2005-04定稿島津分析通訊7715d硅

1、原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金中硅薛光榮公司空間電源（中國(guó)航天科技200233）摘 要 提出用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫鈦合金中硅。方法具有良好的靈敏度，干擾少，重現(xiàn)性好。硅量在 560 mg/L 范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系。測(cè)定樣品中硅 25 mg/L（n=10）時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均為 1.0。標(biāo)準(zhǔn)加入回收率在 97.0%103.0%范圍內(nèi)，適用于 7715D 高溫合金中硅的分析。一氧化二氮-乙炔火焰；原子吸收光譜法；7715D 高溫鈦合金；硅在航天空間發(fā)研制過(guò)程中，已成功地選用了一種新型的 7715D 高溫合金材料，由于 7715D 高溫合金材料的

2、質(zhì)量和含有元素成分關(guān)系密切，特別該材料中含硅量尤為突出。需要一種精密度好、準(zhǔn)確度高，靈敏度又能達(dá)到要求的含硅量的分析方法。近幾年來(lái)，對(duì)含有較多共同被測(cè)離子 7715D 高溫合金中含硅量的分析，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)均未見(jiàn)。在這種情況者在提出應(yīng)用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金中含硅量，取得了一定的進(jìn)展。該方法具有操作簡(jiǎn)便，易掌握，分析周期短等特點(diǎn)，精密度與正確度都很理想。同時(shí)一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金硅，能抑制或消除共存成分的量化學(xué)干擾和物理干擾，為此，一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金中含硅量的方法是一個(gè)較為有用的分

3、析方法。實(shí)驗(yàn)部分儀器與條件AA-670 型（Shimadzu）島津原子吸收光譜儀；工作條件：硅元素譜線 251.6nm；光譜通帶 0.2nm；燈電流 10mA；燃?xì)饬髁?7.5/Lmin-1；燃燒器高度 13mm；測(cè)試方式 BGC。1.2 主要試劑硅標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱(chēng)取 0.4279g 二氧化硅（99.9%以上，預(yù)先經(jīng) 1000灼燒 1h 后，置于干燥器中，冷卻至室溫）置于加有 3g 無(wú)水碳酸鈉的鉑金坩鍋中，上面再覆蓋 12g 無(wú)水碳酸鈉，將鉑金坩鍋先于低溫處加熱，再置于950高溫處加熱熔融至透明，繼續(xù)加熱熔融 3min，取出，冷卻，用盛有冷水的杯浸出熔塊至完全溶解取出坩鍋，仔細(xì)沖洗，冷卻至室溫

4、。移入 1000 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度。此溶液含有 200 mg/L 硅。（溶液貯于聚四氟乙烯瓶中）。分析方法試樣：準(zhǔn)確稱(chēng)取 0.2 克 7715D 高溫鈦合金試樣，用(1+1)鹽酸 15mL 和(1+1)硝酸 5mL，再加幾滴（1+1）氫氟酸進(jìn)行加熱溶解。加(1+1)過(guò)氧化氫 4mL 繼續(xù)加熱至沒(méi)有氣泡為止。然后加入 60g/L 偏硼酸鋰 1mL，再加入 50g/L檸檬酸銨 2mL。移入 100 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度。1.3.2 在樣品溶液時(shí)，同時(shí)做兩份空白，空白值數(shù)據(jù)平行，空白值數(shù)據(jù)過(guò)高，應(yīng)查尋原因。1.3.3 測(cè)定：取硅標(biāo)準(zhǔn)溶液 5.0；10.0；15.0；20.0；

5、25.0；30.0mL（硅標(biāo)準(zhǔn)溶液 200 mg/L）置于 100 mL 容量瓶中(此時(shí)含 Si 濃度為 10；20；30；40；50；60 mg/L)，加入 60g/L 偏硼酸鋰 1mL，再加入 50g/L 檸檬酸銨 2mL。移入 100 mL 容量瓶中，并稀釋至刻度。在符合原子吸收光譜工作條件的情況下，進(jìn)行工作曲線的繪制。然后求出試樣中含硅量。結(jié)果與燃燒比選擇選擇適當(dāng)?shù)娜紵饶軠p少和克服干擾，對(duì)于易形成單氧化物并具有較高鍵能的元素。如硅在一般火焰中不能有效地離解為基態(tài)原子。因此利用還原性火焰能提高原子化程度。實(shí)驗(yàn)證明：在一氧化二氮-乙炔火焰的比例應(yīng)選在火焰中形成紅羽毛區(qū)，在此區(qū)測(cè)定硅可使干

