冯凤，亓蕾，陶曦东，刘婧

(中车南京浦镇车辆有限公司，南京 210031)

ICP–AES法测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的含量

冯凤，亓蕾，陶曦东，刘婧

(中车南京浦镇车辆有限公司，南京 210031)

建立电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP–AES)法测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼7种元素含量的方法。试样用盐酸与硝酸混合酸溶液溶解，采用溶解国家标准样品的方法制备校准曲线溶液，确定了元素最佳分析谱线。各元素的含量在其测试范围内与原子发射强度呈良好的线性关系，线性相关系数不小于0.999，7种元素的检出限在0.000 3%～0.003 0%之间。该方法应用于铬镍不锈钢标准样品的测定，测定值与认定值相符，测定值的相对标准偏差在0.12%～1.15%之间(n=8)。应用于铬镍不锈钢样品测定时，加标回收率在90%～110%之间。该方法操作简便、迅速，可满足日常铬镍不锈钢中多元素含量的检测需要。

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP–AES)；铬镍不锈钢；锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼元素；标准样品

铬和镍在铬镍不锈钢中含量较高，并呈单相的奥氏体组织，因而铬镍不锈钢具有比铬不锈钢更高的化学稳定性，更好的耐腐蚀性，是目前应用最多的一类不锈钢［1］。不锈钢中各元素含量的分析大多采用化学法、原子吸收法和光电直读光谱法［2–3］。化学法和原子吸收法分析元素单一，操作复杂，费时费力，效率低；光电直读光谱法操作简便，可以多元素同时分析，但对样品形状有严格的要求和限制。近年来，电感耦合等离子体原子发射光谱由于其基体效应小，线性范围宽，灵敏度高，分析速度快，多元素同时测定的特点在地质、冶金、化工、食品等行业有广泛的应用［3–15］。目前没有采用ICP–AES法测定不锈钢材料元素含量的国家标准，只有YB／T 4396–2014 《不锈钢多元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》［16］，规范了不锈钢中某些元素的测量，还有人采用ICP–AES法测定不锈钢材料中某些元素［3，9–11］，且大部分使用标准溶液绘制校准曲线，比较费时费力，而且有时虽然校准曲线线性好，但因为基体不同的缘故，测试结果并不理想。笔者采用溶解国家标准样品的方法制备校准曲线，建立了ICP–AES法测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜和钼7种元素含量的方法，该法与前者相比，简便省时，溶液保存时间长，而且校准曲线溶液的基体组成与待测物质一致，消除了基体干扰。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱仪：Thermo iCAP 6300 型，美国Thermo Fisher公司；

盐酸、硝酸：优级纯；

氩气：纯度为99.999%；

铬镍不锈钢标准样品：B 59–94(抚顺钢厂)，GSBH 40132–2003[太原钢铁(集团)有限公司钢铁研究所]，YSBC 11314–94(冶金工业部钢铁研究总院)，YSBC 15344–2008、YSBC 15343–2008、YSBC 15345–2008、GSB 03–2481–2008[太 原 钢 铁(集团)有限公司技术公司]，GSB 03–2030–2006、GSB 03–2031–2006(钢铁研究总院分析测试研究所北京纳克分析仪器有限公司)，GBW 01681–2005(山东省冶金科学研究院)；

实验用水为去离子水，电阻率不小于18.2 MΩ·cm。

1.2 仪器工作条件

射频功率： 1 150 W；冷却气流量：12 L／min；辅助气流量：0.5 L／min；雾化气流量：0.5 L／min；蠕动泵泵速：50 r／min；垂直观察高度：12.0 mm；积分时间：短波15 s，长波5 s；各元素的分析波长见表1。

表1 元素分析波长

1.3 实验方法

准确称取试样0.100 0 g于100 mL定容两用瓶中，加入10 mL盐酸与硝酸的混合酸溶液(盐酸–硝酸–水的体积比为2∶1∶3)，并于低温加热至反应完全，待试液冷却后，用水定容至100 mL，混匀，按1.2仪器工作条件进行测定。随同试样作空白试验。用于绘制校准曲线的标准样品的溶解方法与试样相同。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

