２０１２年第１期 分析仪器 ３９ 电感耦合等离子体原子发射光谱法 测定钴基钎料中的硅含量 高颂庞晓辉李亚龙赵洋 （北京航空材料研究院，北京，１０００９５） 摘要选择钴基钎料硅元素中灵敏度高的光谱线作为分析线，研究了样品溶解方法，优化了仪器测定的工 作条件。用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钴基钎料中硅元素含量。与标纲值对照，结果与标准值相符。 用钴基钎料样品进行加入回收试验，回收率９６ ～１０７ ，相对标准偏差小于４．２９％。 关键词 电感耦合等离子体原子发射光谱法 钴基钎料 硅 １ 前 言 低、灵敏度高、快速简便等特点，在冶金、地质、环境 等领域被广泛应用，用电感耦合等离子体原子发射 钎料（焊料），是钎焊过程中填充钎焊接头缝隙 光谱法测定其他材料中硅元素分析也有报道ｌ＿３“］。 的金属或合金。由于科学技术的不断发展，尤其是 本文选用Ｔ８００、Ｃｏ４５ＮｉＣｒＷＢ等有代表性的钴基钎 航空、航天、原子能、电子技术的飞速发展，对焊接技 料为样品，在样品的溶解、分析谱线选择、不同标钢 术及钎料的技术指标提出了新的要求。钎焊接缝是 值的对比等方面进行了研究，建立了适于测定钻基 整个部件中最薄弱的环节，而钎料的质量对钎焊接 钎料中硅的分析方法，并进行了精密度和加入回收 缝的质量起着至关重要的作用。因此，为获得高质 试验。 量的钎焊接头，钎料必须具备合适的熔点、润滑性等 重要指标，这些指标又与其化学成分密不可分。因 ２ 实验部分 此，严格控制钎焊料的化学成分是提高钎焊料材料 ２．１仪器和工作条件 质量的一个重要环节。硅元素作为重要的降熔元 ＪＹ１７０电感耦合等离子体发射光谱仪，法国ＪＹ 素，其含量必须严格控制。 公司生产。 但是通过查阅ＡＳＴＭ、国标等文献，发现目前 高频频率４０．６８ＭＨｚ；入射狭缝２０￣ｍ；入射功率 国内外的对钴基钎料的研究主要集中于钻基钎料的 １．０ｋＷ；出射狭缝８Ｏ ｍ，１５￣ｍ；反射功率￣１５Ｗ；样品 组织结构、耐腐蚀性能与力学性能方面，而对于如何 提升量１．２ Ｌ／ｍｉｎ；冷却气流量１５Ｌ／ｍｉｍ积分时间 测定钴基钎料的化学成分则没有提供适当的方 ２ｓ；选择硅２５１．６１ｌｎｍ作为硅元素分析波长。 法［１ ］。由于钴基钎料样品成分复杂，高熔点元素 ２．２试剂 钨、钼含量高，难以溶解，而且在样品处理过程中硅 硅标准储备液１．００ ｍｇ／ｍＬ，国家标准溶液，钢 元素有容易损失、易污染等特点，难以准确测量。目 铁研究总院制，使用时逐级稀释。 前测定硅元素的方法多采用化学法，比如ＧＢ／ 实验用盐酸、硝酸、氢氟酸均为优级纯，水为二 Ｔ２１９３３．２—２００８一重量法测定镍铁中硅含量的测 次蒸馏水。 定；ＧＢ／Ｔ １２６９０．７—２００３一钼蓝分光光度法测定稀 钴、钼、钨单标准溶液均用质量分数大于 土金属及其氧化物中的硅量。化学方法虽然准确， ９９．９５ 的纯金属配制。 但操作繁琐，试剂消耗量大，试验周期长，精密度差， ２．３实验方法 难以满足现代冶金分析和材料研究的要求。 称取０．１０００ｇ合金样品置于２５０ｍＬ聚四氟乙 电感耦合等离子体原子发射光谱法相对于化学 烯烧杯中，加入５０ｍＬ盐酸、５ｍＬ硝酸，高温加热溶 分析方法而言有线性范围宽、基体效应小、检出限 解完全（溶解过程中体积保持在２Ｏ～３０ｍＬ），冷却 作者简介：高颂，女，１９７８年出生，硕士，从事材料化学成分分析研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｇａｏｓｏｎｇ ４４４４＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ ４０ 分析仪器 ２０１２年第１期 至室温，再加入２ｍＬ氢氟酸，将聚四氟乙烯烧杯放 入水浴锅中，水浴锅温度控制在７Ｏ℃以下，溶解１０ ￣２０ｍｉｎ，待试样溶解完全后，稍冷，移入１００ ｍＬ塑 料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 ３结果与讨论 ３．１分析谱线的选择 待测谱线应不受光谱干扰，并有足够宽的线性 范围和高的灵敏度。根据电感耦合等离子体发射光 谱仪谱线库提供的待测元素硅推荐波长及背景等效 浓度、检出限、信噪比、强度等参数，对待测元素的谱 线进行初选。配制硅的单标准溶液，浓度为１０￣ｇ／ ｍＬ，在选定的波长处进行谱图扫描，同时扫描基体 元素钴和主量元素铬、钨、钼的单标准溶液，观察待 测元素硅的谱线受基体和主量元素的干扰情况。从 扫描图中可看出，主量和基体元素对待测元素硅 ２５１．６１ｌｎｍ、２８８．１５８ｎｍ谱线都有干扰，基体钴对待 测元素有背景干扰。２５１．６１ｌｎｍ干扰相比较小，故 选择硅２５１．