ICP光譜法測定鐠釹合金中的雜質(zhì)元素
1 前言
以氧化鐠釹為原料,經(jīng)熔鹽電解法生產(chǎn)的鐠釹合金，主要用作釹鐵硼等永磁材料的原料。隨著稀土市場的不斷發(fā)展, 人們對磁性材料的開發(fā)利用已由釹合金材料轉(zhuǎn)為鐠釹合金材料, 打破了金屬釹獨(dú)占磁性材料( NdFeB) 的地位, 使得很多稀土廠家由生產(chǎn)純釹產(chǎn)品改為生產(chǎn)鐠釹富集物產(chǎn)品, 因而對鐠釹產(chǎn)品的稀土雜質(zhì)分析顯得尤為重要。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法在稀土分析中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，由于稀土譜線極為豐富, 因此光譜干擾給稀土分析帶來很大困難, 尤其是在高純稀土的痕量分析中其光譜干擾更為嚴(yán)重。鐠釹合金由于受鐠和釹雙重基體的影響，光譜干擾更加復(fù)雜，進(jìn)行光譜分析時譜線選擇是的難題。
2
儀器簡介
Plasma1000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀是納克公司推出的單道順序掃描光譜儀，本應(yīng)用報告的所有測量結(jié)果均來自這種ICP光譜儀。相對于由中階梯光柵分光系統(tǒng)和固體檢測器組成的ICP光譜儀(即全譜儀)，單道順序掃描光譜儀具有更低的檢出限，更高的分辨率和靈敏度，極小的基體效應(yīng)，更適合測定光譜干擾比較嚴(yán)重的稀土元素，同時此儀器配備功能強(qiáng)大界面友好的分析軟件，友好的人機(jī)界面，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對輸出數(shù)據(jù)可隨機(jī)打印,也可自動生成Excel格式的結(jié)果報告。
3
樣品制備
3.1 準(zhǔn)確稱取0.1000g試樣于150mL燒杯中，加鹽酸10mL，低溫電熱爐上加熱溶解樣品，待樣品溶解完后，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶，加水定容至刻度，此溶液用于測量除鐠釹以外其他稀土元素；
3.2 準(zhǔn)確分取20mL 1.3.1的原溶液于100100mL容量瓶中，補(bǔ)加鹽酸5mL,加水定容至刻度，此溶液用于測量鐠和釹元素。
4 儀器參數(shù)
功率1.15 Kw,冷卻氣流量18.0 L/min，輔助氣流量0.8 L/min,載氣流量0.2 L/min,蠕動泵
泵速20 rpm,觀測高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動霧化器，進(jìn)口旋轉(zhuǎn)霧室，三層同
軸石英炬管，中心管2.0 mm。
5 分析結(jié)果
5.1 工作曲線
根據(jù)純?nèi)芤褐须s質(zhì)元素譜線的檢出限、信背比以及不同稀土基體時的背景相當(dāng)濃度值和
掃描圖綜合考慮, 選擇出適合鐠釹基體中的稀土元素分析的分析線作為本實(shí)驗(yàn)的考察
譜線，終選定的譜線列于表1中。
表1 Plasma 1000 儀器上各稀土元素的分析譜線
分析元素 ?分析線/ nm 分析元素 ?分析線/ nm
La 333.749 Er 337.271
Ce 413.380 Tm 346.220 313.126
Pr 422. 535 414.311 Yb 328.937 369.419
Nd 415. 608 401. 225 Lu 261.542 291.139
Sm 360.949 442.434 Y 371.030 324.228
Eu 412.970 272.778 Dy 340.780
Gd 342.247 335.047 Ho 347.426 345.600
Tb 350.917 367.635
5.2 檢出限
本實(shí)驗(yàn)測定了 15 個稀土元素在鐠釹基體中對表1 所選的分析線估算了檢出限，估算結(jié)
果列于表2。檢出限公式如下:
式中 I n/ I b 為分析物的凈強(qiáng)度和背景強(qiáng)度比; C 為產(chǎn)生 I n/ I b 的分析物濃度。目前稀土行
業(yè)內(nèi)鐠釹合金的標(biāo)準(zhǔn)要求除鐠和釹外，其它稀土雜質(zhì)的含量均要求在0.05%以下，表 2
結(jié)果表明，
結(jié)果表明，Plasma 1000Plasma 1000型儀器靈敏度完全滿足目前稀土行業(yè)測定鐠釹合金中的稀土元素的型儀器靈敏度完全滿足目前稀土行業(yè)測定鐠釹合金中的稀土元素的需求。需求。
表
表 22 各譜線檢出限比較各譜線檢出限比較
6 結(jié)論
納克生產(chǎn)的Plasma 1000高分辨率光譜儀與普通分辨率光譜儀相比, 背景相當(dāng)濃度值和光譜干擾程度顯著降低, 因而提高了檢出能力和分析結(jié)果的準(zhǔn)確度,在以稀土為主要共存物的痕量稀土分析中具有明顯優(yōu)勢。Plasma 1000順序掃描ICP光譜儀分辨率和靈敏度完全滿足當(dāng)前稀土行業(yè)對鐠釹合金的測定要求。

鋼研納克國產(chǎn)ICP光譜儀測定硅鐵中雜質(zhì)元素含量
