金属材料化学分析方法现状及发展趋势

文/李岱纳（宁波市鄞州区质量检测中心）

在基础合金材料之中，硅、锰、碳、钾、磷、硫等均为重要元素，能够对材料产生较大影响，如果要对金属材料性能进行有效掌握，需要首先明确元素含量，并以此为基础，对性能更加良好的金属材料进行研发，所以需要深入探究金属材料化学分析方法。

一、重量分析法

重量分析法属于经典的定量分析方法，出现及应用时间较早，当前技术基本发展成熟，应用该方法原理为，采用一定化学反应的方式，将材料待测组分与试样中的其他组分通过沉淀，气化、电解、萃取等方法分离，即可对其中的待测元素含量进行计算并得到结果。此法普遍适用于成分含量较高的化学元素检测，总体上可以体现出操作便捷的特点，但必须经过准确合理的分离手段，以保障结果准确，对检测人员的职业素质有一定要求。

二、滴定分析法

滴定分析法也就是针对两种不同的溶液相互进行滴加，并采用显色剂对反应终止进行判断，再根据化学反应计量关系，对待测金属成分的含量进行计算。根据化学反应类型不同，滴定分析法可以划分成为4类；（1）酸碱滴定法：主要针对C、B、Si等元素进行应用；（2）氧化还原滴定法：主要针对Cr、Fe、Pn、S、Mn等元素进行应用；（3）沉淀滴定法：利用沉淀反应进行的滴定方法。

（4）络合滴定法：主要针对Zn、Ni、Mg、Al等元素进行应用。应用滴定分析法，仅需借助简单的玻璃仪器，整体上操作便捷，同时成本较低，当前多应用于中小企业。

三、分光光度法

分光光度法是基于测量溶液中物质对光的选择性吸收程度而建立的分析方法。包括比色法、紫外及可见分光光度法及红外光谱法等。分光光度法依据朗伯-比尔定律，在入射光处于相应的范围内时，溶液吸光度与溶液浓度成正比，对吸光度变化进行掌握，即可对待测元素浓度进行计算。应用该方法首先需要构建起合理的标准溶液吸收光谱曲线，并据此定量分析元素浓度。通常紫外、红外、可见及原子吸收分光光度计，均需对分光光度法进行应用。该方法具有应用仪器设备数量较少的优势，同时操作便捷、灵敏度高、可大范围进行应用。

四、X射线荧光光谱法

在X射线荧光光谱法之中具有较为完善的理论支撑，物质基态原子在吸收具有特定波长的X射线之后，其外层电子能够被激发并呈高能态，处于该状态的电子十分不稳定，能够跃回至低能态或是基态，同时发射荧光，荧光强度则与待检元素浓度成正比，对荧光强度进行检定，即能掌握元素含量。在原子辐射荧光波长与照射X射线波长存在差异时，则可将其称为非共振荧光，而二者相同则属于共振荧光，分析工作中通常应用共振荧光。该方法具有检出限低、分析速度快的特点，如果能够采用激光针对激光光源进行分析，则效果更加良好，同时缺点为样品对于均一性的要求较高，易出现偏差。

五、原子吸收光谱法

原子吸收光谱法的工作原理在于使用被测元素的纯金属对空心阴极灯中的阴极进行制作，因为该光源为特征波长光，可在分光系统之中对该部件进行寻找，并将其定位至峰线极大位置。与此同时，吸收池溶液受到原子化器作用影响，生成基态，原子基态原子对特征波长光面进行吸收并发展至激发态，再以特征波长光强度的变化对金属层的含量进行分析。

六、火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法，即为通过火焰高温燃烧，针对试样原子化元素含量进行分析，能够体现出读测精度较高、噪声较小且基体效应较小的特点，但是同时点火过程较为烦琐，灵敏度较弱，仅能针对液体样品进行分析。

七、电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法，也就是以电感耦合等离子发射光谱仪作为基础对元素进行分析，相对于传统的电感耦合等离子发射光谱法，增加了四级质谱仪，可针对各种离子谱的强度进行分析，主要在同位素以及超衡量的比值中进行应用，例如检测微量元素、难熔金属元素以及贵金属元素等，具有测试周期短、操作便捷、灵敏度高的特点，且可以做到同时快速的检测出多种待测元素，检出范围也比较广，相比于原子吸收光谱仪，提高了工作效率。但其应用及维护成本较高且采购设备成本也较高。目前在地质学中的应用频率较高[3]。

八、结束语

当前，我国工业和建筑业均得到了良好发展，对性能更加良好的金属材料进行研发，已经成为行业发展的重点组成部分之一，基于此，开展快速且简洁的金属材料化学测定工作越来越重要。根据上文可以了解到，传统的手工理化检测方法，由于其试验过程烦琐，且数据稳定可靠性不够高，对坏境、人员的要求较高，同时长期的试验过程中接触大量的化学试剂，也会不同程度的对检测人员造成身体危害。随着科学技术的不断进步，代替传统手工检测方法的是对检测仪器的研发，利用设备仪器可以很好的快速得到可靠数据，并且缩短前期试样处理，也减少了化学试剂对检测人员的危害。各种大型仪器设备的灵敏度越来越高且分析周期短，使用便捷，检出限低，同时具有绿色环保特点。故而，未来的化学检测将越来越依靠仪器设备，以提高工作效率。但是，仪器设备的使用维护也要求我们的检测人员要不断进步学习新知识理论，掌握不断进步的检测方法。