６１１ ｎｍ为待测元素分析线，加入钴基 体。 ３．２线性范围、相关系数和检出限 根据样品中硅元素的含量范围和基体成分，制 做工作曲线。在确定的测量条件下对试剂空白溶液 进行了１１次测定，计算标准偏差，以３倍的标准偏 差计算出硅元素的检出限。线性范围、相关系数和 检出限见表１。 表１硅元素的线性范围、相关系数、检出限 ３．３溶解试验 采用盐酸５０ｍＬ、硝酸５ｍＬ溶解试样，电路电 压控制在１８０Ｖ。所用几种钴基标纲与钴基钎料 Ｔ８００中ｗ含量较高，溶样过程中必须控制样品体 积。 样品体积小于２０ｍＬ时ｗ容易析出。硅易溶 于氢氟酸，故必须在加入氢氟酸后将温度控制在 ７０℃以下，否则硅元素含量容易损失。本实验采用 盐酸、硝酸、氢氟酸溶解样品。 ３．４方法的回收率和精密度 按所确定的仪器工作参数与实验方法，对几种 钴基标纲进行了标纲值对照，并对钴基钎料试样做 了加入回收率和精密度试验（ｎ一８）．结果分别见表 ２和表３。 表２标纲值比对 （ ） 标纲号 标准值 测定值 ３Ｊ２２——７Ｏｌ６ Ｏ．２１ Ｏ．２２ ２Ｊ９——７０３２ ０．６１ Ｏ．６１ ３Ｊ２１——６ Ｏ．５２ ｏ．４９ ３Ｊ２１——７０３８ ｏ．４０ ｏ．４１ ３．ＯＯ ３．Ｏ３ １Ｏ１ Ｏ．８２ Ｏ．１ ０．０９６ ９６ ４．２９ Ｃｏ４５ＮｉＣｒＷＢ ０．２ ０．１９８ ９９ １．８８ ０．５ Ｏ．５２ １Ｏ４ ２．４６ ４ 结 论 本方法选择Ｓｉ ２５１．６１ｌｎｍ为硅的分析线，对钴 基钎料进行了样品溶解试验，优化了仪器工作条件， 进行了标纲值对照和加入回收、精密度试验，回收率 ９６ ～１０７％，ＲＳＤ≤４．２９ 。结果表明，本法可以 消除基体和主量元素的光谱干扰，测定快速、准确， 可用于钴基钎料中硅元素的测定。 参考文献 ［１］邵卫东、童朝山、庄伟．上海科研，２００５，（１）：６０—６３． ［２］邵卫东、严彪、毛彭龄．上海有色金属，２００５，（１２）：１０— １２． ［３］万春梅，陈涛，李玉清．磷铜铁．云南冶金，２０１０，（６）： ５８—６９． ［４］李玉清，陆垒．云南冶金，２００９，（６）：４７ ４９． 收稿日期：２０１１一Ｏ６一Ｏ２ ２０１２年第１期 分析仪器 ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ａｔｏｍｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ． Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉ ｉｎ Ｃｏ－ｂａｓｅｄ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌｓ ｂｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｇａｏ Ｓｏｎｇ，Ｐａｎｇ Ｘｉａｏｈｕｉ，Ｌｉ Ｙａｌｏｎｇ，Ｚｈａｏ Ｙａｎｇ １０００９５） Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｏ～ｂａｓｅｄ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌｓ ｂｙ ＩＣＰ—ＡＥＳ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｅｎ— ｓｉｔｉｖｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｓｉ ＷａＳ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｌｉｎｅｓ．Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅ Ｓｉ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｓｅｖｅｒａｌ Ｃｏ—ｂａｓｅｄ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒ— ｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕ１ｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｓｔａｎｄａｒｄ ｖａｌｕｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ ｗｅｒｅ ９６ ～１Ｏ７ ，ａｎｄ ｔｈｅ ＲＳＤｓ ｗｅｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ４．２９ ．