[發明專利]測定純錸中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦元素含量的方法

有效

• 申請號: 201310553392.X
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103575725A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 李帆;楊春晟;葉曉英;王榮
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

1.一種測定純錸中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦元素含量的方法，其特征在于：

一、該方法在測定過程中使用的試劑為：

鹽酸I，密度為1.19g/mL，優級純以上；

鹽酸II，1+1，鹽酸I與水按體積比1：1混合而成；

硝酸I，密度為1.42g/mL，優級純以上；

硝酸II，1+1，硝酸I與水按體積比1：1混合而成；

氫氟酸，密度為1.15g/mL，優級純以上；

鋁標準溶液I，質量-體積濃度是1.00mg/mL，制備方法是準確稱取0.5000g純鋁，其質量分數不小于99.95%，置于250mL燒杯中，加入20～60mL鹽酸II，加熱溶解，待劇烈反應后，加入1～4mL硝酸I，加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻；

鋁標準溶液II，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是移取20.00mL鋁標準溶液I于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鋁標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL鋁標準溶液II于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鋁標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL鋁標準溶液III于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鈣標準溶液I，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是稱取0.1249g預先烘烤并在干燥器中冷卻至室溫的光譜純碳酸鈣于150mL燒杯中，加入10～30mL鹽酸II，加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，補加20～60mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻，所述烘烤的溫度為100℃～110℃，時間為1～2h；

鈣標準溶液II，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL鈣標準溶液I于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鈣標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL鈣標準溶液II于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鈣標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL鈣標準溶液III于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鎘標準溶液I，質量-體積濃度是1.00mg/mL，制備方法是準確稱取0.5000g純鎘，其質量分數不小于99.95％，置于250mL燒杯中，加入20～60硝酸II，加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，補加10～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

鎘標準溶液II，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是移取20.00mL鎘標準溶液I于200mL容量瓶中，加入5～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

鎘標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL鎘標準溶液II于200mL容量瓶中，加入5～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

鎘標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL鎘標準溶液III于200mL容量瓶中，加入5～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

銅標準溶液I，質量-體積濃度是1.00mg/mL，制備方法是準確稱取0.5000g純銅，其質量分數不小于99.95％，置于250mL燒杯中，加入20～40mL硝酸II，低溫加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，補加10～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻。

銅標準溶液II，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是移取20.00mL銅標準溶液I于200mL容量瓶中，加入5～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

銅標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL銅標準溶液II于200mL容量瓶中，加入5～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

銅標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL銅標準溶液III于200mL容量瓶中，加入5～30mL硝酸I，用水稀釋至刻度，混勻；

鎂標準溶液I，質量-體積濃度是1.00mg/mL，制備方法是準確稱取0.5000g純鎂，其質量分數不小于99.95%，置于250mL燒杯中，加入20～60mL鹽酸II，加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻；

鎂標準溶液II，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是移取20.00mL鎂標準溶液I于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鎂標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL鎂標準溶液II于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鎂標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL鎂標準溶液III于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

錳標準溶液I，質量-體積濃度是1.00mg/mL，制備方法是準確稱取0.5000g純錳，其質量分數不小于99.95％，置于250mL燒杯中，加入20～60mL鹽酸II，加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻；

錳標準溶液II，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是移取20.00mL錳標準溶液I于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

錳標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL錳標準溶液II于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

錳標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL錳標準溶液III于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

鈦標準溶液I，質量-體積濃度是1.00mg/mL，制備方法是準確稱取0.5000g純鈦，其質量分數不小于99.95％，置于150mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10～30mL鹽酸II、1～4mL氫氟酸，加熱至溶解完全，加入1～4mL硝酸I，混勻，冷卻后移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，將溶液貯存于塑料瓶中。

鈦標準溶液II，質量-體積濃度是0.10mg/mL，制備方法是移取20.00mL鈦標準溶液I于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻，將溶液貯存于塑料瓶中；

