2018年, 第38卷, 第3期　刊出日期：2018-03-28

  

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  激光烧蚀电感耦合等离子体质谱原位分布分析应用于高强钢焊缝中化学成分与材料性能的相关性探讨

  韩美,张熹,胡净宇

  冶金分析. 2018, 38(3): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010203

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  在熔合线附近的合金元素的分布情况及存在形式的改变能改变焊材熔合区性能。实验建立了合金钢中Al、Ti、Cu、Mo、Ni、Mn等元素含量的激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)定量分析方法,然后将所建立的方法应用于高强钢焊缝及其附近母材的敏感元素含量的原位分布分析。初步尝试将得出的结论结合物理、力学性能测试结果,探索元素含量分布对焊缝组织性能的影响。研究结果表明,焊缝区域的元素含量与母材稀释作用有关,焊缝中淬透性元素Mn含量的变化会导致焊缝组织性能改变,并与冲击韧性的变化成反比。
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  电感耦合等离子体质谱法测定烟道灰中铟

  倪文山,张宏丽,高小飞,姚明星,肖芳,毛香菊

  冶金分析. 2018, 38(3): 8-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010277

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  电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了烟道灰中In时,多原子分子离子和同量异位素¹¹⁵Sn的干扰不可忽略。采用HCl、HNO₃、HF和HClO₄溶解烟道灰样品,选择¹¹⁵In为被测同位素,100ng/mL¹⁸⁵Re作为内标,以动能歧视碰撞池(KED)消除多原子分子离子干扰,以数学校正方程消除同量异位素¹¹⁵Sn的干扰,实现了电感耦合等离子体质谱法对烟道灰中In的测定。详细考察了¹¹⁵Sn对¹¹⁵In测定的干扰,结果表明,¹¹⁵Sn对¹¹⁵In的干扰量与Sn的含量呈线性相关,因此得到了对¹¹⁵Sn干扰进行校正的数学校正方程。在测定中,考虑到样品溶液中Sn的含量较高,一般超出了ICP-MS的测定范围,故选择以ICP-AES对Sn进行测定,再采用数学校正方程对其干扰进行校正。分别在标准模式和KED模式下对烟道灰样品中In进行了测定,结果表明,KED模式下In的测定结果与对照值(乙酸丁酯萃取-原子吸收光谱法测定值)基本一致,而标准模式下的测定结果相对偏高;同时试验表明,KED模式下In的背景等效浓度和方法检出限约比标准模式低一个数量级。因此实验选用KED模式进行测定并对其条件进行了优化,最终确定碰撞气流量为4.90mL/min。在选定的实验条件下,In质谱强度与其质量浓度在5~100ng/mL范围内呈良好的线性关系,校准曲线相关系数为0.9994,方法检出限为0.0046ng/mL。将实验方法应用于实际烟道灰样品中In的测定,所得结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为0.20%~1.3%,加标回收率为98%~102%。
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  熔融制样-X射线荧光光谱法测定锰铁、硅锰合金中锰硅磷

  吴超超,陈自斌,邢文青,马秀艳,张祥,张毅

  冶金分析. 2018, 38(3): 14-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010218

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  熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)测定合金样品,需重点解决样品前处理中合金样品侵蚀铂-黄金坩埚的难题。实验以无水四硼酸锂为熔剂,过氧化钡、碳酸锂为氧化剂,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法测定锰铁、硅锰合金中锰、硅、磷含量的方法。实验方法采用低温预氧化熔融制样技术,解决了锰铁、硅锰合金对铂-黄金坩埚腐蚀的难题;应用碳烧失基和消去项消除了锰铁、硅锰合金中烧失/烧增量对检测结果的影响。试验进一步探讨了稀释比、氧化剂加入量、熔融温度、熔融时间等条件对锰铁、硅锰合金中锰、硅、磷含量的影响,得出最佳试验条件:稀释比(m_{无水四硼酸锂}∶m_试样)为7∶0.25;氧化剂量分别为过氧化钡 0.5000g、碳酸锂0.5000g;熔融温度为1100℃;静置熔融时间为150s。锰、硅、磷的方法检出限分别为10、25、18μg/g。在最佳实验条件下分别对锰铁(GSB03-1687-2004)、硅锰合金(GSB03-1316-2000)国家标准样品进行精密度考察,锰测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.088%和0.053%(锰),0.35%和1.1%(硅),2.9%和1.2%(磷)。对于锰铁、硅锰合金实际样品,实验方法与国标方法的测定结果一致性较好,能满足常规分析要求。
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  EDTA掩蔽-络合物吸附催化波极谱法测定锌电解液中钴

  杜娟,阳春华,李勇刚,张泰铭,朱红求

  冶金分析. 2018, 38(3): 22-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010241

