围内，系列标准溶液的数量一般取3～5个。

2）以标准物质绘制校准曲线：称取数个与被测试样相同量的同类标准物质，一般取4个以上测量点，其含量尽可能呈梯度分布，并覆盖被测元素的含量，然后按“试样的处理”进行操作。

（4）测量

1）仪器的准备：开启ICP光谱仪，预热1h以上，按操作说明对仪器工作条件进行优化，选择合适的分析条件。按下点火键，点火后确认仪器运行参数在确认范围内，雾化系统及等离子火焰工作正常，稳定30min。

2）校准曲线的绘制及试样的测定：在ICP光谱仪上，于各元素选定的波长处，测量校准曲线各校准溶液的光谱强度，在每次吸入不同的校准溶液之间吸入去离子水。当校准曲线线性r≥0.999时，进行试样的测定（重复2次或3次），在试样测定的间隙也要吸入去离子水，检查各测定元素谱线的背景并在适当的位置进行背景校正，由计算机自动给出各测定元素的质量浓度。

5.结果计算

使用ICP发射光谱仪，绘制标样溶液曲线，当校准曲线线性r≥0.999时，进行试样测定，根据光强度和浓度的关系计算机自动给出样品中各元素的质量浓度。

各待测元素的质量分数的计算公式为

式中 ρ——自校准曲线上查得被测元素的质量浓度（μg/mL）；

ρ₀——自校准曲线上查得空白试验溶液中被测元素的质量浓度（μg/mL）；

V——测定试液的体积（mL）；

f——稀释系数；

m——试样的质量（g）。