（鋼鐵研究總院，北京，100081）
摘要：硅鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品于250mL聚四氟乙烯燒杯中，150℃下加入10 mL 王水，并逐滴加入HF，至樣品全部溶解，利用電感耦合等離子體光譜法測定硅鐵中Al、Ca、Cr、Cu、Mn、Ni、P和Ti等8種雜質(zhì)元素含量。優(yōu)化了儀器工作條件，對比了不同元素各譜峰的相互干擾，選擇各元素的合適譜線。雜質(zhì)元素的檢出限在0.33μg/g ~ 22.92μg/g之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=11）均小于5%，該方法適用于硅鐵樣品中痕量雜質(zhì)元素的測定。
關(guān)鍵字：硅鐵；電感耦合等離子體光譜法；雜質(zhì)元素
在硅鐵生產(chǎn)中，除了生成氣態(tài)組分外，隨爐料帶入到其他元素會被還原并作為硅鐵產(chǎn)品的組分而流出。因此，硅鐵產(chǎn)品中存在著多種雜質(zhì)元素，如Al、Ca等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煉鋼工藝的不斷革新和成熟，對硅鐵中雜質(zhì)元素的要求越來越嚴(yán)格。本實(shí)驗(yàn)采用某一硅鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行消解，并在自主研發(fā)的Plasma 2000型全譜電感耦合等離子體光譜儀上對硅鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品中的Al、Ca、Mn、Cr、Ti、Cu、P和Ni 等8種雜質(zhì)元素進(jìn)行測定，為硅鐵行業(yè)的持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 主要儀器及技術(shù)特點(diǎn)
Plasma 2000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）。
RF頻率：27.12 MHz
分析功率：1100W
工作氣體： 冷卻氣 13.5 L / min
輔助氣 0.50 L / min
載氣 0.45 L / min
1.2 主要試劑
Al、Ca、Mn、Cr、Ti、Cu、P和Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家鋼鐵材料測試中心）：1000 μg/ml；
鹽酸：優(yōu)級純，ρ=1.18 g/ml（北京化學(xué)試劑研究所）；
硝酸：優(yōu)級純，ρ=1.50 g/ml（北京化學(xué)試劑研究所）；
氫氟酸：優(yōu)級純，ρ=1.14 g/ml（北京化學(xué)試劑研究所）；
標(biāo)準(zhǔn)樣品：GBW 01432
實(shí)驗(yàn)用水均為超純水，電阻率≥18 MΩ·cm3；
氬氣：純度ωAr > 99.999 %（北京誠維峰氣體有限公司）。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 樣品制備
樣品消解：準(zhǔn)確稱取硅鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品1.0000 g，置于250 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10 mL 王水，放在150℃的加熱板上加熱溶解，逐滴加入HF，至樣品全部溶解，取下冷卻至室溫后，定容至100 mL塑料容量瓶中。
隨同試樣做空白實(shí)驗(yàn)。
1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制
在7個100 mL容量瓶中，分別加入Al、Ca、Mn、Cr、Ti、Cu、P和Ni等標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得上述元素分別在7個容量瓶中的含量如下表1所示，加入超純水定容至刻度。
表1 8個元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線
元素 S0 S1 S2 S3 S4 S5
Al 0 0.1% 0.3% 0.5% 0.7% 0.9%
0 1000μg 3000μg 5000μg 7000μg 9000μg
Ca 0 0.03% 0.06% 0.09% 0.12% 0.15%
0 300μg 600μg 900μg 1200μg 1500μg
Cr 0 0.002% 0.005% 0.008% 0.01% 0.015%
0 20μg 50μg 80μg 100μg 150μg
Cu 0 0.03% 0.06% 0.09% 0.12% 0.15%
0 300μg 600μg 900μg 1200μg 1500μg
Mn 0 0.03% 0.06% 0.09% 0.12% 0.15%
0 300μg 600μg 900μg 1200μg 1500μg
Ni 0 0.01% 0.03% 0.05% 0.07% 0.1%
