GB/T 32794-2016 含镍生铁 镍、钴、铬、铜、磷含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法

　　ICS 77. 100 H 11

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 32794—2016

　　含镍生铁 镍、钴、铬、铜、磷含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法

　　Pigiron contenting nickel—Determination ofnickel,cobalt,chromium,copper, phosphoruscontent—Inductively coupledplasma atomicemission spectrometry

　　2016-08-29发布 2017-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 32794—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国钢铁工业协会提出 。

　　本标准由全国生铁及铁合金标准化技术委员会(SAC/TC318)归 口 。

　　本标准起草单位 :吉林铁合金股份有限公司 。

　　本标准主要起草人 :李会兰 、刘冰 、郑海东 。

　　含镍生铁 镍、钴、铬、铜、磷含量的测定

　　电感耦合等离子体原子发射光谱法

　　警告— 使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验 。本标准并未指出所有可能的安全问题 。使用者有责任采取适当的安全和健康措施 ,并保证符合国家有关法规规定的条件。

　　1 范围

　　本标准规定了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍 、钴 、铬 、铜 、磷的含量 。

　　本标准适用于含镍生铁中镍 、钴 、铬 、铜 、磷含量的测定 。测定元素的含量范围见表 1。

　　表 1 测定元素含量范围

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是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 4010 铁合金化学分析用试样的采取和制备

　　GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　3 原理

　　试料以氟化铵 、硝酸 、盐酸分解 ,高氯酸冒烟 ,待完全溶解后(难溶试料进行残渣回收) ,导入电感耦合等离子体原子发射光谱仪中 ,于相应波长处测定镍 、钴 、铬 、铜 、磷的强度 ,根据校准曲线计算出镍 、钴 、铬 、铜 、磷的含量 。

　　4 试剂

　　除非另有说明 ,分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或符合 GB/T 6682规格的二级水 。

　　熔,,,无.钠。。∶ 硼酸 = 2 ∶ 1。

　　GB/T 32794—2016

　　,1,ρ,ρ71/L。

　　4.7 氟化铵溶液 ,50 g/L。

　　4. 8 铁溶液 ,20 mg/mL。

　　称 取 20g金属纯铁粉(99. 99%以上)于 250mL烧杯中 ,加入 50mL盐酸(1+1) ,缓慢加热溶解 ,再加入 5 mL过氧化氢 ,继续加热至完全溶解后 ,移入 1 L容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液1 mL含铁 20 mg。

　　4.9 镍标准溶液 ,4 mg/mL。

　　称取 4. 000 0 g金属镍(99. 99%以上 ,室温干燥器中保存) ,置于 250 mL烧杯中 ,加入 120 mL硝酸(2+3) ,盖上表皿 ,加热溶解完全后 , 冷却至室温 , 移入 1 L 容量瓶中 , 用水稀释至刻度 , 混匀 。此溶液1 mL含镍 4 mg。

　　4. 10 钴标准溶液 :

　　4. 10. 1 钴标准溶液 ,1 mg/mL。

　　称取 1. 000 0 g金属钴(99. 99%以上) 于 250 mL烧杯中 , 加入 40 mL 硝酸(1+1) , 加热溶解完全后 ,冷却至室温 ,移入 1 L容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含钴 1 mg。

　　4. 10.2 钴标准溶液 ,200 μg/mL。

　　移取 20. 00 mL钴标准溶液(4. 10. 1)于 100 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含钴 200 μg。

　　4. 11 铬标准溶液 ,1 mg/mL。

　　称取 2. 828 9 g 基准重铬酸钾 (预先于 180 ℃烘 1 h,置于干燥器中 ,冷却至室温) 于 250 mL烧杯中 ,加适量水溶解 ,移入 1 L容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含铬 1 mg。

　　4. 12 铜标准溶液 :

　　4. 12. 1 铜标准溶液 ,1 mg/mL。

　　称取 1. 000 0 g 纯 铜(99. 99%以 上 , 室 温 干 燥 器 中 保 存) , 置 于 250 mL烧 杯 中 , 加 入 30 mL 硝 酸(1+1) ,低温加热 溶 解 , 冷 却 至 室 温 , 移 入 1 L 容 量 瓶 中 , 用 水 稀 释 至 刻 度 , 混 匀 。此 溶 液 1 mL 含 铜1 mg。

　　4. 12.2 铜标准溶液 ,100 μg/mL。

　　移取 10. 00 mL铜标准溶液(4. 12. 1)于 100 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含铜 100 μg。

　　4. 13 磷标准溶液 :

　　4. 13. 1 磷标准溶液 ,1 mg/mL。

　　称取 4. 3940 g基准磷酸氢二钾(预先经 105 ℃烘干至恒量) ,置于 250 mL烧杯中 ,加适量水溶解 ,移入 1 L容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含磷 1 mg。

