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电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中的铌、钽、钛 2019年第3期总第278期铁合金FERRO-ALLOYS2019No.3Tot.278DOI:10.16122/j.ki.issn1001-1943.2019.03.011作者简介姜玉领男,1967年5月出生,工程师,1988年毕业于湘潭机电专科学校分析化学专业,现主要从事金属材料测试的技术管理工作。 E-mail:jianghe67sina.。 2018-12-26电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中的铌、钽、钛姜玉领郭进京赵慧(中原内配集团股份有限公司焦作中国454750)摘要使用氢氟酸和硝酸溶解样品,加入酒石酸作为稳定剂,用水稀释至刻度。 使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中的铌、钽、钛三种元素,为了消除使用铌铁标准样品检测范围过窄,使用了在标准系列中加入适量单标准溶液绘制校准曲线。 各元素的相关系数r均大于0.999,按照实验方法测定铌铁中的铌、钽、钛结果的相对标准偏差在0.31%1.00%之间,各元素的回收率在98%103%之间。 按照实验方法测定样品中的铌、钽、钛,测定值与重量法测铌和钽,分光光度法测定钛结果相吻合。 关键词铌铁电感耦合等离子体原子发射光谱法铌钽钛TF649-34B1001-1943 (2019)03-0045-04DETERMINATION OFNIOBIUM,TANTALUM ANDTITANIUMIN FERRONIOBIUMBY ICP-AESJIANG Yuling,GUO Jinjing,ZHAO Hui(ZYNP GroupCo.,Ltd.,Jiaozuo454750,China)AbstractThe samplesare dissolvedby hydrofluoricacid andnitric acid,and tartaricacid isadded asstabilizer anddilutedto scalewith water.Three elementsof niobium,tantalum andtitanium inferroniobium aredetermined byICP-AES.In orderto eliminatethe narrowdetection rangeof the standard samplesof ferroniobium,a calibrationcurve isdrawnby addinga properamount ofsingle standardsolution inthestandardseries.The correlationcoefficient rof eachelementis morethan0.999.The relativestandard deviationbetween theresults of niobium,tantalum andtitanium intheferroniobium ismeasured between0.31%1.00%.The recoveryrate ofeach elementis between98%103%.Thedetermination valuesofniobium,tantalum andtitanium inthe samplesby experimentalmethod coincideexactly withthevalue ofniobium andtantalum determinedby gravimetricmethod,and thevalue oftitration determinedby spectro-photometric method.Keywordsferroniobium,ICP-AES,Nb,Ta,Ti前言铌铁主要用于生产高温合金、不锈钢和高强度低合金钢,也可用于含铌铸铁。 铌可以与钢中的碳生成稳定碳化铌,与氮生成氮化铌,提高钢铁的表面抗腐蚀能力,同时可以细化晶粒提高强度,铸铁中加入可以提高铸铁的强度和抗腐蚀能力1,因此测定其中的铌含量显得非常有必要。 同时钽一般和铌共生,性质和作用也相同,由于生产铌铁主要使用铝热法生产工艺,钛影响其产品的加工性能,因此检测其中的钽、钛也非常有必要。 铌铁中铌的万方数据测定方法有单宁酸水解重量法2、钽的测定方法有结晶紫萃取光度法3、纸上色层分离重量法测定钽和铌4、变色酸光度法测定钛5等湿法分析。 由于采用湿法分析,方法繁琐,需要时间较长,不利于现场生产分析。 近年来由于ICP的推广,使用ICP检测铌铁中主要元素和杂质元素的报道逐渐增多6-9,分析速度较以前大大提高,文献中从各个方面论述了测定铌铁中主元素和杂质元素的各种测定方法。 