GB/T 43604.1-2023 镓基液态金属化学分析方法 第1部分：铅、镉、汞、砷含量的测定 电感耦合等离子体质谱法

　　ICS 77. 120.99 CCS H 14

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43604. 1—2023

　　镓基液态金属化学分析方法

　　第 1 部分:铅、镉、汞、砷含量的测定

　　电感耦合等离子体质谱法

　　Methodsforchemicalanalysisofgallium-based liquid metals—

　　Part1:Determination oflead,cadmium,mercury and arseniccontents—

　　Inductively coupledplasma massspectrometry

　　2023-12-28发布 2024-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43604. 1—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 43604《镓基液态金属化学分析方法》的第 1 部分 。GB/T 43604 已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :铅 、镉 、汞 、砷含量的测定 电感耦合等离子体质谱法 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国有色金属工业协会提出 。

　　本文件由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归 口 。

　　本文件起草单位 : 国标(北京)检验认证有限公司 、云南中宣液态金属科技有限公司 、深圳市中金岭南有色金属股份有限公司 、国 合 通 用(青 岛) 测 试 评 价 有 限 公 司 、广 东 省 韶 关 市 质 量 计 量 监 督 检 测 所 、紫金矿业集团股份有限公司 、北矿检测技术股份有限公司 、广东先导稀材股份有限公司 、郴州市产商品质量监督检测所 、广东省科学院工业分析检测中心 、株洲科能新材料股份有限公司 、云南科威液态金属谷研发有限公司 、云南省产品质量监督检验研究院 。

　　本文件主要起草人 :墨淑敏 、祝利红 、李爱嫦 、陈雄飞 、邱长丹 、蔡昌礼 、谭秀丽 、刘凯 、袁齐 、左鸿毅 、顾续盛 、林滨钰 、陈道通 、陈祝海 、孙梦荷 、丘文思 、谢磊 、周明俊 、金智宏 、陈晶晶 、周姣连 、赵科湘 、白帆 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43604. 1—2023

　　引 言

　　镓基液态金属是一类新兴功能材料 ,室温下呈液态 ,具有良好的流动性 、导电性 、导热性 、生物相容性 、自愈性和安全无毒等特点 。镓基液态金属在芯片散热 、热量传输 、印刷电子 、医疗健康 、软体机器人 、传感器和执行器 、防伪标识等领域极具发展潜力 。GB/T 39859《镓基液态金属》根据熔融温度将产品分为 5类 。产品的化学成分对产品性质有重要影响 , 同时铅 、镉 、汞等有害元素在 RoHS指令中有明确的限量要求 。GB/T 43604拟由两个部分构成 。

　　— 第 1部分 :铅 、镉 、汞 、砷含量的测定 电感耦合等离子体质谱法 。 目 的在于确立铅 、镉 、汞 、砷含量的测定方法 。

　　— 第 2部分 :六价铬含量的测定 分光光度法 。 目的在于确立六价铬的测定方法 。

　　GB/T 43604 旨在通过规定适用范围 ,规范试剂 、材料及仪器设备并列出详细试验步骤等建立镓基液态金属的化学分析方法 。本文件作为系列方法的第 1 部分 ,采用电感耦合等离子体质谱法测定镓基液态金属中铅 、镉 、汞 、砷的质量分数 。

　　电感耦合等离子体质谱具有干扰小 、多元素同时测定 、检出限低等优点,已广泛应用于有色金属及其化合物中痕量杂质元素的测定 。本文件的建立解决了镓基液态金属中铅 、镉 、汞 、砷的测定问题 ,对促进产品的生产与贸易具有重要意义 。

　　Ⅱ

　　GB/T 43604. 1—2023

　　镓基液态金属化学分析方法

　　第 1 部分:铅、镉、汞、砷含量的测定

　　电感耦合等离子体质谱法

　　1 范围

　　本文件描述了镓基液态金属中铅 、镉 、汞 、砷含量的测定方法 。

　　本文件适用于镓 基 液 态 金 属 中 铅 、镉 、汞 、砷 含 量 的 测 定 。 测 定 范 围 (质 量 分 数) : 0. 000 1% ~ 0. 010% 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 17433 冶金产品化学分析基础术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 17433界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 原理

　　试料以硝酸 、盐酸分解 ,用电感耦合等离子体质谱仪直接测定 ,按工作曲线法计算各元素的质量浓度 , 以质量分数表示测定结果 。 以内标法校正仪器漂移和基体效应对测定的影响 。