　　4. 13.2 磷标准溶液 ,20 μg/mL。

　　移取 2. 00 mL磷标准溶液(4. 13. 1)于 100 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此溶液 1 mL含磷 20 μg。

　　4. 14 试剂空白储备溶液 :

　　称取 2. 5 g氟化铵 ,置于 500 mL烧杯中 , 加入 20 mL水及 40 mL 高氯酸 , 加热至冒白烟 , 取下冷却 ,加入 50 mL 盐 酸(1+1) , 加 热 煮 沸 , 取 下 冷 却 至 室 温 , 移 入 500 mL 容 量 瓶 中 , 用 水 稀 释 至 刻 度 ,混匀 。

　　5 仪器

　　分析中除使用通常的实验室仪器 、设备外 ,还使用电感耦合等离子原子发射光谱仪 ,必要时需配备高盐雾化器 。仪器经优化后应满足 :

　　5. 1 一般要求

　　按仪器厂商的建议和实验室分析的要求 ,初始调节电感耦合等离子原子发射光谱仪 。

　　5.2 仪器的实际分辨率

　　计算每条使用分析线的带宽 ,带宽应小于 0. 030 nm。

　　5.3 分析谱线

　　本标准不指定特殊的分析线 ,推荐使用的分析线列于表 2。在使用时应检查谱线的干扰情况 。

　　表 2 推荐的分析谱线

　　5.4 检出限

　　按附录 A计算检出限 ,其结果应低于表 3 中的数值 。

　　表 3 检出限

　　5.5 短期稳定性

　　连续测定 10次各元素最高浓度标准溶液的净强度 ,计算其标准偏差 ,相对标准偏差应小于 1. 0% 。

　　5.6 长期稳定性

　　每隔 10 min测定 1 次各元素最高浓度标准溶液的净强度 ,共计 11次 ,计算其标准偏差 ,相对标准偏差应小于 2. 0% 。

　　5.7 曲线的线性

　　校准曲线的线性通过计算相关系数进行检查 ,相关系数必须大于 0. 999。

　　6 取制样

　　按照 GB/T 4010的规定进行取制样 ,易破碎的试样应全部通过 0. 125 mm 筛孔 , 不易破碎的试样(钻取)应全部通过 1. 60 mm 筛孔 ,并取 0. 154 mm 筛上样品 。

　　7 分析步骤

　　7. 1 试料量

　　称取 0. 20 g试料 ,精确至 0. 000 1 g。

　　7.2 空白试验

　　移取近似于试料中铁量的铁溶液(4. 8) , 随同试料做空白试验 。

　　7.3 试料的分解

　　7.3. 1 将 试 料(7. 1) 置 于 250 mL 聚 四 氟 乙 烯 烧 杯 中 , 加 入 10 mL 氟 化 铵 溶 液(4. 7) , 放 置 2 min~ 3 min,加入 20mL硝酸(4. 3) 、10mL盐酸(4. 2) ,缓慢加热溶解 ,再加入 8 mL高氯酸(4. 4) ,继续加热至烧杯内刚充满白烟 ,立即取 下 稍 冷 , 加 入 20 mL水 及 10 mL 盐 酸(4. 6) , 加 热 煮 沸 , 冷 却 至 室 温 , 移 入200 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 ,干过滤 。

　　7.3.2 如试料溶解不完全 ,则按照 7. 3. 1 步骤操作至 “加入 20 mL水及 10 mL盐酸(4. 6) ,加热煮沸 ,冷却至室温 ”,用中速定量滤纸过滤于 200 mL容量瓶中 ,用水洗涤烧杯 2 次 ~ 3 次 ,滤纸 4 次 ~ 5 次 ,保留滤液 。将滤纸连同残渣一同移入铂坩埚中 ,于 700 ℃ ~ 750 ℃低温炉中灰化 。取出坩埚 ,冷却 ,加入 1 g混合熔剂(4. 1) , 放 入 700 ℃ ~ 750 ℃低 温 炉 中 熔 融 20 min, 再 移 入 900 ℃ ~ 1 000 ℃高 温 炉 中 熔 融5 min~ 8 min。取出坩埚 ,冷却 ,浸取于盛有少量水的 250 mL玻璃烧杯中 ,加入 5 mL盐酸(4. 2) ,洗净坩埚 ,加热煮沸 ,冷却至室温 ,移入 200 mL容量瓶中与原滤液合并 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。

　　7.4 校准曲线溶液的制备

　　分别移取 50mL试剂空白储备溶液(4. 14)和近似于试料中铁量的铁溶液(4. 8)于 7个 100mL容量瓶中 ,按表 4加入镍标准溶液(4. 9) 、钴标准溶液(4. 10. 2) 、铬标准溶液(4. 11) 、铜标准溶液(4. 12. 2) 、磷标准溶液(4. 13. 2) ,用水稀释至刻度 ,混匀 , 配制成校准曲线溶液 。 当残渣回收时 ,按照上述步骤操作 , 用水稀释前加入 0. 5 g混合熔剂(4. 1)打底 。