鈦標準溶液III，質量-體積濃度是0.01mg/mL，制備方法是移取20.00mL鈦標準溶液II于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻，將溶液貯存于塑料瓶中；

鈦標準溶液IV，質量-體積濃度是1.0μg/mL，制備方法是移取20.00mL鈦標準溶液III于200mL容量瓶中，加入10～30mL鹽酸II，用水稀釋至刻度，混勻；

二、該方法的測定過程的步驟是：

⑴試樣按照GB/T?20066的要求進行取樣和制樣，稱取0.1～5.0g試樣，精確至0.0001g；

⑵制備試樣溶液

將試樣置于100mL燒杯中，加入1～4mL硝酸II，待劇烈反應停止后，反復加入1～4mL硝酸II，待不再有劇烈反應后，低溫加熱至樣品溶解完全，冷卻后移入50mL容量瓶，用水稀釋至刻度，混勻。

⑶制備工作曲線溶液：

稱取同一試樣2～8份，按步驟⑵的方式進行樣品溶解，溶解完全后移入數個相應50mL容量瓶，根據預先得知的試樣中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的含量范圍，在各容量瓶中加入不同體積數的鋁標準溶液I或鋁標準溶液II或鋁標準溶液III或鋁標準溶液IV、不同體積數的鈣標準溶液I或鈣標準溶液II或鈣標準溶液III或鈣標準溶液IV、不同體積數的鎘標準溶液I或鎘標準溶液II或鎘標準溶液III或鎘標準溶液IV、不同體積數的銅標準溶液I或銅標準溶液II或銅標準溶液III或銅標準溶液IV、不同體積數的鎂標準溶液I或鎂標準溶液II或鎂標準溶液III或鎂標準溶液IV、不同體積數的錳標準溶液I或錳標準溶液II或錳標準溶液III或錳標準溶液IV、不同體積數的鈦標準溶液I或鈦標準溶液II或鈦標準溶液III或鈦標準溶液IV，使各容量瓶中的鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的含量為得知的試樣中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦含量的0～10倍，用水稀釋至刻度，混勻，以其中加入分析元素標準溶液體積數為“零”的溶液作為“零”濃度工作曲線溶液，其他加入分析元素標準溶液體積數不為“零”的溶液作為“非零”濃度工作曲線溶液，以上溶液作為工作曲線溶液；

(4)制備空白工作曲線溶液

在2～8個100mL燒杯中，加入與步驟⑵相同量硝酸II，與步驟⑵同步加熱，冷卻后移入數個相應50mL容量瓶，根據預先得知的試劑空白中的中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的含量范圍，在各容量瓶中加入不同體積數的鋁標準溶液III或鋁標準溶液IV、不同體積數的鈣標準溶液III或鈣標準溶液IV、不同體積數的鎘標準溶液III或鎘標準溶液IV、不同體積數的銅標準溶液III或銅標準溶液IV、不同體積數的鎂標準溶液III或鎂標準溶液IV、不同體積數的錳標準溶液III或錳標準溶液IV、不同體積數的鈦標準溶液III或鈦標準溶液IV，使各容量瓶中的鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的含量為預先得知的試劑空白中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦含量的0～10倍，用水稀釋至刻度，混勻，以其中加入分析元素標準溶液體積數為“零”的溶液作為“零”濃度空白工作曲線溶液，其他加入分析元素標準溶液體積數不為“零”的溶液作為“非零”濃度空白工作曲線溶液，以上溶液作為空白工作曲線溶液；

