密闭微波消解-等离子体发射光谱法测定钢铁样品中的硅_奥地利安东帕有限公司(1).pdf

应用报告 密闭微波消解 － 等离子体发射光谱法测定钢铁样品中的硅 Microwave Decomposition for the Determination of Silicon in Steel Samples by ICP- AES 奥地利安东帕有限公司上海代表处地址 上海市北京西路 1701 号 静安中华大厦 1002 室邮编 200040 电话 86 －21 －62887878传真 86 －21 －62886810E- mail info． cn anton- paar． com 网址 www． anton- paar． com． cn 硅作为冶炼组分， 可以提高钢的可淬性、 稳定性以及耐腐 蚀性。硅也是生产硅钢的重要原料， 硅钢是当今最重要的软 磁材料。钢铁中绝大部分的 Si 来自于生产过程中加入的脱氧 剂 硅铁。在这个过程中 Si 不会生成熔渣而析出， Si 保持 溶解于钢水中。高硅含量的钢铁具有很高的化学稳定性。 含硅的钢铁［w Si ＞ 0． 1］可以完全溶解于浓 HCl 和浓 HNO3的混合酸中; 但是用水稀释后， 硅酸会凝结出 来。因此， 为了实现等离子体发射光谱法 ICP － AES 准确 测定 Si， 样品消解过程必须使用 HF。为避免挥发性 SiF4 的损失， 必须使用密闭罐消解系统。本文研究的目的就是 开发一个验证的分析方法， 测定合金钢中的 Si。 1仪器 样品消解采用奥地利安东帕公司 Anton Paar GmbH 的 Multiwave 3000 微波消解系统 配 16MF100 转子 。消解后的 样品在Optima 3000 XL ICP －AES 光谱仪 美国PerkinElmer 公 司， 配微型同心雾化器和同心雾室 上进行测定。 2样品和主要试剂 BCS 351 镍 基 合 金; BAM 328 － 1 钴 基 合 金; BAM 289 －1高温钢。样品质量 200 ～300 mg。 5 mL HCl 优级纯， 30， 德国 Merck 公司 ;0．5 mL HNO3 亚沸蒸馏， 65 ;0．5 mL HF 优级纯， 40， 德国Merck 公司 。 3消解步骤及分析结果 1 样品称量。注意带插入温度传感器的参比罐必须 放样品。 2 加入试剂。为了防止钢铁样品的钝化， 试剂必须 按照以下次序加入 先加 HCl， 等待 10 min 后， 分别加入 HNO3和 HF。 3 微波消解程序。在 Multiwave 3000 微波消解系统 中对样品和空白进行消解， 消解程序见表 1。消解后得到 透明、 深绿色溶液， 无任何沉淀。 表 1样品微波消解程序 步骤功率 P/W升温时间 t/min保持时间 t/min风扇 110005151 200153 4 样品溶液稀释。用超纯水将样品溶液和空白稀释 至 50 mL。 5 ICP － AES 法测定。Si 在 ICP － AES 测定过程中 在管路中留下较高且持续的空白， 而且清洗速度慢。用 HCl/HNO3/HF/H2O 体积比 100 ∶ 10 ∶ 10 ∶ 880 的混合液 清洗效果最好， 速度最快; 而用稀的 HCl/HNO3混合酸清洗 要达到同样的空白水平则需数小时。 用 Optima 3000 XL ICP － AES 光谱仪在 212． 412 nm、 251．611 nm 和288．158 nm 波长处测定， 以 Mo 元素 或 Ta、 V 为内标。Si 的发射线谱线干扰见表2。测定结果见表3。 表 2硅发射线的谱线干扰 Si 发射波长干扰元素 Si 发射波长干扰元素 Si 212． 412 nmV， Mo， TaSi 252． 851 nmV， Co Si 221． 667 nmNi， WSi 288． 158 nmTa， W Si 251． 611 nmMo， Ta 表 3钢铁样品中 Si 的测定结果 钢铁样品 w Si / 标定值212． 412 nm251． 611 nm288． 158 nm BCS 3510． 14 0． 010． 113 0． 0030． 111 0． 0030． 111 0． 003 BAM 328- 10．629 0．0140．6401 0．02800．6272 0．02800．6413 0．0270 BAM 289- 10．531 0．0130．5410 0．02100．5217 0．02100．5255 0．0210 4基质匹配空白校正技术 为了得到准确的结果， 必须使用基质匹配空白校正技 术 即用基质匹配空白溶液分别对两个标准溶液和样品的 测定结果进行修正后计算含量。校正流程见图 1。 图 1基体匹配空白校正技术流程 5结语 为了准确测定高等级钢铁中的 Si， 必须使用 HF。用 ICP － AES 法测定 Si 会受到 Co、 Mo、 Ni、 Ta、 V 和 W 的严重 干扰， 仅仅使用外标或内标 标准加入 无法保证足够的准 确性， 必须使用基质匹配空白校正技术才能得到准确的 Si 的测定结果。利用 Multiwave 3000 密闭式微波加压湿法消 解技术结合 ICP － AES 测定高等级钢铁中 Si 的方法， 与常 规重量法相比， 可以极大地节省时间和减小试剂的消耗。 致谢 Dr． Michael Zischka Institute for Analytical Chemistry， Micro-and Radiochemistry， Graz University of Technology 奥地利安东帕有限公司供稿 Ⅱ ChaoXing