ICP-AES法测定镁合金中钆含量

赵建峰，钱亚锋，孙志阳

(国家镁及镁合金产品质量监督检验中心，河南 鹤壁 458030)



ICP-AES法测定镁合金中钆含量

赵建峰，钱亚锋，孙志阳

(国家镁及镁合金产品质量监督检验中心，河南 鹤壁 458030)

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁合金中钆的含量。用25 mL盐酸(1+1)溶解样品，放在加热板上滴入若干滴过氧化氢，冷却后，定容于100 mL容量瓶中，在最佳分析谱线342.247 nm处进行测定。结果表明：钆的线性范围为1～100 μg/mL，线性相关系数≥0.9998；加标回收率为99%～101.5%，测定值的相对标准偏差(n=11)为0.70%～1.11%；ICP-AES法测定结果与X射线荧光光谱法所测得的结果基本一致，ICP-AES可用于镁合金中高含量钆的测定。

镁合金；ICP-AES法；钆

稀土镁合金具有耐高温和高强度等特点，在汽车工业、航空航天、通讯电子等领域对高品质高性能镁合金具有更大需求。镁钆系合金具有较好的力学性能，但还需要进一步的探索与研究，使其能在一定程度上满足飞机、火箭、导弹、汽车、电子产品等材料对轻量化、高强度、高减震、耐高温等性能的要求[1-2]，其中各元素含量对性能的影响尤为重要。

Mg-Gd-Y稀土合金的应用逐步成熟，而对于镁合金的化学分析方法，在国家标准[3]中仅仅针对成形的产品成分有相应的规定。电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)与传统湿法分析相比具有快速、稳定性好、准确度高等特点，在镁及镁合金产品成分分析中发挥重要作用，但对于钆元素的测试在标准中未得到体现，因此通过对镁及镁合金产品的钆元素检测，以探究ICP-AES法的线性、准确度及精密度等。

X射线荧光光谱法[4]一种方便快速、准确可靠的分析方法。该法的优点是灵敏度高,谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3～5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳。主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。

1 实 验

1.1 仪器及主要工作参数

ICAP6300型ICP-AES，美国Thermofisher公司(RF功率: 1150 W; 等离子气流量: 15 L/min; 载气流量:0.7 L/min; 辅助气流量: 0.5 L/min; 样品提升 量：1.5 mL/min；垂直观测高度: 15 mm)；S8 TIGER，X射线荧光光谱仪：布鲁克AXS公司。

1.2 试剂及标准贮存溶液

盐酸、过氧化氢(30%)均为优级纯；所用水为up水。

钆标准溶液：准确称取光谱纯的稀土氧化物，置于500 mL烧杯中，加入20 mL盐酸 和0.5 mL过氧化氢，加热至稀土氧化物完全溶解后，定容至1000 mL容量瓶中，配制成1000 μg/mL母液，依据所需要的浓度进行逐级稀释。

1.3 工作曲线

称取0.1000 g(精确至0.0001 g)镁基体(99.999%)于250 mL烧杯中，加入25 mL盐酸(1+1)，进行完全溶解，放在加热板上加热并滴入若干滴过氧化氢，等气泡消失后，取下烧杯冷却至室温，转移至100 mL容量瓶中，配制元素的工作曲线，表1为元素浓度。

表1 标准溶液浓度

Table 1 Concentration of standardized solution (μg/mL)

经测定，两条标准曲线的线性系数均≥0.9998。

1.4 试样溶液的制备

称取 0.1000 g(精确至0.0001 g)试样于250 mL烧杯中，加入25 mL盐酸(1+1)，进行溶解完全，放在加热板上滴入若干滴过氧化氢。冷却后，定容于100 mL容量瓶中。

2 结果与讨论

2.1 工作条件的选择

功率、观测高度、雾化气流速在ICP-AES光谱法中必须具有适合的实验参数，是影响分析测试的关键因素。一般情况下，增大高频功率使谱线增强，背景也增大；降低功率可获得较大的信背比，但基体影响严重[5-6]，因此依据试验要求选取1150 W作为功率测试条件。在此基础上进行综合调试，将等离子气流量15 L/min、雾化气流量0.7 L/min、辅助气流量0.5 L/min、垂直观测高度15 mm最终测试条件，可以获得较好谱线强度及信背比。

