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高温合金化学元素成分测定:电感耦合等离子体原子发射光谱法

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:表21-2 高温合金中基体元素、共存元素及试剂对Zn元素的光谱干扰(续)①Cr对Zn存在谱线干扰,干扰谱线Cr 206.149nm,干扰程度小。将获得的光谱扫描图形进行适当叠加放大处理,进一步研究各基体元素和共存元素、试剂空白溶液在分析谱线附近的光谱干扰情况。所研究的高温合金各牌号的基体元素、共存元素及试剂对分析元素Zn的光谱干扰情况见表21-4。

高温合金化学元素成分测定:电感耦合等离子体原子发射光谱法

1.光谱干扰研究试验溶液的配制

根据高温合金中各牌号的化学成分,配制了包括试剂空白溶液、基体元素溶液、共存元素溶液、分析元素溶液在内的光谱干扰研究单一试验溶液,各试验溶液的元素及其质量浓度见表21-1。

表21-1 光谱干扰试验溶液的元素及其质量浓度

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(续)

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2.各仪器光谱干扰试验及研究结果

(1)HJY公司的ACTIVA型ICP-AES发射光谱仪上高温合金基体元素和共存元素对分析元素Zn的光谱干扰 将表21-1中的单一元素光谱干扰试验溶液、试剂空白溶液在HJY公司ACTI-VA型ICP-AES发射光谱仪上Zn三条分析谱线波长处进行图形扫描,积分时间1s,获得以分析波长为中心、波长范围为0.309nm的光谱扫描图形。将获得的光谱扫描图形进行适当叠加放大处理,进一步研究各基体元素和共存元素、试剂空白溶液在分析谱线附近的光谱干扰情况。所研究的高温合金各牌号的基体元素、共存元素及试剂对分析元素Zn的光谱干扰情况见表21-2。

表21-2 高温合金中基体元素、共存元素及试剂对Zn元素的光谱干扰(HJY ACTIVA型发射光谱仪)

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(续)

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①Cr对Zn存在谱线干扰,干扰谱线Cr 206.149nm,干扰程度小。

谱图叠加数据表明:在Zn 213.856nm处,由于Ni元素对其谱线干扰严重(见图21-1),因此不能选择此线;在Zn 206.2nm处,由于Ta元素对其谱线干扰严重(见图21-2),因此含Ta的高温合金不能选择此线;Cr元素对其有谱线干扰和背景干扰(见图21-3),因此需要扣除背景或者对干扰元素进行匹配;在Zn 202.548nm处Ni、Cr元素对其均有谱线干扰(见图21-4、图21-5),因此需要对干扰元素进行匹配。

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图21-1 Ni元素对Zn 213.856nm谱线的干扰

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图21-2 Ta元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-3 Cr元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-4 Ni元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

(2)PE OPTIMA 3300型ICP-AES发射光谱仪上高温合金基体元素和共存元素对分析元素Zn的光谱干扰 将表21-1中的单一元素光谱干扰试验溶液、试剂空白溶液在PE OP-TIMA 3300型ICP-AES发射光谱仪上Zn三条分析谱线波长处进行图形扫描,积分方式自动1~5s,获得以分析波长为中心、波长范围为0.108nm的光谱扫描图形。将获得的光谱扫描图形进行适当叠加放大处理,进一步研究各基体元素和共存元素、试剂空白溶液在分析谱线附近的光谱干扰情况。所研究的高温合金各牌号的基体元素、共存元素及试剂对分析元素Zn的光谱干扰情况见表21-3。

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图21-5 Cr元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

表21-3 高温合金中基体元素、共存元素及试剂对Zn元素的光谱干扰(PE OPTIMA型发射光谱仪)

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(续)

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谱图叠加数据表明:在Zn 213.856nm处,由于Ni元素对其谱线干扰严重(见图21-6),因此不能选择此线;在Zn 206.2nm处,由于Ta元素对其谱线干扰严重(见图21-7),Cr元素对其有谱线干扰和背景干扰(见图21-8),Ni、Co元素对其有背景干扰(见图21-9、图21-10),因此不能选择此线;在Zn202.548nm处,Ni、Cr、Co元素对其均有谱线干扰和背景干扰(见图21-11、图21-12、图21-13),Nb元素对其有谱线干扰(见图21-14),因此也不能选择此线。

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图21-6 Ni元素对Zn 213.856nm谱线的干扰

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图21-7 Ta元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-8 Cr元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-9 Ni元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-10 Co元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-11 Ni元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

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图21-12 Cr元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

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图21-13 Co元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

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图21-14 Nb元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