　　5 试剂或材料

　　除非另有说明 ,在分析中仅使用确认为优级纯及以上的试剂 。

　　5. 1 水 ,GB/T 6682,一级 。

　　5.3 硝酸(ρ= 1. 42g/mL) 。

　　5.4 过氧化氢(ρ= 1. 1 g/mL) 。

　　5.5 硝酸-重铬酸钾溶液 :称取 0. 5 g重铬酸钾用水溶解后 ,加入 50 mL硝酸(5. 3) ,移入 1000 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。

　　5.6 标 准 贮 存 溶 液 : 铅 、镉 、汞 、砷 、铑 、铊 采 用 有 效 期 内 有 证 书 的 单 元 素 标 准 贮 存 溶 液 , 质 量 浓 度 为100 μg/mL。也可以按照 5. 7~ 5. 12配制方法进行配制使用 。

　　5.2 盐酸(ρ= 1. 19g/mL) 。

　　1

　　GB/T 43604. 1—2023

　　5.7 铅标准贮 存 溶 液 : 称 取 0. 100 0 g 金 属 铅(wPb ≥99. 99%) 于 250 mL 烧 杯 中 , 加 入 50 mL 水 和25 mL硝酸(5. 3) ,加热溶解 ,冷却 ,移入 1 000 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含100 μg铅 。

　　5. 8 镉标准贮 存 溶 液 : 称 取 0. 100 0 g 金 属 镉(wCd ≥99. 99%) 于 250 mL 烧 杯 中 , 加 入 50 mL 硝 酸(5. 3) ,加热溶解 ,冷却 ,移入 1 000 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含 100 μg镉 。

　　5. 9 汞标准贮存溶液 :称取 0. 1354g预先经硅胶干燥器充分干燥过的二氯化汞[w(HgCl2 ) ≥99. 95%] ,加入 5 mL硝酸(5. 3)及少量水 ,微热溶解后移入 1 000 mL容量瓶中 ,用硝酸-重铬酸钾溶液(5. 5) 稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含 100 μg汞 。

　　5. 10 砷标 准 贮 存 溶 液 : 称 取 0. 100 0 g 单 质 砷(wAs ≥99. 99%) 于 250 mL烧 杯 中 , 加 入 50 mL 硝 酸(5. 3) ,加热溶解 ,冷却 ,移入 1 000 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,摇匀 。此溶液 1 mL含 100 μg砷 。

　　5. 11 铑标 准 贮 存 溶 液 : 称 取 0. 100 0 g 铑 粉(wRh ≥99. 99%) , 置 于 聚 四 氟 乙 烯 微 波 消 解 罐 中 , 加 入10mL盐酸(5. 2) ,3 mL过氧化氢(5. 4) ,密封 。 于 210 ℃条件下溶解约 4 h至试料溶解完全 ,冷却 ,移入1 000 mL容量瓶中 ,加入 50 mL盐酸(5. 2) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含 100 μg铑 。

　　5. 12 铊标准贮存溶液 :称取 0. 111 7 g 预先在 100 ℃ ~ 105 ℃烘 1 h并于干燥器中冷至室温的三氧化二铊基准 试 剂 , 置 于 100 mL 烧 杯 中 , 加 入 少 量 水 和 10 mL 硝 酸 (5. 3) 低 温 加 热 溶 解 , 冷 却 , 移 入1 000 mL 容量瓶中 ,加入 50 mL硝酸(5. 3) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含 100 μg铊 。

　　5. 13 混 合 标 准 溶 液 : 分 别 移 取 1. 00 mL 铅 、镉 、汞 、砷 标 准 贮 存 溶 液(5. 7~ 5. 10) 于 100 mL 容 量 瓶中 ,加入 5 mL硝酸(5. 3) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含铅 、镉 、汞 、砷各 1 μg。

　　5. 14 混合内标溶液 :分别 移 取 1. 00 mL 铑 、铊 标 准 贮 存 溶 液(5. 11、5. 12) 于 100 mL 容 量 瓶 中 , 加 入5 mL硝酸(5. 3) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含铑 、铊各 1 μg。

　　5. 15 氩气 :体积分数不小于 99. 99% 。

　　5. 16 氦气 :体积分数不小于 99. 999% 。

　　5. 17 氢气 :体积分数不小于 99. 999% 。

　　6 仪器设备

　　6. 1 电感耦合等离子体质谱仪 。氩气(5. 15) 为载气 ,氦气(5. 16) 或氢气(5. 17) 为碰撞/反应池气体 ,在碰撞/反应模式下消除35Cl40Ar+ 、37Cl38Ar+ 和71Ga40Ar+ 等多原子离子干扰 。质量分辨率不大于 0. 8 u。

