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ICP-OES多元素快速分析，鎂合金中的10種元素含量測試

鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如低密度、高的比強(qiáng)度和比剛度，獨(dú)特的阻尼減振性以及優(yōu)良的鑄造性能，在航空航天、汽車和電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)代最具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦徒Y(jié)構(gòu)材料之一。然而，鎂合金中雜質(zhì)元素含量會影響其力學(xué)性能進(jìn)而制約該合金進(jìn)一步的發(fā)展。

針對鎂合金中的雜質(zhì)元素含量的測定，國家出臺了22項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，其中有3項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)對電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測定鎂合金中的雜質(zhì)元素含量進(jìn)行了規(guī)定，分別是《鎂及鎂合金化學(xué)分析方法第20部分：ICP-AES測定元素含量》（GB/T 13748.20-2009）、《鎂及鎂合金化學(xué)分析方法釔含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》（GB/T 13748.5-2005）、《鎂及鎂合金化學(xué)分析方法第21部分：光電直讀原子發(fā)射光譜分析方法測定元素含量》（GBT 13748.21-2009）。相比于傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法及火焰原子吸收光譜法，ICP-OES具有操作簡便、靈敏度高、線性范圍寬、檢出限低、原子化程度高、可實(shí)現(xiàn)多元素的同時測定等優(yōu)點(diǎn)、已廣泛應(yīng)用于金屬材料雜質(zhì)元素的定性和定量分析。

本應(yīng)用中心采用ICP-OES對61-X MGP4鎂合金中的鋁、銅、鈣、錫、鉛、鋅、鑭、錳、鎳、鈰元素含量進(jìn)行測試，測試標(biāo)準(zhǔn)樣品具有較好的平行性和準(zhǔn)確性，可以作為鎂合金實(shí)際樣品的分析方法。

關(guān)鍵詞：冶金，鎂合金，ICP-OES

實(shí)驗(yàn)部分

儀器

表1 電感耦合等離子光譜儀

表2 電感耦合等離子光譜儀檢測參數(shù)

試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

試劑：優(yōu)級純硝酸、優(yōu)級純鹽酸、高純鎂基體（≥99.999）；

純水：18.2 MΩ·cm去離子水；

標(biāo)準(zhǔn)溶液： Al、Ca、Ce、Cu、La、Mn、Ni、Pb、Sn、Zn單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 ug/mL（國家有色金屬研究院）。

樣品前處理

分析試液的制備：將試樣加工成厚度不大于1 mm的碎屑后，按表3稱取稱取試樣，而后加入鹽酸和少量硝酸于電熱板上加熱，消解完成后定容到50 mL，分別做3個平行和2個空白。

表3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與稱樣量

標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

選擇被測元素合適的分析譜線，待測元素線性相關(guān)系數(shù)大于0.999。以樣品空白試樣連續(xù)分析11次所得測定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法檢出限，其檢出限見表3。

表4 測定元素譜線、相關(guān)系數(shù)及檢出限

精密度測試

對61-X MGP4鎂合金進(jìn)行連續(xù)7次測試，其結(jié)果間精密度 RSD<3%，可以用于實(shí)際樣品分析。

表5 61-X MGP4鎂合金精密度測試結(jié)果（單位：%）

實(shí)際樣品測試

利用上述方法對61-X MGP4鎂合金樣品進(jìn)行測試，結(jié)合測定數(shù)據(jù)與國標(biāo)《鎂及鎂合金化學(xué)分析方法第20部分：ICP-AES測定元素含量》（GB/T13748.20-2009），每個樣品各元素測定值與證書上的標(biāo)準(zhǔn)值誤差均滿足再現(xiàn)性限要求的差值，證明該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

表6 61-X MGP4測試結(jié)果及絕對偏差（單位：%）

結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)采用電熱板消解鎂合金樣品，以ICP-OES測定鋁、鈣、鈰、銅、鑭、錳、鎳、鉛、錫、鋅元素含量，為后續(xù)鎂合金中雜質(zhì)元素含量的測定建立了方法。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，所建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，61-X MGP4鎂合金精密度小于3%，加標(biāo)回收率在93-107%之間，且各元素測定值與真值的絕對誤差滿足國標(biāo)中的再現(xiàn)性限要求；以上一系列方法學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明本文所開發(fā)的方法有效可行，該方法可以應(yīng)用于鎂合金樣品中鋁、鈣、鈰、銅、鑭、錳、鎳、鉛、錫、鋅元素含量測試，并具有較好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

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