(3)Thermo IRIS IntrepidⅡ型ICP-AES发射光谱仪上高温合金基体元素和共存元素对分析元素Zn的光谱干扰 将表21-1中的单一元素光谱干扰试验溶液、试剂空白溶液在Thermo IRIS IntrepidⅡ型ICP-AES发射光谱仪上Zn三条分析谱线波长处进行图形扫描,积分时间紫外区10s、可见光区5s,获得以分析波长为中心、波长范围为0.120nm的光谱扫描图形。将获得的光谱扫描图形进行适当叠加放大处理,进一步研究各基体元素和共存元素、试剂空白溶液在分析谱线附近的光谱干扰情况。所研究的高温合金各牌号的基体元素、共存元素及试剂对分析元素Zn的光谱干扰情况见表21-4。

表21-4 高温合金中基体元素、共存元素及试剂对Zn元素的光谱干扰(Thermo IRIS型发射光谱仪)

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谱图叠加数据表明:在Zn 213.856nm处,由于Ni元素对其谱线干扰严重(见图21-15),因此不能选择此线;在Zn 206.2nm处,由于Ta元素对其谱线干扰严重(见图21-16),因此含Ta的高温合金不能选择此线;Cr元素对其有背景干扰(见图21-17),因此需要扣除背景或者对干扰元素进行匹配;在Zn 202.548nm处Ni、Cr元素对其均有谱线干扰(见图21-18、图21-19),因此需要对干扰元素进行匹配,并可以对谱线的峰位置和扣背景位置进行调整。

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图21-15 Ni元素对Zn 213.856nm谱线的干扰

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图21-16 Ta元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-17 Cr元素对Zn 206.2nm谱线的干扰

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图21-18 Ni元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

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图21-19 Cr元素对Zn 202.548nm谱线的干扰

比较三台仪器的谱图可以看出:由图21-1、图21-6、图21-15可以看出,在Zn213.856nm处,Ni和Zn谱线完全重叠,三台仪器此线均不可用;由图21-2、图21-7、图21-16可以看出,在Zn 206.200nm处,Ta和Zn谱线基本重叠,波长差均小于带宽,对于含Ta的高温合金三台仪器此线均不可用;由图21-3、图21-8、图21-17可以看出,在Zn206.2nm处,HJY ULTIMAⅡC和Thermo IRIS两台发射光谱仪上,Cr对Zn仅有背景干扰,而在PE OPTIMA 3300型发射光谱仪上,Cr对Zn不仅有背景干扰,Cr峰的侧翼干扰还很严重,虽然波长差大于带宽,谱线可分辨,但是含量为0.10%的Zn溶液的强度为159.4,而含量为20%的Cr溶液的强度为117.4,相差不大,因此无法在PE OPTIMA 3300型发射光谱仪上用Zn 206.2nm谱线测定高温合金中含量为0.01%~0.10%的Zn元素;由图21-4、图21-11、图21-18可以看出,在Zn 202.548nm处,HJY ULTIMAⅡC和Thermo IRIS两台仪器上Ni和Zn波长差大于带宽,谱线可分辨,而在PE OPTIMA仪器上,Ni和Zn波长差小于带宽,谱线不可分辨,因此无法在PE OPTIMA用Zn 202.548谱线测定高温合金中含量为0.01%~0.10%的Zn元素。

(4)各仪器对Zn元素的光谱干扰研究小结 将表21-2~表21-4中各型号仪器的光谱干扰情况进行总结,并结合高温合金中共存元素的最高含量,归纳出高温合金中Zn元素各分析谱线的光谱干扰结论,结果见表21-5。

表21-5 各仪器对Zn元素的光谱干扰研究小结

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由表21-5可以看出:PE OPTIMA仪器在Zn 202.548nm、Zn 206.2nm和Zn 213.856nm三条谱线均干扰严重,因此下文不考虑用PE OPTIMA仪器进行高温合金中含量为0.01%~0.10%Zn元素的测量;HJY ACTIVA和Thermo IRIS仪器在分析谱线Zn 213.856nm处,基体元素Ni的发射谱线与此分析线完全重叠,不能用Zn 213.856nm进行镍基、铁镍基高温合金中Zn元素的分析;在HJY AC-TIVA和Thermo IRIS两个型号的仪器上,在分析谱线Zn 206.2nm处,共存元素Ta的发射谱线严重干扰此分析线,不能用Zn 206.2nm对含Ta的高温合金中Zn元素进行分析,不含Ta的高温合金扣除Cr的背景干扰后可进行含量为0.01%~0.10%Zn元素的的测定;在分析谱线Zn 202.548nm处,Ni、Cr匹配后可以进行高温合金中含量为0.01%~0.10%Zn元素的测定。

HJY公司ULTIMAⅡC型ICP-AES发射光谱仪比HJY公司ACTIVA型ICP-AES发射光谱仪分辨能力更强,且与HJY公司ACTIVA型ICP-AES发射光谱仪相同,在160~450nm范围分辨率一致,因此适用于HJY ACTIVA仪器的谱线均适用于HJY ULTIMAⅡC型仪器。

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