本文着重从溶样方法上改进,建立了用氢氟酸和硝酸溶样,加入酒石酸络合剂防止钽和铌的水解,研究了使用电感耦合等离子体原子发射光谱法,同时检测铌铁中的铌、钽、钛三种元素,该方法具有线性范围宽、检出限低、准确度高、基体效应小、干扰少等优点,能够快速的检测多种元素等特点。 本文中使用此方法测定铌铁中的铌、钽、钛,其精密度和准度均能符合要求。 1试验部分1.1试剂氢氟酸,优级纯;硝酸,优级纯;酒石酸30%;纯铁;铌铁标样:GSB03-2202-xx(吉林铁合金股份有限公司);ZBT380(济南众标科技有限公司);铌、钽、钛标准储备溶液(北京钢铁材料测试中心):1000g/mL;钽、钛标准溶液:100g/mL;用上述标准储备液进行配制。 试验所用试剂为优级纯;试验用水为一级水;氩气纯度不小于99.999%。 1.2仪器及工作条件Optima8000电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国PE公司);ICP-AES的工作条件:等离子体功率1300W;等离子体气流量10L/min;辅助气流量0.2L/min;雾化器气流量0.55L/min;观测距离15.0mm;观察方式水平观察;蠕动泵试样流量1.5mL/min;延迟时间30s。 分析谱线:Nb309.418nm,Ta267.590nm,Ti336.121nm。 1.3试验方法1.3.1样品处理准确称取0.1g试样,精确至0.0001g,置于聚四氟乙烯烧杯中,加氢氟酸,至反应无气泡,滴加硝酸,低温加热至反应完全。 (如使用玻璃雾化器,需进行除氢氟酸处理,处理步骤如下:加入硫酸,加热至冒硫酸烟,保持5min,取下冷却)。 加入酒石酸溶液,冷却至室温,移入容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,作为母液,用于进行钽、钛等测定。 吸取一定量的母液,用水稀释,用于铌的测定。 1.3.2标准溶液系列的配制按表1中的方法称取相应的标准样品及纯铁,按样品处理方法进行溶解,冷却后转移至容量瓶中,再根据表1的方法加入不同体积的钽、钛标准溶液,制备标准溶液系列,加入一定量的硝酸,保持标准溶液系列的酸度与试样溶液的酸度基本一致,最后稀释至刻度,用于钽、钛曲线的绘制。 吸取铌标准溶液至容量瓶中,稀释至刻度,用于绘制铌曲线。 标准溶液系列中各元素质量浓度相当于样品中各元素的质量分数,见表1。 表1校准曲线溶液各元素的浓度Tab.1Concentration ofeach elementin calrationcurve solution编号标样样品量/gZBT380GSB03-2202-xx高纯铁量/g标准溶液(100g/mL)/mL化学成分/%Ta TiNb TaTi10.07-0.031.53.045.220.21790.70962-0.080.02-53.070.06480.39230.09-0.012.03.058.140.28730.826540.1-64.600.0970.5855-0.1-4.0-66.340.4810.492结果与讨论2.1溶样酸的选择对于铌铁样品,由于铌不易溶解,在常温下与大部分酸不反应,但氢氟酸常温下对铌的溶解性能较好,因此本法采用氢氟酸和硝酸进行溶解,反应速度非常快。 如果使用耐氢氟酸的进样系统,可以不考虑氢氟酸对设备的影响。 如果使用玻璃的进样系统,需对溶液进行除氢氟酸处理,加入硫酸冒烟即可,试验证明冒烟时间不宜太长,否则铌和钽易水解。 为了防止铌和钽水解,在样品溶解后,加入酒石酸络合铌和钽,使其形成稳定的络合物。 64铁合金2019年万方数据2.2络合物的选择本文试验了适当浓度的酒石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸、柠檬酸三铵、草酸、硼酸和氢氟酸,实验证明使用草酸、硼酸均有不同程度的浑浊现象产生,其他几种均无浑浊现象产生,但使用氢氟酸由于引入较多量的氟,对矩管有一定的腐蚀作用。 使用有机盐类能够引入大量的金属离子,因此可以选用酒石酸和柠檬酸。 通过试验本文采用30%的酒石酸作为络合剂。 2.3分析谱线通过仪器本身携带的大量待测元素的灵敏线和次灵敏线,试验用60mg/L铌标准溶液,10mg/L的钽、钛单元素标准溶液,同时在被测元素的分析谱线波长处扫描,选择干扰少或不受干扰,且灵敏度高的谱线作为分析谱线。 通过试验选择Nb309.418nm,Ta267.590nm,Ti336.121nm作为分析谱线。 以上分析谱线试验结果(绝对强度)重复性好,各谱线两侧0.030nm范围内没有基体元素的波峰出现。 2.4仪器参数的选择在仪器其他参数不变的情况下,改变其中一种参数,测定铌铁中铌,根据铌元素分析谱线的强度与背景信噪的比值,选择信噪比值高的所对应的参数作为本方法的仪器工作条件。 试验结果见表2。 