0 100μg 300μg 500μg 700μg 1000μg
P 0 0.005% 0.01% 0.02% 0.05% 0.1%
0 50μg 100μg 200μg 500μg 1000μg
Ti 0 0.01% 0.03% 0.05% 0.07% 0.1%
0 100μg 300μg 500μg 700μg 1000μg
2 結(jié)果與討論
2.1 儀器工作參數(shù)的選擇
儀器調(diào)節(jié)的主要指標(biāo)是靈敏度，通常采用含有Mn元素的波長校正液（5μg/ml）對儀器的載氣流量和炬管準(zhǔn)直進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)。
2.1.1 載氣流量調(diào)節(jié)
以Mn元素（5μg/ml）波長校正液為依據(jù)，對新安裝的進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。實(shí)驗(yàn)得到的載氣流量為：載氣流量 0.45 L/min。
2.1.2 炬管準(zhǔn)直調(diào)節(jié)
以Mn元素（5μg/ml）波長校正液為依據(jù)，對新安裝的進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。實(shí)驗(yàn)得到的炬管準(zhǔn)直為（X:2，Z:2）。
2.2 基體元素干擾和元素譜線選擇
在ICP-OES測定中，基體效應(yīng)對待測元素產(chǎn)生抑制或增強(qiáng)作用，對測定結(jié)果有明顯的影響。在硅鐵雜質(zhì)元素的測定中，由于硅本體已經(jīng)和HF生成SiF4氣體并加熱揮發(fā)，因此主要考慮Fe基體對所測定元素的影響。表2給出了8個雜質(zhì)元素的靈敏譜線和相關(guān)的干擾元素，并終確定各元素的分析譜線。
表2 各元素分析譜線
Table 2 Analytical Line of the elements
元素
Elements 譜線選擇
Choose Line / nm 分析譜線
Analytical Line / nm
Al 308.215，存在V308.211干擾
394.401，附近無干擾，強(qiáng)度低
396.152，存在Mo396.150干擾，強(qiáng)度高 308.215
Ca 396.847，附近無干擾，強(qiáng)度高
422.673，存在Al422.682干擾 396.847
Cr 267.716，附近無干擾，強(qiáng)度高
206.149，附近無干擾，強(qiáng)度低 267.716
Cu 327.396，附近無干擾，強(qiáng)度低
324.754，附近無干擾，強(qiáng)度高 324.754
Mn 257.610，附近無干擾，強(qiáng)度高
259.373，存在Fe259.373干擾 257.610
Ni 231.604，附近無干擾，強(qiáng)度高
216.556，附近無干擾，強(qiáng)度低
341.476，附近無干擾，強(qiáng)度低 231.604
P 177.499，無譜圖
178.287，無譜圖
185.943，觀測不到
213.618，存在Cu213.698干擾，但是觀察譜圖，可以區(qū)分開
214.914，附近無干擾，強(qiáng)度低 213.618
Ti 336.121，附近無干擾，強(qiáng)度高
334.941，附近無干擾，強(qiáng)度低 336.121
2.3 各元素校準(zhǔn)曲線
根據(jù)樣品中各個元素的含量，將配制好的標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.3.2）使用Plasma 2000進(jìn)行校準(zhǔn)測定。以各個元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對譜線強(qiáng)度繪制校準(zhǔn)曲線，其線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表3所示。
3 結(jié)論
采用納克公司生產(chǎn)的Plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定硅鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品中的Al、Ca、Cr、Cu、Mn、Ni、P、Ti等8種元素，可一次性完成對多種元素的測定，測量準(zhǔn)確度和精密度良好，方法簡便快速，適用于各級檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行多批次、多項(xiàng)目產(chǎn)品的元素檢測。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB/T 24194-2009, 硅鐵 鋁、鈣、錳、鉻、鈦、銅、磷和鎳含量的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[S].北京, 中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會, 2009.