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  在丁二酮肟(DMG)和亚硝酸钠存在的氨水-氯化铵缓冲介质中,以EDTA作掩蔽剂,建立了测定锌电解液中钴的络合物吸附催化波极谱法。探究了掩蔽剂EDTA用量的选择,结果表明:所需EDTA的量与溶液中锌的含量有关,当EDTA与锌的物质的量比n_EDTA/n_Zn为1.15时为最佳选择,此时可消除锌电解液中高浓度锌及其他共存杂质金属离子对测定痕量钴的干扰。对底液酸度、氨水-氯化铵缓冲液用量、丁二酮肟乙醇溶液用量和亚硝酸钠溶液用量,以及静置时间等进行了优化。结果表明,在优化的实验条件下,钴的浓度分别在5.0×10^-11~5.0×10^-9和5.0×10^-9~3.2×10^-7mol/L范围内时与其对应的二阶导数波峰电流I_p(nA)呈良好的线性关系,相关系数分别为0.9980和为0.9997,方法检出限为2.0×10^-12mol/L。将实验方法应用于中性上清夜、锌电解新液和除钴后液等实际样品分析,测定值与国标方法GB/T 223.22—1994(亚硝基R盐分光光度法,NRS)比较,相对误差(RE)在±4.5%范围内,相对标准偏差(RSD,n=6)不大于2.7%。方法线性范围宽,对锌电解液中钴的测定具有很高选择性,适用于湿法冶金过程控制分析。
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  X射线荧光光谱法测定透辉石中氧化钙、氧化镁和二氧化硅

  赵伟,夏传波,姜云,王卿,张会堂

  冶金分析. 2018, 38(3): 29-34.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010221

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  透辉石是一种新型的陶瓷工业矿产资源,其氧化钙、氧化镁和二氧化硅等主量成分的测定一般采用滴定法、重量法等化学分析法,操作步骤繁琐、化学试剂用量大、分析周期长。实验采用熔融法制样,以X射线荧光光谱法(XRF)测定透辉石中CaO、MgO和SiO₂等主量组分。选择与透辉石化学组成相似的硅灰石、滑石、超基性岩和石英岩等国家标准物质,并通过不同标准物质间的混合复配制备与测定样品浓度和梯度相匹配的校准样品序列。样品与四硼酸锂-偏硼酸锂-氟化锂混合熔剂(m∶m∶m=4.5∶1∶0.4)的稀释比为1∶20,加入LiBr溶液和饱和LiNO₃溶液分别作为脱模剂和氧化剂,在1050℃熔融9min制备熔融片。各组分校准曲线的相关系数均大于0.999;方法检出限为35μg/g(CaO)、320μg/g(MgO)和130μg/g(SiO₂)。选取1个透辉石样品进行精密度考察,各组分测定结果的相对标准偏差(RSD,n=12)在0.19%~0.45%之间。所建方法应用于多种不同类型透辉石实际样品的测定,结果与多家实验室其他化学分析方法的测定结果基本一致。
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  电感耦合等离子体质谱法测定钢中痕量酸溶铝

  费书梅,杜士毅,庞振兴,张希静,崔全法

  冶金分析. 2018, 38(3): 35-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010202

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  采用硝酸溶解样品,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定钢中痕量酸溶铝(Als)的方法,并对其测定条件进行了优化。实验表明:采用纯化后硝酸溶解样品可以降低对检测结果的影响;高纯铁基体效应对测定的影响不可忽略,故采用待测样品作为基体的标准加入法绘制校准曲线以消除该影响;采用石英烧杯进行样品溶解,测定结果比玻璃烧杯更稳定;采用塑料容量瓶对硅钢标准样品溶液定容,测定结果相对于玻璃容量瓶更接近认定值;对样品前处理的条件进行了优化,最终选择硝酸用量为5mL,溶解时间为10min;选择⁴⁵Sc作为内标对硅钢标准样品进行测定,结果较选用⁸⁹Y为内标更接近认定值;采用2%(体积分数)硝酸冲洗管路8s,可基本消除记忆效应。以²⁷Al质量浓度为横坐标,²⁷Al与内标元素响应值的比值为纵坐标绘制标准加入法校准曲线,校准曲线方程的相关系数为0.9998;方法对样品的测定下限为0.00006%。采用实验方法对5个钢标准样品和2个合金钢实际样品进行测定,测定值与认定值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=5)在1.6%~4.5%之间。
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  乙酸乙酯萃取-电感耦合等离子体质谱法测定宽范围纯度足金中的铜银铅镉

  林园

  冶金分析. 2018, 38(3): 41-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010253