本方法使用的电感耦合等离子体原子发射光谱仪是全谱直读型发射光谱，可以实现多元素同时测定。信号值随着仪器射频功率的增加明显增强，但同时仪器噪音也增加，保持其它参数不变，在900～1 500 W范围内，试验考察了改变射频功率对谱线强度的影响。结果表明，随着射频功率的增加，待测元素的谱线强度和背景都随之增大，当射频功率增大到1 150 W时，信噪比开始下降，故选择射频发生器功率为1 150 W。雾化气流量的大小直接影响待测溶液的吸入速率，增大雾化气流量，可以使待测元素强度增强，但过大会稀释待测样品，综合考虑，选择雾化气流量为0.5 L／min。其它参数根据厂商推荐和仪器调试时的雾化效果。

2.2 元素分析谱线的选择

遵循低含量元素采用主灵敏线、高含量元素采用次灵敏线的原则，从基体干扰和背景校正两方面考虑，对各元素的若干条谱线进行筛选。初选谱线依次为Mn：257.610，260.569，279.482 nm；Cr：206.157，267.716，318.070，360.533 nm；Ni：221.647，352.454 nm；Si：251.611，212.412，288.158 nm；P：178.284，177.495 nm；Cu：324.754，327.396 nm；Mo：202.030，281.615 nm。经过试验比对，根据标准曲线线性、谱线响应值和未知样品测试的准确度等情况，最后选定各元素的分析谱线如表1所示。

2.3 干扰及消除

电感耦合等离子原子发射光谱法的常见干扰分为光谱干扰和非光谱干扰。光谱干扰是最为严重的干扰，主要包括基线漂移和直接谱线重叠两种干扰类型。可以通过更换谱线、背景校正和干扰元素校正来消除光谱干扰。经过试验，在选定的测试波长附近干扰极少，可忽略不计。非光谱干扰主要包括化学干扰、物理干扰和电离干扰等，可以通过基体匹配、内标法、加入电离缓冲剂等消除。一般情况下，非光谱干扰影响相对较小。在该试验中，主要通过选择合适的谱线以及选择基体组成与待测样品基本相同的国家标准样品用于制备校准曲线以消除干扰。

2.4 标准曲线及检出限

用溶解国家标准样品的方法绘制校准曲线，比基体匹配的标准溶液更简便、快速，表2列出了绘制校准曲线用标准样品中各元素的质量分数。

选用表2中的国家不锈钢标准样品，按照1.3实验方法处理标准样品，配制成系列标准工作溶液，按1.2仪器工作条件进行测定，以各元素的质量分数为横坐标、元素谱线信号强度为纵坐标进行线性回归求得线性回归方程，各元素的线性回归方程、线性范围、相关系数见表3。

表2 绘制校准曲线标准样品中各元素的质量分数 %

按照1.2仪器工作条件对试剂空白溶液进行11次测定，计算其标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限，结果见表3。

表3 线性回归方程、线性范围、相关系数及检出限

2.5 精密度与准确度试验

按照实验方法对2个铬镍不锈钢标准样品进行测定，结果见表4。

表4 精密度与准确度试验结果 %

由表4可知，7种元素测定结果的相对标准偏差为0.12%～1.15%，说明该方法具有良好的精密度，相对误差为0.10%～6.67%，说明测定值与认定值相符，方法准确度较高。

2.6 加标回收试验

按照1.3实验方法对某铬镍不锈钢样品进行测定，并进行加标回收试验，结果见表5。

表5 样品测定与回收试验结果 %

由表5可知，采用该方法测定铬镍不锈钢样品，各元素的加标回收率在90%～110%之间，说明该方法干扰小，准确度较高。

3 结语

采用ICP–AES测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜和钼7种元素的含量。用溶解国家标准样品的方法制备校准曲线溶液，线性范围宽，具有较好的准确度和精密度，灵敏度高。该方法操作简便、迅速，可满足日常铬镍不锈钢中多元素含量的检测需要。

［1］ 王焕庭，李茅华，徐善国.机械工程材料［M］.大连：大连理工大学出版社，1998.