[2] 陳琪, 鄭毅, 賈永濤, 等. 硅鐵生產(chǎn)中雜質(zhì)元素的控制[J]. 鐵合金, 2013, 190 (5): 15-17.
[3] 王術(shù)東. ICP-AES法測定硅鐵材料中雜質(zhì)元素[J]. 高等函授學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2011, 24 (1): 58-62.
[4] 亢德華, 王鐵, 于媛君, 等. 電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定硅鐵中雜質(zhì)元素[J]. 冶金分析, 2013, 33 (10): 64-68.
[5] 蔡紹勤, 李正庸. 原子吸收光譜法測定純硅中鐵、錳、鎂、銅、鉻、鎳和鋁[J]. 冶金分析, 1981, 01 (1): 33-36.

ICP-OES法測定工業(yè)硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti的含量
工業(yè)硅是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電子等行業(yè)。其中雜質(zhì)含量的存在嚴(yán)重影響工業(yè)硅的品質(zhì)，如其通常按金屬硅成分所含的鐵、鋁、鈣三種主要雜質(zhì)的含量來分類。根據(jù)國標(biāo)GB/T 2881-2014 工業(yè)硅要求，對其常規(guī)元素Fe、Ca、Al及微量元素B、P、Ti做出了要求。本文采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定工業(yè)硅中雜質(zhì)，方法快捷簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，適用于工業(yè)硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti的含量測定。
使用儀器：鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司 Plasma 1000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
Plasma 1000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
儀器特點(diǎn)：
優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)，先進(jìn)的控制系統(tǒng)，保證峰位定位準(zhǔn)確，信背比優(yōu)良；
RF輸出功率的范圍750-1500W，輸出功率穩(wěn)定性小于0.1%；
測量范圍寬，超微量到常量的分析，動態(tài)線性范圍5—6個數(shù)量級。
Plasma 1000工作條件
載氣流量（L/min） 輔助氣流量（L/min） 冷卻氣流量（L/min）
0.6 2 15
RF功率（W） 光柵刻線 蠕動泵轉(zhuǎn)速（rpm）
1250 3600條/mm 20
實(shí)驗(yàn)方法
稱取一定量工業(yè)硅樣品，加入一定比例的混酸，使用微波消解儀消解。待樣品冷卻后取出，定容至100ml容量瓶待測。
分析譜線的選擇
表2 Plasma 1000譜線選擇
元素 B Al Ca
譜線（nm） 249.678 396.152 396.847
元素 Fe P Ti
譜線（nm） 238.204 213.618 336.122
標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
B、Al、Ca、Fe、P、Ti標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家鋼鐵材料測試中心，1000μg/mL）
配制曲線濃度如表3 ，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999。
表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度（μg/mL）
元素名稱 標(biāo)準(zhǔn)1 標(biāo)準(zhǔn)2 標(biāo)準(zhǔn)2 標(biāo)準(zhǔn)3 標(biāo)準(zhǔn)4
B 0 0.1 0.5 1 5
Al 0 1 5 10 20
Ca 0 0.1 0.5 1 5
Fe 0 10 20 50 100
P 0 0.1 0.5 1 10
Ti 0 0.5 1 5 10
方法檢出限