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  足金样品的检测有着广泛市场需求,但常用的火焰原子吸收光谱法(FAAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对于铅、镉质量分数均小于0.0001%的足金样品无能为力,而电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)标准加入校正-内标法不能用于银、铜含量高(质量分数均大于0.001%)的足金样品检测。采用王水溶解样品后直接用乙酸乙酯萃取,以2%~5%(体积分数)硝酸为测定介质,建立了ICP-MS测定纯度为99.9%~99.999%足金中铜、银、铅、镉4种主要杂质元素的方法。干扰试验表明,足金中高含量银对测定铜、铅、镉没有干扰。在选定的实验条件下,各元素校准曲线的相关系数不小于0.9994,方法测定下限为0.01~0.19μg/g。将实验方法应用于足金实际样品分析,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为1.3%~2.6%,加标回收率为99%~105%。采用实验方法对3种纯度(99.9%、99.99%、99.999%)足金样品中的铜、银、铅和镉进行测定,测得结果分别与原子吸收光谱法(AAS)或ICP-MS标准加入校正-内标法基本一致。方法可实现纯度为99.9%~99.999%足金中银、铜、铅、镉的测定。
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  火焰原子吸收光谱法测定纯铜和铜合金中铅

  邹德霜,李晓媛,田伦富,田东,代以春

  冶金分析. 2018, 38(3): 46-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010266

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  以往采用火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定纯铜和铜合金中铅时,多采用分离富集法对铅进行富集或者采用标准加入法绘制校准曲线以消除基体的影响,操作较为繁琐。实验考察了不同含量铜基体对铅测定的影响,结果表明,当溶液中铜的质量浓度不大于20mg/mL时,铜对铅测定的影响基本可忽略,当溶液中铜的质量浓度为20~80mg/mL时,铜对铅测定的干扰不可忽略。因此实验提出,对于铅质量分数不小于0.05%的样品,采用铅标准溶液系列直接制作校准曲线,对于铅质量分数小于0.05%的样品,采用不含铅的高纯铜进行基体匹配绘制校准曲线的方法以消除基体干扰,最终实现了FAAS对纯铜和铜合金中质量分数大于0.002%的铅的测定。考察了酸介质和酸度对测定的影响,最终选择硝酸(1+1)溶解样品。根据不同样品量和不同的稀释因子,通过计算设计了3种系列标准溶液绘制校准曲线,使得校准曲线用标准溶液中酸的浓度与样品溶液中酸的浓度相同从而避免了酸度对测定的影响。将实验方法应用于纯铜、铜合金标准样品中质量分数在0.004%~2.7%之间铅的测定,测得结果与认定值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=7~9)为0.7%~1.8%。
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  空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定钐钴永磁合金中钙量

  刘晓杰,王燕霞,于勇海

  冶金分析. 2018, 38(3): 51-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010186

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  采用王水分解样品,在3%(V/V)的盐酸介质中,以标准加入法绘制校准曲线,建立了空气-乙炔火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定钐钴永磁合金中钙的方法。分别在钐、钴单独存在以及共同存在的条件下考察了其对测定的影响,结果表明,若采用火焰原子吸收光谱法测定钐钴永磁合金中钙,钐钴基体对测定的基体效应不可忽略且情况复杂。因此,实验选择标准加入法来校正钐钴基体效应对测定的影响。方法检出限为13μg/g,方法测定下限为44μg/g。干扰试验表明,以标准加入法的校正模式进行钐钴永磁合金中钙量的测定,样品中共存元素铜、铁、锆对测定的干扰可忽略。方法应用于钐钴永磁合金中实际样品中质量分数为0.0065%钙的测定,测定值与国家标准方法GB/T 12690.15—2006(电感耦合等离子体原子发射光谱法)相符,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)小于14%。方法可用于钐钴永磁合金样品中0.0050%~0.50%(质量分数)钙量的分析检测。
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  灰吹富集-氯化钠电位滴定法测定贵铅中银

  肖刘萍

  冶金分析. 2018, 38(3): 56-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010252

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  采取样品加铅块灰吹法于900℃灰吹炉中对贵铅中银进行富集,灰吹后得到合粒。用硝酸溶解合粒得到硝酸银溶液,最后用氯化钠电位滴定法分析硝酸银溶液中银含量,建立了灰吹富集-氯化钠电位滴定法测定贵铅中银的分析方法。对灰吹富集的实验条件进行了考察,确定灰吹方式为样品加铅块灰吹法、样品量为0.65g、铅块用量为25g。实验称取与样品中银含量相当的金属银,采用与样品相同的实验方法进行灰吹,以银的加入量与回收量的比值作为补正因子对样品中银在灰吹过程的损失进行了补正。探讨了贵铅样品中共存杂质元素(铅、锑、铋、铜、砷、碲、铁、镍、钯)对测定的干扰,结果表明,贵铅样品中共存杂质元素不干扰银的测定。将实验方法应用于贵铅实际样品中银的测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为0.38%~0.94%,加标回收率在99%~101%之间,所得结果与硫氰酸钾电位滴定法测定值相吻合。
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  粉末压片制样-X射线荧光光谱法测定稀土镁中间合金中镁锰硅钛钙铁