　　表 4 绘制校准曲线的标准溶液系列 单位为毫升

　　7.5 校准曲线的绘制

　　将校准曲线溶液依次雾化 ,导入电感耦合等离子体原子发射光谱仪中进行测定 ,校准曲线系列每一溶液的强度减去零浓度溶液的强度 , 为校准曲线系列溶液的净强度 , 以被测元素的浓度(μg/mL) 为横坐标 ,净强度为纵坐标 ,绘制校准曲线 。

　　7.6 测定

　　分别测定空白溶液和试料溶液中各被测元素的强度 ,根据校准曲线计算各被测元素的浓度 ,从而计算出被测元素的含量 。

　　8 结果计算

　　按式(1)计算被测元素的含量 w,数值以质量分数( %)表示 。

　　w …………………………( 1 )

　　式中 :

　　C — 试料溶液中被测元素的浓度 ,单位为微克每毫升(μg/mL) ;

　　C0 — 随同试料空白溶液中被测元素的浓度 ,单位为微克每毫升(μg/mL) ;

　　V — 试料溶液的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　m — 试料量 ,单位为克(g) 。

　　9 允许差

　　两次分析结果的差值应不大于表 5所列的允许差 。

　　表 5 允许差 %

　　表 5 (续) %

　　10 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 鉴别试料 、实验室和分析日期等资料 ;

　　b) 遵守本标准规定的程度 ;

　　c) 分析结果及其表示 ;

　　d) 测定中观察到的异常现象 ;

　　e) 对分析结果可能有影响而本标准未包括的操作 ,或者任选的操作 ;

　　f) 测试实验室名称和地址 ;

　　g) 本标准的编号 。

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　测定仪器的规范性操作

　　A. 1 目的

　　本附录中给出的性能试验目的在使用不同类型的仪器对等离子体光谱仪的性能进行适当的测定 ,允许不同的仪器使用不同的操作条件 ,但等离子体光谱仪最终能产生一致的结果 。

　　整个性 能 试 验 步 骤 用 三 个 基 本 参 数 考 核 : 检 出 限 (DL) , 背 景 等 效 浓 度 (BEC) 和 短 期 精 密度(RSDN) 。

　　A.2 定义

　　本标准应用以下定义 :

　　A.2. 1 检出限(DL) : 当元素产生最小浓度信号时 ,可以认为超出了任何带有一定规定等级的伪背景信号 ;另一方面 ,元素浓度产生信号是背景水平值标准偏差的三倍 。

　　A.2.2 背景等效浓度(BEC) :是产生与背景强度值相等的净强度相当于分析物的浓度 ;是对给定波长灵敏度的度量 。

　　A.2.3 短期精密度(RSDN) :在测定条件下所得仪器的一系列读数的相对标准偏差 。

　　A.3 背景等效浓度和检出限

　　制备 3份溶液 ,含被测物浓度分别为 :0浓度水平 , 10倍检出限 , 1 000倍检出限 。这些溶液含有与被测样品相似浓度的酸 、基体元素 。

　　应按制造商的建议和实验室的定量分析的实践经验对等离子体光谱仪进行最初的调节 。 吸收空白液并取 10次强度读数 。对另外两种溶液重复此操作 。

　　使用式(A. 1)计算分析曲线的斜率 :

　　M =C2/(I2 - Ib ) …………………………( A. 1 )

　　式中 :

　　M — 分析曲线的斜率 ;

　　C2 — 10倍检出限溶液的浓度 ,单位为微克每毫升(μg/mL) ;

　　I2 — 10倍检出限溶液 10次原始强度读数的平均值 ;

　　Ib — 空白溶液 10次强度读数的平均值 。

　　使用式(A. 2)计算 DL:

　　DL= 3SbM …………………………( A. 2 )

　　式中 :

　　DL — 检出限 ,单位为微克每毫升(μg/mL) ;

　　Sb — 10次空白强度读数的标准偏差 ;

　　M — 分析曲线的斜率 。

　　使用式(A. 3)计算 BEC:

　　BEC=M × Ib …………………………( A. 3 )

　　式中 :

　　BEC— 背景等效浓度 ,单位为微克每毫升(μg/mL) 。

　　按式(A. 4)从原始平均强度 I3 与空白平均强度 Ib 的差值来计算 1 000倍检出限溶液的净平均强度 IN3 :

　　IN3 = I3 - Ib …………………………( A. 4 )

　　式中 :

　　IN3— 溶液(DL的 1 000倍)的净平均强度 。

　　按式(A. 5)计算 1 000倍检出限溶液(1000×DL)的净强度相对标准偏差 :

　　RSDNmin

　　式中 :

　　RSDNmin— 元素浓度为 1 000×DL溶液的估计值 ;

　　S3 — 1 000倍检出限溶液的 10次强度读数的标准偏差 。