表2ICP-AES最佳工作条件Tab.2The bestworking conditionfor ICP-AES等离子体功率/W等离子体流量/(L/min)辅助流量/(L/min)雾化器流量/(L/min)观测距离/mm载气压力/MPa积分时间/s1300100.20.55150.2302.5工作曲线及检出限按照仪器设定的工作条件对表1中标准系列溶液进行测定,以待测元素的质量分数为横坐标,发射强度为纵坐标,绘制工作曲线。 试验所得的线性范围、线性回归方程、相关系数见表3。 在同样条件下对标准系列空白溶液连续测定10次,以3倍标准偏差计算方法中的各元素的检测限。 表3线性关系、线性范围及检出限Tab.3Linear relation,linearity rangeand detectionlimit元素线性方程相关系数测量范围/%检出限/(g/g)Nb309.418y=356820x+28970.999545.2266.343.5Ta267.590y=214100000x-4053560.99920.0650.4811.1Ti336.121y=12400000x-1339480.99960.3920.8261.02.6方法精密度按试验方法测定一组样品中铌、钽、钛,平行测定6次,并分别进行加标回收试验。 相对标准偏差(RSD)及回收率见表4。 表4精密度和回收试验结果(n=6)Tab.4Determination resultsof recoveriesand precision(n=6)元素测定值/%平均值/%相对标准偏差/%加标量/%加标后测定值/%回收率/%Nb62.62,62.43,62.18,62.36,62.71,62.3862.450.311.0063.48103Ta0.321,0.320,0.321,0.320,0.324,0.3250.3220.660.100.423101Ti0.552,0.553,0.559,0.566,0.558,0.5640.5591.00.100.65798由表4数据可知,铌、钽、钛测定值的RSD均小于5.0%,证明试验方法精密度良好,可满足测定要求;同时通过加标回收试验,铌、钽、钛的回收率均在98%103%,证明结果准确可靠。 3样品分析按照试验方法,对铌铁中铌、钽、钛进行测定,并将结果与国家标准方法GB/T3654.1-1983铌铁化学分析方法纸上色层分离重量法测定铌、钽量,74第3期姜玉领等电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中的铌、钽、钛万方数据GB/T3654.8-1983铌铁化学分析方法变色酸光度法测定钛量进行对比,结果见表5,由表5可见两种方法的测定值基本一致。 表5方法对比试验结果Tab.5Test resultsof methodparison(w/%)元素本法测定值/%国家标准方法测定值(GB/T3654)Nb60.3560.42Ta0.2600.254Ti0.5340.539由以上数据可知:本试验测定结果与国家标准方法检测结果相符合。 参考文献1中国冶金百科全书总委员会钢铁冶金委员会.中国冶金百科全书钢铁冶金M.北京:冶金工业出版社,xx.2CSM04104101-xx,铌铁中铌含量的测定-单宁酸水解重量法测定铌量S.3GB/T15076.1-1994,钽铌化学分析方法铌中钽量的测定S.4GB/T3654.1-1983,铌铁化学分析方法纸上色层分离重量法测定铌、钽量S.5GB/T3654.8-1983,铌铁化学分析方法变色酸光度法测定钛量S.6李韶梅,王国增,赵军,等.电感耦合等离子体光谱法测定铌铁中铌和钽J.冶金分析,xx,32 (3):48-50.7陶俊.电感够等离子体原子发射光谱法测定铌铁中多元素J.冶金分析,xx,29 (2):69-72.8成勇,袁金红,魏芳,等.电感耦合等离子体光谱法测定铌铁中铌J.攀钢技术,xx,38 (1):50-53.9孙秀萍,张瑜龙,吴庆梅,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中的三元素J.分析化学进展,xx,3 (4):20-25.东旭光电石墨烯业务延续倍增趋势2018年同比增幅达170%近日,东旭光电 (000413)公布年报显示,该公司各项业务均实现较大幅度增长,作为中国石墨烯产业化应用领军企业,石墨烯业务业绩亮眼,2018年全年实现营业收入1.81亿元,增幅高达约170%,呈迅猛发展态势。 报告期内,东旭光电石墨烯全球产学研合作快速推进,与英国曼彻斯特大学、UG2M签署备忘录,依托曼大国际先进装备与国际顶尖技术储备,解决现阶段产品工程化中的关键难题,加速完善自身产品开发体系。 目前,双方合作持续深入推进,东旭光电成为中国首家曼大石墨烯工程创新中心一级会员,且已顺利进驻曼大石墨烯工程创新中心实验室,通过此平台与曼大诺奖科学家团队合作,共享设备和智力资源,迅速着手前沿技术研发,并以此为海外窗口,开展全球范围合作。 东旭光电石墨烯产业化应用的多项产品具有较高的技术含量和实用性,受到市场青睐。 例如,子公司明朔科技所产明星产品“超极灯”拥有三大核心RLCP石墨烯复合材料发明专利及四十余项应用专利,具有节能环保与智慧物联双重特性。 石墨烯智联路灯可将灯具内置照明模组体积大幅缩小