　　6.2 待测元素推荐采用的同位素质量数 、内标元素和测定模式见表 1。

　　表 1 待测元素推荐的同位素质量数、内标元素和测定模式

　　元素

　　同位素质量数

　　内标元素

　　测定模式

　　As

　　75

　　103Rh

　　碰撞/反应模式

　　Cd

　　111

　　103Rh

　　碰撞/反应模式

　　Hg

　　202

　　205Tl

　　标准模式

　　Pb

　　206/208

　　205Tl

　　标准模式

　　7 样品

　　样品应贮存在通风良好 、干燥 、环境温度 0 ℃ ~40℃ 、相对湿度不大于 70%的贮存室中 。室内应无酸 、碱等腐蚀性物质 。用注射器 、移液器或滴管移取样品 。

　　2

　　GB/T 43604. 1—2023

　　8 试验步骤

　　8. 1 试料

　　称取 0. 08 g~0. 10 g样品(7) ,精确至 0. 000 1 g。

　　8.2 平行试验

　　平行做两份试验 ,取其平均值 。

　　8.3 空白试验

　　随同试料做空白试验 。

　　8.4 测定

　　8.4. 1 将试料(8. 1)置于 15 mL离心管或试管中 ,加入 1 mL盐酸(5. 2)和 1 mL硝酸(5. 3) ,沸水浴加热至溶解完全 ,冷却后移入 100 mL容量瓶中 。加入 1. 00 mL混合内标溶液(5. 14) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。根据待测元素的浓度和所用仪器 的 灵 敏 度 , 分 析 试 液(8. 4. 1) 可 适 当 稀 释 后 测 定 。 混 合 内 标 溶 液(5. 14)也可适当稀释后在线加入 。

　　8.4.2 在选定的仪器工作条件下 ,依次测定空白溶液(8. 3)及分析试液(8. 4. 1) ,按工作曲线法计算空白溶液及分析试液中各待测元素的质量浓度 。

　　8.5 工作曲线的绘制

　　8.5. 1 分别移取 0 mL、0. 10 mL、0. 50 mL、1. 00 mL、2. 00 mL、5. 00 mL、10. 00 mL混合标准溶液(5. 13)于一组 100 mL容量瓶中 ,混合内标溶液(5. 14)的加入量和加入方式与分析试液(8. 4. 1)保持一致 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。工作曲线的浓度梯度可根据分析试液中待测元素的质量浓度进行调整 ,应至少包括5个标准点 。标准系列溶液用时现配 。

　　8.5.2 由低浓度到高浓度依次测定标准系列溶液(8. 5. 1) 。 以待测元素的质量浓度为横坐标 ,待测元素与内标元素信号强度的比值为纵坐标 ,绘制工作曲线 。各元素工作曲线线性相关系数应不小于 0. 999。

　　9 试验数据处理

　　待测元素含量以质量分数 wx 计 ,按公式(1)计算 :

　　wx

　　式中 :

　　ρx — 分析试液中待测元素的质量浓度 ,单位为纳克每毫升(ng/mL) ;

　　ρ0 — 空白溶液中待测元素的质量浓度 ,单位为纳克每毫升(ng/mL) ;

　　V — 分析试液的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　m — 试料的质量 ,单位为克(g) 。

　　计算结果表示到小数点后 4位 ,结果为 0. 010%时表示到小数点后 3位 。数值修约按照 GB/T 8170规定执行 。

　　3

　　GB/T 43604. 1—2023

　　10 精密度

　　10. 1 重复性

　　在重复性条件下获得的两个独立测试结果的测定值 ,在以下给出的平均值范围内 ,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r) ,超过重复性限(r)的情况不超过 5% 。重复性限(r)按表 2 数据采用线性内插法或外延法求得 。从实验室间试验结果得到的统计数据见附录 A。

　　表 2 重复性限(r)

　　wx /%

　　0. 000 3

　　0. 001 0

　　0. 0040

　　0. 0070

　　0. 010

　　r/%

　　0. 000 1

　　0. 000 2

　　0. 000 3

　　0. 000 6

　　0. 001

　　10.2 再现性

　　在再现性条件下获得的两个独立测试结果的测定值 ,在以下给出的平均值范围内 ,两个测试结果的绝对差值不超过再现性限(R) ,超过再现性限(R)的情况不超过 5% 。再现性限(R)按表 3 数据采用线性内插法或外延法求得 。

