楊海嬌 駱 坤 趙永莉

(共享裝備股份有限公司 檢測中心(寧夏先進鑄造技術(shù)重點實驗室),銀川 750021)

前言

球化劑是為獲得球狀石墨鑄鐵而加入鐵液內(nèi)的某些金屬或合金，是球墨鑄鐵中必不可少的鑄造原輔材料。球化劑中有效的球化元素有Mg、稀土元素和Ca等，稀土能促進鎂合金的球化效果(球化率和球的圓整度)，而球化劑中稀土元素的測定多是采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，如球化劑中稀土總量采用EDTA滴定法、草酸鹽稱量法、偶氮氯膦Ⅲ光度法等[1-3]，這些方法操作復(fù)雜，檢測周期長，且只能測定稀土總量，不能進行單元素測定。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有靈敏度高、精密度好、檢出限低、可進行多元素同時測定等優(yōu)點，實際操作性強，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠[4-5]。本文建立了ICP-AES法同時測定球化劑中主要稀土元素鑭、鈰、釔，是一種準(zhǔn)確、快速、有效的方法。

1 試驗部分

1.1 主要試劑

硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸均為優(yōu)級純，實驗用水為超純水。

鑭、鈰、釔標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1 000 μg/mL，購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；

1.2 儀器及工作參數(shù)

儀器采用Optima 8000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國PE公司)。

ICP-AES測定條件見表1。

表1 ICP-AES工作參數(shù)

1.3 實驗方法

稱取0.1 g樣品(精確至0.000 1 g)，置于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，滴加少量水潤濕后，加入10 mL硝酸，用塑料管小心滴加約5 mL氫氟酸，至激烈反應(yīng)停止，加入5 mL鹽酸，緩慢加熱至試樣溶解完全。加約8 mL高氯酸，200 ℃左右加熱至冒高氯酸煙，用水沖洗杯壁，繼續(xù)蒸發(fā)冒煙至近干，加20 mL鹽酸(1+3)，溶解鹽類，冷卻至室溫。將溶液移入500 mL容量瓶中，用水定容。

稱取適量高純鐵(>99.98%)，隨同試樣做空白實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 非光譜干擾

引入無機酸可使溶液的吸入速率及譜線強度減弱，其中硝酸<鹽酸<高氯酸<硫酸<磷酸。所以在實驗中，硝酸、鹽酸因其黏度小、表面張力小、霧化效率高可作為消除霧化去溶干擾的最佳選擇。在溶樣試樣時，以硝酸、鹽酸為主，避免采用硫酸、磷酸[6]。

由于鐵基體的存在使得待測元素譜線背景強度增加，采用基體匹配的方法[7]來消除基體干擾。球化劑中鐵基體的含量一般在40%～50%，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入相應(yīng)量的鐵基體來繪制工作曲線以消除干擾。

2.2 光譜干擾及分析線的選擇

通過對試樣中鑭、鈰、釔元素的多條譜線、強度和共存元素干擾情況的分析，最終選擇了檢出限低、光譜干擾小或光譜干擾已被扣除的譜線作為最佳測定譜線。元素譜線干擾情況見表2。

2.3 校準(zhǔn)曲線

分別稱取0.05 g高純鐵(>99.98%)5份于250 mL聚四氟乙烯燒杯中，按照上述實驗方法進行處理，溶解完畢后轉(zhuǎn)移至容量瓶中，向容量瓶中加入一定量的La、Ce、Y標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容后得到與樣品溶液含有相同量鐵基體的校準(zhǔn)溶液系列，加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度見表3。

使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，以各待測元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，測定的發(fā)射強度為縱坐標(biāo)，擬合La、Ce、Y元素的校準(zhǔn)曲線。

表3 待測元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液濃度

2.4 精密度實驗

對同一個球化劑試樣分別進行5次分析測定，對測定結(jié)果計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD[8]，見表4，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7%～8.6%(n=5)，結(jié)果可靠。

2.5 加標(biāo)回收實驗

為評估方法的準(zhǔn)確性，對球化劑試樣進行加標(biāo)回收試驗，試驗結(jié)果見表5，加標(biāo)回收率在97%～100%，說明此方法具有較高的準(zhǔn)確度。

表4 精密度實驗結(jié)果

表5 加標(biāo)回收實驗結(jié)果

3 結(jié)論

綜上所述，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法用于檢測球化劑中La、Ce、Y元素含量的研究，加標(biāo)回收率在97%～100%的可接受范圍內(nèi)，精密度實驗取得了滿意的結(jié)果，確定了該實驗方法的可行性和結(jié)果的準(zhǔn)確性。相比傳統(tǒng)化學(xué)檢測分析方法，應(yīng)用ICP-AES法準(zhǔn)確、快速地測定球化劑中的稀土元素，操作簡單，大幅提高了工作效率，對球化劑的成分起到監(jiān)控作用，對生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。