［2］ 肖慧，黄雪源，方邢有，等.火焰原子吸收光谱法测定不锈钢食具中铅、铬、镍［J］.现代科学仪器，2007(5): 108–109.

［3］ 王国新，许玉宇，俞璐，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定不锈钢中8种合金元素［J］.理化检验：化学分册，2011，47(1): 78–80.

［4］ 邵海舟，刘成花.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中铌钛钽硅铝磷［J］.冶金分析，2011，31(12): 54–57.

［5］ 商英，尹艳清，殷雪霞，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钛铁中钛、铝、硅、磷、铜和锰［J］.理化检验：化学分册，2013，49(2): 193–195.

［6］ 辛仁轩.等离子体发射光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［7］ 耿新，陈克仲，孙鹏，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝锰铁中硅和磷［J］.理化检验：化学分册，2015，51(1): 43–45.

［8］ 唐华应，方艳，薛秀萍.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锰铁合金中铬硅磷［J］.冶金分析，2007，27(9): 48–50.

［9］ 鲁妙勤，王丽萍，杨彬卫. ICP–AES法测定不锈钢中14种元素［J］.分析仪器，2013(4): 40–44.

［10］ 李艳秋，毛成涛，戚佳琳，等. ICP–AES法测定不锈钢中元素［J］.检验检疫学刊，2010，20(2): 18–20.

［11］ 于立文，王立玲. ICP–AES法同时测定不锈钢中6中元素［J］.山西化工，2015，35(5): 23–24.

［12］ 高红波，禄妮，李波，等. ICP–AES法测定锆合金中常量及微量元素［J］.现代科学仪器，2007(2): 87–89.

［13］ 朱海丰.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锰铁中微量磷［J］.理化检验：化学分册，2009，45(1): 10–12.

［14］ 郑国经.电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪器与方法的新进展［J］.冶金分析，2014，34(11): 1–10.

［15］ 程石，王伟旬，黄伟嘉，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cr20Ni80镍铬合金溅射靶材中多种元素［J］.冶金分析，2013，33(10): 40–42.

［16］ YB／T 4396–2014 不锈钢 多元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法［S］.

Determination of Mn, Cr, Ni, Si, P, Cu, Mo in Chromium Nickel Stainless Steel by ICP–AES

Feng Feng， Qi Lei， Tao Xidong， Liu Jing
(CRRC Nanjing Puzhen Co.， Ltd.， Nanjing 210031， China)

The method for simultaneous determination of Mn, Cr, Ni, Si, P, Cu, Mo elements in chromium nickel stainless steel by using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(ICP–AES) was established. The sample was dissolved with HCl–HNO3solution. The method of dissolving the reference materials was adopted for preparation of calibration curve. The best analytical spectral lines were chosen for the determination. Linear relationships between the emission intensity and the concentration of the elements were kept in the linear ranges of seven elements, the correlation coefficients were more than 0.999. The detection limits ranged from 0.000 3% to 0.003 0%. The method was applied to the analysis of the reference material, the determination results were in agreement with the certified values, and the relative standard deviations of determination results were in the range of 0.12%–1.15%(n=8). The recovery rates measured by standard addition method were in the range of 90%–110%. The method is simple, rapid and can meet the rquirement of daily analysis of multi element content in chromium nickel stainless steel.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(ICP–AES); chromium nickel stainless steel; elements of Mn, Cr, Ni, Si, P, Cu, Mo; reference material

O657.3

A

1008–6145(2016)06–0084–04

10.3969／j.issn.1008–6145.2016.06.020

联系人：冯凤；E-mail: fengfnjust@126.com

2016–09–20