  卜兆杰,蒋春宏,陶泽秀,寇德祥,康强

  冶金分析. 2018, 38(3): 61-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010124

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  以粉末压片法制样,采用X射线荧光光谱法(XRF)测定稀土镁中间合金中Mg、Mn、Si、Ti、Ca、Fe含量。对样品的矿物效应、样品粒度及成型试验进行了分析研究,通过实验发现利用不同产地的标准样品制作校准曲线,矿物效应影响不大;通过将样品粒度研磨至不大于74μm,能很好的解决粒度效应的影响。精密度实验表明,待测组分的相对标准偏差(RSD,n=10)均不大于2.8%;对来自不同产地的样品进行正确度考察,测定值与国标方法的测定值一致,满足GB/T16477—2010稀土镁中间合金中各组分含量的允许差要求。
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  曙红Y-藏红T能量转移荧光猝灭法测定痕量锰

  崔英,周庆生

  冶金分析. 2018, 38(3): 65-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010185

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  在pH 6.0介质中,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作用下,曙红Y-藏红T能发生有效的能量转移,使藏红T荧光增强,二价锰的加入使藏红T在577nm处发生荧光猝灭,其荧光猝灭程度与锰的含量呈线性关系,由此建立了能量转移荧光测定痕量锰的新方法。试验探讨了体系的最佳条件:1.0×10^-6 mol/L曙红Y溶液0.5mL、1.0×10^-5 mol/L藏红T溶液4.0mL、1.0×10^-3 mol/L SDBS溶液0.3mL,40℃恒温水浴中水浴加热4min。在优化条件下,锰(Ⅱ)质量浓度在0.4×10^-8~6.0×10^-8 mol/L范围内与荧光猝灭程度呈线性响应,方法检出限为6.0×10^-9 mol/L。将该体系应用于茶叶和土壤样品中锰的测定,相对标准偏差(RSD,n=11)小于5%,回收率为93.8%~95.6%。
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  氨基葡萄糖盐酸盐碳源荧光碳量子点的合成及其在汞(II)检测中的应用

  郭颖,李午戊,刘洋

  冶金分析. 2018, 38(3): 70-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010177

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  以氨基葡萄糖盐酸盐为碳源,三聚磷酸钠为催化剂通过水热法合成了水溶性的荧光碳量子点(简称碳点)。研究了水热反应温度、催化剂用量以及溶液pH值对碳点荧光性能的影响。结果表明,在水热反应温度为180℃下反应10h,催化剂用量为0.938mmol条件下制备的碳点有最高的荧光量子产率(荧光量子产率为12%)。此外,基于Hg²⁺对碳点荧光强度明显的猝灭作用构建了一种检测Hg²⁺的新方法。Hg²⁺浓度在1.6×10^-6~5.1×10^-5 mol/L范围内与碳点的荧光猝灭程度呈良好的线性关系,方法检出限为6.7×10^-7 mol/L。实验方法用于实验室废水和生活污水样品中Hg²⁺的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为3.0%~4.0%,回收率为95%~107%。
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  火焰原子吸收光谱法测定钕铁硼磁铁中铅

  黄豪杰,朱隽,许菲菲

  冶金分析. 2018, 38(3): 75-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010275

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  钕铁硼磁铁已在日用消费品中广泛使用,随着日用消费品环保质量要求的提高,也就产生了测定钕铁硼磁铁中的铅含量需求。采用王水溶样,于谱线Pb 283.3nm处,采用氘灯扣背景,以铁基体匹配法建立校准曲线,实现了空气-乙炔火焰原子吸收光谱法对钕铁硼磁铁中铅含量的测定。实验详细讨论了样品中主要基体元素钕、铁、硼对测定的影响。结果表明,样品中硼和钕对铅测定的影响可忽略;而铁基体对测定的干扰不可忽略。按照钕铁硼磁铁主体硬磁相结构式Nd₂Fe₁₄B估算出铁在磁铁中的大致质量分数为71%,据此,可推算出按照实验方法消解定容后样品溶液中铁的质量浓度约为2840mg/L。试验表明铁的质量浓度在1600~3600mg/L范围内时铅的吸光度保持稳定,但相对于基体空白的吸光度均高出很多。因此,实验最终选择匹配2800mg/L的铁来消除基体干扰。在选定的实验条件下,方法线性范围为0.10~5.00mg/L,相关系数为0.999,检出限为0.02mg/L。按照实验方法对3个钕铁硼磁铁实际样品中铅进行测定,平行测定6次结果的相对标准偏差(RSD)小于6%,回收率在93%~103%之间。根据日用消费品中铅限值要求,配制铅质量分数为1000mg/kg的钕铁硼磁铁模拟样品并按实验方法进行分析,得到的结果与理论值基本一致。