6、擾現(xiàn)象大為減少，這是因?yàn)樵搮^(qū)域氧原子的濃度最低，還原性基態(tài)原子1 2。的 NH；CO；C 等濃度較高，易使單氧化物解離而出2.2 燒器高度選擇在進(jìn)行 7715D 高溫合金中含硅量分析與測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，燃燒器的高度不同，干擾情況也不同。因?yàn)樗軠p少甚至完全消除干擾，為此必須選擇合適的燃燒器高度。在空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法中若測(cè)量燃燒器高度選擇在 6mm 時(shí)，則完全能克服鐵、磷等元素對(duì)硅的干擾。但是測(cè)量高度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，靈敏度就會(huì)起變化。特別是一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金中含硅量尤為突出。當(dāng)燃燒器高度在 13mm 時(shí)測(cè)定硅是完全能滿(mǎn)足實(shí)際的需要3。2.3線選擇要得到

7、表 1 標(biāo)出的特征濃度和滿(mǎn)意的線性分析曲線，硅有很多靠得很近的線。見(jiàn)表 1 所示，表 1Si 的線以上表 1 內(nèi)容所表示了，硅在波長(zhǎng) 250nm 至 253nm 范圍內(nèi)的六條線和它們?cè)谠游展庾V法中的靈敏度。當(dāng)光譜通帶在 0.2nm 時(shí)，每一線在測(cè)量范圍內(nèi)都給出一條線性工作曲線。如圖 1 所示，圖 Si 的六條工作曲線圖 Si 的六條線表示法為此，采用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫鈦合金中含硅量時(shí)，硅在 251.6nm較為理想。如以上圖 2 所示。線2.4 光譜通帶的選擇光譜通帶對(duì)測(cè)定硅的含量十分重要。從原理上來(lái)說(shuō)，使用的狹縫寬度小于分開(kāi)其它發(fā)射線所需的寬度，并沒(méi)有

8、任何好處。如果這時(shí)使用較大的狹縫寬度絲毫不會(huì)損失原子吸收的靈敏度和選擇性。但在原子吸收光譜中使用狹縫過(guò)大時(shí)，其缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降，分析曲線的非線性程度增加。特別對(duì)測(cè)定 7715D 高溫合金中的含硅量而言，在 251.6nm線的分析曲線和信噪比的影響隨著光譜通帶寬度的減少，靈敏度會(huì)明顯上升，這時(shí)分析曲線的線性也會(huì)有所改善。2.5 溫度對(duì)測(cè)定的影響溫度高于 1600時(shí)硅以二氧化硅（g）形式損失。從約 2200開(kāi)始到原子化信號(hào)，說(shuō)明二氧化硅的蒸氣相解離成硅原子。在稍高一些的原子化溫度，可能生成的氧化硅也發(fā)生解離。當(dāng)溫度超過(guò) 2900時(shí)加速二氧化硅（g）形成，所以較高的原子化溫度并不一定有利4。2

9、.6 雜質(zhì)元素干擾對(duì)測(cè)定的影響當(dāng)試驗(yàn)了 7715D 高溫合金中常見(jiàn)共存元素對(duì)測(cè)定硅的干擾，結(jié)果證明：錳、鎂、銅、鋅等元素對(duì)測(cè)定硅含量無(wú)干擾或干擾較少；鋯、鋇等產(chǎn)生正干擾；鉍、鉛、鐵等產(chǎn)生負(fù)干擾。采用偏硼酸鋰能消除鉛、鋅、鋇等幾種元素共存時(shí)干擾的作用，并能獲得更高的靈敏度。2.7 試樣分析用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金中含硅量。測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.0波長(zhǎng)（/nm）光譜通帶（/nm）靈敏度的檢查（mg/L）特征濃度（mg/L%）251.610.2100.02250.690.2150.02252.850.7250.06251.430.2300.06252.410

10、.2350.014251.920.2350.014（n=10）。標(biāo)準(zhǔn)加入回收率均在 97.0%103.0%范圍內(nèi)（符合課題的要求 97.0%103.0%之間）。見(jiàn)表 2 所示，表 2樣品分析結(jié)果與回收率（n=10）3結(jié)論綜上所述，運(yùn)用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定 7715D 高溫合金中含硅量，它是一種非常有效的儀器分析測(cè)定方法。各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法具有靈敏度擾小，選擇性和重現(xiàn)性好。同時(shí)方法簡(jiǎn)化了繁雜的化學(xué)分析手續(xù)，操作容易掌握等特點(diǎn)。精密度與準(zhǔn)確度均能滿(mǎn)足空間型號(hào)產(chǎn)品研制工作的要求。參 考 文 獻(xiàn)1 CRAMER J M .ATOMIC ABSORPTION SPECTROMET

11、RY.M.New York: SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY.1992：122-129234PEARL C .IVE CHEMICALYSIS.M.New York: SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY.1969：275-298KELLER，MERMEN J .CHEMICALYSIS.M.New York: SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY. 1995：155-276信.原子吸收光譜分析中的干擾及消除方法.M.:地質(zhì)，1987：1-35薛光榮高級(jí)工程師 中國(guó)航天科技公司空間電源號(hào) 64081789-146蒼梧路 388 號(hào) 200233：文章已經(jīng)進(jìn)行了修改，您對(duì)文