何一芳，王立新，蒋月娟，张学彬

（1.宁波市产品质量监督检验研究院，浙江 宁波 315048；2.宁波金田铜业（股份）集团有限公司，浙江 宁波 315034）

微波消解-ICP-AES法同时测定铜铬锆合金中的铬、锆

何一芳1，王立新2，蒋月娟1，张学彬1

（1.宁波市产品质量监督检验研究院，浙江 宁波 315048；2.宁波金田铜业（股份）集团有限公司，浙江 宁波 315034）

建立微波消解技术-电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）同时测定铜-铬-锆合金中铬、锆元素含量的分析方法。研究分析条件中消解试剂、微波消解程序的优化和分析谱线的选择,并测定分析结果的精密度和准确度。结果表明：该方法简单、快速，其精密度和准确度都能达到标准要求，铬的相对标准偏差为2.10%，锆的相对标准偏差为0.52%，并且该方法能够同时测定铬和锆。

微波消解；ICP-AES；铜-铬-锆合金；铬；锆

0 引 言

铜-铬-锆合金（含铬0.2%～1.2%，锆0.05%～0.5%）材料具有高强度、高导电性、高导热性、耐高温、冲击不产生火花等优良特性，是目前综合性能最好的高强高导耐高温铜基材料，已成为高性能铜合金材料的代表。

铜-铬-锆合金中铬、锆的测定方法[1-2]有分光光度法、滴定法、原子吸收法等，但这些方法不仅只能单个测定，而且样品前处理均需使用贵重的铂金器皿，测试过程复杂繁琐，测试速度慢。

微波消解是近年来一种较新的样品前处理技术，该技术具有溶样能力强、速度快、无损失、污染少等优点[3-5]。国内外采用该技术进行样品消解的研究日益增多，但尚未见用于铜-铬-锆合金样品消解的报道。电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）作为一种高效的分析方法，具有灵敏度高、检出限低、稳定性好、干扰少、工作曲线线性范围宽、分析速度快、可实现多元素同时或顺序测定等优点[6-10]。因此，本文采用微波消解-ICP-AES分析法同时测定铜-铬-锆合金中铬和锆元素的含量，通过条件优化，用参考物质验证，证明此方法简便、快捷，其准确度和精密度都能满足标准要求。

1 试验部分

1.1 仪器与设备

美国Thermo Fisher公司的IRIS Intrepid IIXSP型电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）仪，上海新仪MDS-8G型多通量密闭微波化学工作站。

1.2 试剂及溶液

浓HNO3、HCl均为AR级；HF采用等温扩散法提纯（浓度为原始酸的3/4）；水为蒸馏水。

标准储备液：Cr、Zr元素国家标准溶液，质量浓度均为1mg/mL，购自北京纳克仪器有限公司。

纯铜基体溶液：称取1.0000g（铜≥99.95%），用10mL HNO3溶解，移入100mL容量瓶中，冷却后定容至刻度，其质量浓度为10mg/mL。

混合标准溶液：将标准储备液用5%(体积分数)的王水介质逐级稀释配制系列混合标准溶液，其质量浓度见表1。

表1 混合标准溶液

1.3 ICP-AES测试工作条件

电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定铬和锆的最佳工作条件见表2（1psi=6.895kPa）。

表2 ICS-AES仪器最佳测试工作条件

1.4 试验处理

称取0.1000g铜-铬-锆合金样品置于微波消解罐中，加入8 mL王水、5 mL HF，加盖置于MDS-8G型多通量密闭微波仪中，按预设微波消解程序进行消解。待程序结束后冷却降温泄压，用专用消解罐加热器加热蒸干，加5 mL王水和适量蒸馏水，将样品液转移至100 mL的容量瓶，冷却后定容至刻度、摇匀，待测。

标准工作曲线制作和样品测定：在ICP-AES的最佳测量条件下，对系列标准溶液和样品溶液进行测定，取3次测定平均值，绘制工作曲线并计算样品溶液的质量浓度，根据称取样品质量计算出样品中铬、锆元素的百分含量。

2 结果与讨论

2.1 优化的微波消解程序

微波消解样品时，消解罐内的温度和压力都比较高，为保证安全，在试验时必须控制溶剂量和样品量，并且升温幅度不宜过大。试验溶液的总体积控制在13mL左右，样品量为0.100 0g，升温采用4个阶段。微波消解程序如表3所示。

表3 优化后的微波消解程序1）

2.2 氢氟酸的用量

按照表3的微波消解程序，采用不同的王水和氢氟酸用量比例对同一铜-铬-锆合金样品进行消解，结果表明：氢氟酸的用量对样品中锆完全消解影响较大；当王水和氢氟酸用量分别为8mL和5 mL时，样品中锆和铬可完全消解，溶剂的用量也较少。