表 3 方法檢出限（%）
元素 B Al Ca
檢出限 0.00003 0.000061 0.0003
元素 Fe P Ti
檢出限 0.000051 0.00138 0.00006
測定結(jié)果及加標(biāo)回收率
在實(shí)際樣品中加入被測元素，其加標(biāo)回收率93.9%-114.6%為之間，滿足定量要求。
表4 實(shí)際樣品分析結(jié)果（%）
元素 樣品測定值 加入量 加標(biāo)測定值 加標(biāo)回收率%
B 0.0022 0.002 0.0040 93.9
Al 0.1057 0.2 0.3166 105.4
Ca 0.0253 0.05 0.0810 111.5
Fe 0.6139 0.5 1.1867 114.6
P 0.0055 0.01 0.0158 102.9
Ti 0.0455 0.05 0.0995 108.0
結(jié)論
本方法采用plasma 1000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定工業(yè)硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti的含量，方法檢出限為0.00003%-0.00138%之間，加標(biāo)回收率介于93.9%-114.6%之間，適用于工業(yè)硅中B、Al、Ca、Fe、P、Ti等元素的檢測。

鋼研納克Plasma 2000 ICP光譜儀測定鍍銅鱗片石墨中Cu 含量
1 前言
石墨分為鱗片石墨、人造石墨和土狀石墨，其中，鱗片石墨警惕發(fā)育比較完整，石墨化度高，抗氧化能力強(qiáng)。鍍銅石墨改善了銅-石墨之間的界面結(jié)合，復(fù)合材料燒結(jié)性能好，有高的密度與強(qiáng)度。特別是將其作為潤滑減摩材料，不僅承載能力大幅度提高，而且潤滑減摩性能明顯改善。鍍銅后銅含量的多少影響著鍍銅鱗片石墨的材料性能，因此銅含量的測試非常重要，本文使用全譜型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀Plasma2000對鍍銅鱗片石墨中Cu 含量進(jìn)行測試。
2 結(jié)果與討論
2.1 稱樣量的選擇
鍍銅鱗片石墨中Cu 含量約35%左右，含量較高，因此稱樣量不易過大，稱樣量太小，稱量誤差大，綜合考慮，實(shí)驗(yàn)中選用0.2g稱樣量。
2.2 前處理實(shí)驗(yàn)
鍍銅鱗片石墨中約有百分之六十多的碳，需要先將樣品中的碳除掉，所以應(yīng)該先將樣品灰化，常規(guī)方法是將石墨置于鉑金坩堝中1000℃灼燒至碳全部灼燒完全，但本實(shí)驗(yàn)中樣品中銅含量較高，高溫下可能會和鉑金坩堝合金化而損壞鉑金坩堝，為避免這種情況，本實(shí)驗(yàn)中選用將樣品置于鎳坩堝中，650℃灼燒石墨碳，終實(shí)驗(yàn)表明碳可以被完全除掉。表1是不同前處理方式，終選擇前處理方式1：灰化，堿熔，酸回溶。
表1 前處理選擇
序號 前處理 現(xiàn)象
1 灰化，堿熔，酸回溶 溶清
2 灰化，酸溶 沉淀較多
前處理方式1樣品溶解圖解（堿熔）
前處理方式2樣品溶解圖解（酸溶）
2.3 校準(zhǔn)曲線
以下單位是mg/L
配線,3mlHNO3,5mgNaOH，5mgNa2O2，定容至100ml
表2 校準(zhǔn)曲線配制
元素 Cu
S0 0
S1 1
S2 5
S3 7
S4 10
備注：對于高含量元素測定時，要充分考慮標(biāo)線與樣品基體的一致性，否則會導(dǎo)致結(jié)果偏差較大，見表3。
表3 不同配線結(jié)果對比
樣品 配線方式 Cu溶液中濃度mg/L Cu樣品中實(shí)際含量
1# 水標(biāo)配線 6.1938 30.9692
加等量堿配線 6.4031 32.0155
2# 水標(biāo)配線 7.0980 35.4900
加等量堿配線 7.3224 36.6118
2.4譜線選擇
表3譜線選擇（nm）
元素 儀器 Cu
譜線 Plasma2000 327.396 324.754
2.5 儀器參數(shù)
Plasma2000：功率 1.20 KW，冷卻氣流量 13.0 L/min，輔助氣流量 0.5L/min，載氣流量 0.5 L/min，蠕動泵泵速 20 rpm。玻璃霧化系統(tǒng)和矩管。
3分析結(jié)果
終結(jié)果客戶認(rèn)可。
表4 實(shí)際樣品測試結(jié)果（單位%）
樣品 儀器 Cu
1# Plasma2000 32.0155
Agilent 725 31.50
2# Plasma2000 36.6118
Agilent 725 37.25