2.2 分析线的选择

由于GB/T13748.20-2009不存在钆含量分析线的测定说明，另外钆元素在ICP-AES测试中分析谱线也较多，因此对钆分析线 310.050、350.47、335.862、336.223、342.247、364.619 nm 分别测定相对强度。结果显示，在分析测试中，谱线谱峰对称、谱线稳定、左右背景平坦、灵敏度适中、干扰少，因此将342.247 nm作为分析谱线。

2.3 准确度及精密度实验

由于没有含钆分量的镁合金标准物质，为了验证该方法的准确度就需要进行加标回收试验的测定。选取四个含有钆元素的镁合金样品，分别加入不同量的钆标准溶液，按试验方法单独测定，结果见表2。

将含有钆元素的镁合金样品用酸进行处理，制备成溶液，重复测定11次，计算出相对标准偏差，列入表3。

表2 加料回收实验结果

表3 精密度结果

结果显示，表2中钆元素的加标回收实验较好，回收率在99%～101.5%之间，表3钆元素的精密度实验结果也较好，RSD为0.70%～1.11%，符合实验要求。

2.4 对照实验

同四种样品用本方法测定与用X射线荧光光谱法测定[7]，表4为对照结果。

表4 不同方法分析结果对照

将ICP-AES 法所测得的结果与X 射线荧光光谱法所测得的结果进行对比，表4显示两种方法测定结果基本一致，说明ICP-AES法的测试稳定性及准确性都比较高。由于GB/T13748.20-2009中未对镁合金中钆元素的含量进行说明与修饰，ICP-AES 法可通过对大量样品的重复性与再现性的测定，同时可以经过大量的比对试验来对镁合金中钆元素的含量范围进行补充与完善，因此ICP-AES可用于镁合金中高含量钆的测定。

3 结 论

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁合金中钆的含量。用25 mL盐酸(1+1)溶解样品，放在加热板上滴入若干滴过氧化氢，冷却后，定容于100 mL容量瓶中，在最佳分析谱线342.247 nm处进行测定。结果表明：钆的线性范围为1～100 μg/mL，线性相关系数≥0.9998；加标回收率为99%～101.5%，测定值的相对标准偏差(n=11)为0.70%～1.11%；ICP-AES法测定结果与X 射线荧光光谱法所测得的结果基本一致，ICP-AES可用于镁合金中高含量钆的测定。

[1] 胡耀波,邓娟,赵冲,等. 稀土 Mg-Gd 系合金的研究现状与展望[J]. 材料导报,2010,24(12):95-99.[2] 王津,李沁,谢湘娜. ICP-AES法测定镁合金中的钐、镝、钬、钆、锑、铋、锡[J]. 材料研究与应用,2012,6(4):286-290.

[3] 国家标准GB/T13748.20-2009镁及镁合金化学分析方法第20部分:ICP-ASE测定元素含量[M].

[4] 江祖成，蔡汝秀，张华山.稀土元素分析化学.2版[M].北京:科学出版社,2000.

[5] 邱德仁. 原子光谱分析[M]. 上海：复旦大学出版社，2002：196-210.

[6] 郝丽萍,覃广河,马兰,等. ICP-AES法测定钆镁合金中钆含量[J]. 兵器材料科学与工程,2015,38(3):128-130.

[7] 王东杰,许涛,李梅,等. ICP-AES法同时测定钐钴合金中的钐、钴、铜、铁、锆和钆量[J]. 稀土，2012,33(5):76-78.

Determination of Gd in Magnesium by ICP-AES

ZHAOJian-feng,QIANYa-feng,SUNZhi-yang

(National Centre for Quality Supervision Inspection of Magnesium and Magnesium Alloy Production,Henan Hebi 458030, China)

Determination of Gd in magnesium by ICP-AES was illuminated. The samples were dissolved by hydrochloric acid, several drops of hydrogen peroxide were put in the being heated samples, after cooling the samples were fixed in the 100 mL capacity bottle and the determination was carried out in the optimum analytical spectral line 342.247 nm. Results showed that detection limit of element was between 1～100 μg/mL while linear correlation coefficient was no less than 0.9998. The recovery of experimental method was between 99%～101.5% and the relative precision was between 0.70%～1.11%. The measurement results conformed that X-ray fluorescence spectrometry and ICP-AES can be used for the determination of high content of Gd in magnesium alloy.

magnesium; ICP-AES; Gd

赵建峰，男，硕士研究生；主要从事镁及镁合金产品化学分析。

O657.31

A

1001-9677(2016)020-0099-03