　　表 3 再现性限(R)

　　wx /%

　　0. 000 3

　　0. 001 0

　　0. 0040

　　0. 0070

　　0. 010

　　R/%

　　0. 000 2

　　0. 000 4

　　0. 000 5

　　0. 000 8

　　0. 002

　　11 试验报告

　　试验报告应给出以下几个方面的内容 :

　　— 试验对象 ;

　　— 本文件编号 ;

　　— 分析结果及其表示 ;

　　— 与基本分析步骤的差异 ;

　　— 观测到的异常现象 ;

　　— 试验日期 。

　　4

　　GB/T 43604. 1—2023

　　附 录 A

　　(资料性)

　　从实验室间试验结果得到的统计数据

　　精密度数据是 2022年由 11家试验室对 5个不同水平样品进行共同试验确定的 。每个实验室对每个水平的杂质元素含量在重复性条件下独立测定 7次 。数据统计结果见表 A. 1。

　　表 A. 1 精密度数据统计结果表

　　元素

　　水平

　　结果可接受的实验室个数

　　可接受的数据个数

　　平均值 %

　　重复性标准差

　　(Sr )

　　再现性标准差

　　(SR )

　　重复性限(r) %

　　再现性限(R) %

　　As

　　1

　　8

　　56

　　0. 000 32

　　0. 000 02

　　0. 000 05

　　0. 000 06

　　0. 000 14

　　2

　　9

　　63

　　0. 001 1

　　0. 000 05

　　0. 000 13

　　0. 000 2

　　0. 000 4

　　3

　　9

　　63

　　0. 004 1

　　0. 000 12

　　0. 000 16

　　0. 000 3

　　0. 000 5

　　4

　　9

　　63

　　0. 007 1

　　0. 000 22

　　0. 000 23

　　0. 000 6

　　0. 000 7

　　5

　　11

　　77

　　0. 010

　　0. 000 40

　　0. 000 72

　　0. 001

　　0. 002

　　Cd

　　1

　　10

　　70

　　0. 000 32

　　0. 000 02

　　0. 000 03

　　0. 000 06

　　0. 000 08

　　2

　　11

　　77

　　0. 001 0

　　0. 000 05

　　0. 000 07

　　0. 000 1

　　0. 000 2

　　3

　　11

　　77

　　0. 0040

　　0. 000 11

　　0. 000 16

　　0. 000 3

　　0. 000 5

　　4

　　11

　　77

　　0. 007 1

　　0. 000 15

　　0. 000 25

　　0. 000 5

　　0. 000 7

　　5

　　11

　　77

　　0. 010

　　0. 000 19

　　0. 000 25

　　0. 001

　　0. 001

　　Hg

　　1

　　9

　　63

　　0. 000 32

　　0. 000 02

　　0. 000 04

　　0. 000 06

　　0. 000 12

　　2

　　9

　　63

　　0. 001 0

　　0. 000 04

　　0. 000 08

　　0. 000 1

　　0. 000 2

　　3

　　8

　　56

　　0. 0040

　　0. 000 12

　　0. 000 14

　　0. 000 3

　　0. 000 4

　　4

　　9

　　63

　　0. 0070

　　0. 000 13

　　0. 000 27

　　0. 000 4

　　0. 000 8

　　5

　　9

　　63

　　0. 010

　　0. 000 30

　　0. 000 37

　　0. 001

　　0. 002

　　Pb

　　1

　　8

　　56

　　0. 000 30

　　0. 000 03

　　0. 000 06

　　0. 000 09

　　0. 000 16

　　2

　　8

　　56

　　0. 001 0

　　0. 000 04

　　0. 000 07

　　0. 000 1

　　0. 000 2

　　3

　　9

　　63

　　0. 004 1

　　0. 000 08

　　0. 000 14

　　0. 000 2

　　0. 000 4

　　4

　　9

　　63

　　0. 008 1

　　0. 000 09

　　0. 000 23

　　0. 000 3

　　0. 000 7

　　5

　　9

　　63

　　0. 010

　　0. 000 27

　　0. 000 67

　　0. 001

　　0. 002

　　5

　　GB/T 43604. 1—2023

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 39859 镓基液态金属

　　6