(5)測量試劑空白中分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的質量濃度

用電感耦合等離子體原子發射光譜儀在各分析元素的分析波長λ₀：Al?394.401nm、Ca?393.366nm、Cd?326.106nm、Cu?327.396nm、Mg?280.270nm、Mn?279.827nm、Ti?337.280nm處用步驟（4）中“零”濃度空白工作曲線溶液和“非零”濃度空白工作曲線溶液進行分析波長λ₀掃描，分別得到各分析元素的“零”濃度空白工作曲線溶液和“非零”濃度空白工作曲線溶液的分析波長λ₀譜圖，并將同元素的兩份分析波長λ₀譜圖在分析元素的分析波長λ₀處同時顯示，得到各分析元素的分析波長λ₀譜圖疊加圖，疊加圖在分析波長λ₀兩側的背景同時處于平坦狀態時，背景處于平坦狀態指在分析波長λ₀兩側波長為0.01nm范圍內的譜線強度波動小于5%，譜線強度波動指譜線強度極差除以譜線強度平均值小于5%，在平坦狀態的背景處任意選擇一點作為此分析元素的背景點；

依次測量空白工作曲線溶液中分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦在各自分析波長λ₀和背景點的譜線強度，用分析波長λ₀處的譜線強度減去背景點的譜線強度即為凈強度，橫坐標用空白工作曲線溶液中分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的質量濃度，縱坐標用分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的空白工作曲線溶液的相應凈強度，繪制各分析元素的空白溶液的標準加入工作曲線，根據標準加入法原理反推計算出空白工作曲線溶液中該空白試劑溶液各分析元素的質量濃度ρ_空白；

(6)測量試樣中分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的表觀質量濃度

用電感耦合等離子體原子發射光譜儀在各分析元素的分析波長λ₀：Al?394.401nm、Ca?393.366nm、Cd?326.106nm、Cu?327.396nm、Mg?280.270nm、Mn?279.827nm、Ti?337.280nm處用步驟（3）中“零”濃度工作曲線溶液和“非零”濃度工作曲線溶液進行分析波長λ₀掃描，分別得到各分析元素的“零”濃度工作曲線溶液和“非零”濃度工作曲線溶液的譜線譜圖，并將同元素的兩份譜線譜圖在分析元素的分析波長λ₀處同時顯示，得到各分析元素的分析波長λ₀譜圖疊加圖，疊加圖在分析波長λ₀兩側的背景同時處于平坦狀態時，背景處于平坦狀態指在分析波長λ₀兩側波長為0.01nm范圍內的譜線強度波動小于5%，譜線強度波動指譜線強度極差除以譜線強度平均值小于5%，在平坦狀態的背景處任意選擇一點作為此分析元素的背景點；

依次測量工作曲線溶液中分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦在各自分析波長λ₀和背景點的譜線強度，用分析波長λ₀處的譜線強度減去背景點的譜線強度即為凈強度，橫坐標用工作曲線溶液中分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的質量濃度，縱坐標用分析元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦的工作曲線溶液的相應凈強度，繪制各分析元素的工作曲線溶液的標準加入工作曲線，根據標準加入法原理反推計算出工作曲線溶液中試樣的各分析元素的表觀質量濃度ρ_表觀。

(7)計算試樣中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳、鈦的百分含量

按下式計算試樣中元素鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳、鈦的質量百分數w,數值以%表示：

式中：

ρ_表觀——工作曲線溶液中試樣包含的鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳、鈦的質量濃度，單位為μg/mL；

ρ_空白——試劑空白溶液中包含的鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳、鈦的質量濃度，單位為μg/mL；

V——工作曲線溶液體積，單位為mL；

m——稱取的試樣質量，單位為g；

上述低溫加熱的溫度范圍為50～200℃。

2.根據權利要求1所述的測定純錸中鋁、鈣、鎘、銅、鎂、錳和鈦含量的方法，其特征在于：電感耦合等離子體發射光譜儀的工作條件及分析線如下：入射功率0.95～1.4KW；反射功率<20W；冷卻氣流量12～20L/min；樣品提升量1.0～1.5mL/min；積分時間1～10s；元素分析線Al?394.401nm、Ca?393.366nm、Cd?326.106nm、Cu?327.396nm、Mg?280.270nm、Mn?279.827nm、Ti?337.280nm。