2.3 分析谱线的选择

根据仪器数据库的分析谱线信息，选择灵敏度较高、无干扰的分析谱线，然后用选择的分析谱线对铬、锆的系列混合标准溶液进行测试并拍摄图谱。分析拍摄的谱线图谱，确定有无干扰峰，并比较同一元素不同谱线的信背比，选择无干扰和信背比高的谱线作为分析谱线。经过试验，本方法选择的分析谱线为Cr 267.716nm，Zr 339.198nm。

2.4 基体干扰实验

铜-铬-锆合金样品中除基体铜外，铬的质量分数为0.2%～1.2%，锆的质量分数为0.05%～0.5%，其余元素的含量都较低（质量分数＜0.01%，测试质量浓度＜0.1μg/mL），对铬和锆的测试影响很小，可忽略不计，所以基体干扰只考虑Cu的影响。

分别考察了0～5000μg/mL Cu标准溶液对测定Cr（0.89μg/mL）、Zr（0.35μg/mL）的影响，结果见表4。从表4可以看出，Cu基体对Cr、Zr的测定有一定的负干扰，在1000μg/mL时，其干扰不明显。只要做到标准曲线溶液与试样溶液的基体匹配，就可以保证分析结果的准确性。

2.5 酸度对ICP-AES测定的影响

以王水作为介质进行测试，在Zr、Cr质量浓度分别为1，5μg/mL和5，10μg/mL时，分别在体积分数为1%，3%，5%，10%，20%的王水介质中用ICP-AES进行测定。结果表明：王水介质的浓度对Zr、Cr的测试基本无影响，见表5。本文选择体积分数为5%的王水作为介质。

表4 Cu基体对测定的影响 μg/mL

表5 王水介质对测定的影响

2.6 方法的精密度和准确度

分别对3个含有铬、锆的铜-铬-锆合金样品按本法进行6次平行测定，计算平均值和相对标准偏差，并与JB/T 9552-1999《铜铬锆合金化学分析方法》的测定结果比对，见表6和表7。

从表6和表7可见，本法与标准方法测得铬、锆元素的值基本一致，误差均在标准规定范围内（表9），铬的平均相对标准偏差为2.10%，锆的平均相对标准偏差为0.52%。

为使测量结果更加准确，采用铬青铜和锆青铜参考物质作为标样对照测定结果，见表8，其测定结果与标准值一致，误差均在标准规定范围内（表9）。

表6 精密度和方法比较（n=6）

表7 精密度和方法比较（n=6）

表8 参考物质测定结果

表9 标准方法允许测试误差

3 结束语

通过试验，建立了微波消解样品，ICP-AES法同时测定铜-铬-锆合金中的铬、锆元素含量的方法，该方法简单、快速，其精密度和准确度都能达到标准的要求，铬的平均相对标准偏差为2.10%，锆的平均相对标准偏差为0.52%。能满足铜-铬-锆合金产品生产和质量控制的日常分析要求。

[1]JB/T 9552.6—1999铜铬锆合金化学分析方法 焦硫酸钾熔融-偶氮胂III光度法测定锆[S].北京：中国标准出版社，1999.

[2]JB/T 9552.2—1999铜铬锆合金化学分析方法 过硫酸铵氧化测定铬[S].北京：中国标准出版社，1999.

[3]郭满栋，马淑娟，王晓华，等.微波在分析化学及有机合成中的应用[J].理化检验：化学分册，2002，38（3）：158.

[4]李洁，张穗忠.微波消解溶样技术在冶金化学分析中的应用[J].钢铁研究，2006（6）：41-43.

[5]赖瑢，丘福保，徐镇耿，等.微波消解-溶出伏安法对食品中铜、铅、镉的同时测定[J].分析测试学报，2010，29（2）：203-206.

[6]吴显欣，陈天裕，王安宝.端视等离子体原子发射光谱仪的性能评价[J].理化检验：化学分册，2004，40（5）：305-307.

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Simultaneous determination of chromium and zirconium in Cu-Cr-Zr alloy by microwave digestion-ICP-AES

HE Yi-fang1，WANG Li-xin2，JIANG Yue-juan1，ZHANG Xue-bin1
（1.Ningbo Academe of Supervision and Inspection for Product，Ningbo 315048，China；2.Ningbo Jintian Copper（Group）Co.，Ltd.，Ningbo 315034，China）

An analysis method has been established to simultaneously determine Cr and Zr in Cu-Cr-Zralloy with microwave digestion technique and ICP-AES method.Digestion reagents，optimization of microwave digestion program and analytic curve were studied，and the accuracy and precision of analysis results were determined.The results show that the method is simple and quick，its accuracy and precision reach to the request of standard，and the RSDs of Cr and Zr are respectively2.10% and 0.52%.Thecontentsofchromium and zirconium can bedetermined simultaneously by the method.

microwave digestion；ICP-AES；Cu-Cr-Zr alloy；chromium；zirconium

TG115；O657.31；O614.61+1；O614.41+2

：A

：1674-5124（2014）05-0052-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.05.013

2014-03-19；

：2014-05-17

何一芳（1962-），女，浙江宁波市人，工程师，主要从事金属材料的化学分析研究和测试工作。