ICP-AES测定高碳铬铁中硅含量

顾占良

（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035）

1 前言

铬铁是钢铁工业用的主要合金剂之一，除了主成分铬与铁外，还含有碳、硅、硫、磷等杂质。高碳铬铁合金中除含碳的铬铁合金外，还含有复杂的铬铁碳化物。铬铁碳化物的存在导致高碳铬铁试样较难溶解，实验室通常使用微波消解法溶解试样［1］，GB/T 5687.2—2007 中使用碱溶-高氯酸脱水重量法测定高碳铬铁中硅，这两种方法的分析时间长。本方法使用过氧化钠碱熔—ICP-AES 法分析高碳铬铁中硅，分析周期短，重复性与再现性均能满足国标要求。

2 实验部分

2.1 试剂及仪器

实验试剂：硝酸，纯度GR；过氧化钠，纯度AR。实验仪器：电子分析天平，XS64；ICP-AES 光谱仪，iCAP6300；马弗炉，ALT-1200。

2.2 试样溶解

称取0.100 0 g试样于盛有2.50 g过氧化钠的刚玉坩埚中，搅拌均匀，覆盖0.50 g，放入710±10 ℃的马弗炉中熔融10 min，取出，稍冷后置于250 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入80 mL热水浸取，滴加1＋1 硝酸洗净坩埚，加入50 mL（1＋1）硝酸酸化，于250 mL 容量瓶中稀释、定容。抽取2.00 mL 于100 mL容量瓶中，加入10 mL（5＋95）硝酸，稀释定容后于ICP上测定。

2.3 标准曲线

2.3.1 工作曲线的绘制

按表1称取相应重量，按2.2方法溶解样品，配制成系列标准溶液，引入ICP 测定，绘制“浓度-光强”分析曲线。

表1 标准物质称样量及工作曲线中Si含量

2.3.2 分析谱线及仪器参数设置

实验选择仪器的激发功率为1 150 W；辅助气体流量0.5 L/min；雾化器流量0.5 L/min；冲洗时间30 s；泵速50 r/min；积分时间，长波5 s，短波15 s；观测高度12 mm；Si分析谱线212.4 nm、251.6 nm。

3 结果与讨论

3.1 熔剂的选择和用量及坩埚的选择

常规酸溶难以溶解高碳铬铁试样，采用碱熔法可溶解一些难溶试样。过氧化钠是一种强氧性熔剂，对铬的氧化物和碳化物有很强的分解能力。高碳铬铁和高铬难溶试样，常用过氧化钠熔融来溶解试样［2］。国标使用过氧化钠与碳酸钠的混合熔剂与试样在镍坩埚中进行熔融，该种熔样形式会造成镍坩埚的腐蚀，引入大量的镍离子，且熔融后试样不易脱取。本法使用过氧化钠与试样在刚玉坩埚中熔融，引入的铝离子较少，且熔融后试样易于脱取。

称取0.1 g试样，分别加入2.5、3.5、4.5 g过氧化钠混匀，分别覆盖0.5 g过氧化钠按步骤进行熔融，得到的溶液清亮无杂质。为降低溶液中过氧化氢及酸化后生成的钠盐对分析光强的影响，通过实验，使用2.5 g过氧化钠于试样混匀，覆盖0.5 g过氧化钠熔融能获得好的效果。

3.2 熔融温度的影响

过氧化钠碱熔过氧化钠，熔融10 min时，若温度低于600 ℃，取出后肉眼可见过氧化钠颗粒未熔，且试样难以脱取；若温度高于800 ℃，刚玉坩埚的表面易脱落且易造成样品喷溅。最终选定710 ℃为熔融温度。通过标准物质处理后建成的标准曲线拟合情况，验证此温度下，可将试样溶解完全。

3.3 酸的影响

通常酸化使用的酸为盐酸，但在常温下，盐酸中氯离子与钠离子形成的氯化钠的溶解度较硝酸中硝酸根离子与钠离子形成的硝酸钠的溶解度低，使用盐酸酸化易造成分析仪器进液系统内盐类积聚，造成进液不稳定，进而影响分析结果。

3.4 共存元素的干扰

分析谱线选择：谱线Si（212.4 nm）、Si（251.6 nm）的干扰谱线对应的元素在分析溶液中含量极低，选择这两条谱线可消除背景的影响，使灵敏度提高。谱线Si（288.1 nm）的干扰谱线Al（228.145 nm）对背景影响较大（见表2）。

表2 Si谱线干扰波长 nm

3.5 精密度和准确度

绘制工作曲线，Si（212.4 nm）相关系数为0.999 894（见图1）。

图1 Si（212.4 nm）工作曲线

按试样分析方法进行测定n=6，测定结果见表3，RSD在0.59%～1.12%，不同含量的标准物质测定的重复性与准确性均满足国标要求。

表3 方法精密度与准确度 %

4 结语

该方法采用过氧化钠熔融，热水浸取，硝酸酸化溶解试样。通过曲线拟合表明，该方法可将试样溶解完全；通过精密度与准确度试验表明，该方法的极差、分析误差均满足国标GB/T 5687.2—2007《铬铁、硅铬合金和氮化铬铁硅含量的测定高氯酸脱水重量法》的重复性要求，精密度与准确度满足要求。