钢铁及合金痕量元素的测定第3部分：电感耦合等离子体发射光谱法测定钙、镁和钡含量

钢铁及合金痕量元素的测定第3部分：电感耦合等离子体发射光谱法测定钙、镁和钡含量

国家标准 GB/T20127.3一2006 钢铁及合金痕量元素的测定 第3部分电感糯合等离子体发射光谱法 测定钙、镁和钢含量 Determinationoftraceelementcontents Steelamdaloy Part3:Determinationofealcium,mmagnesium,bariumcontentbinductivelycoupled plasmaatomicemissionspectrometricmethod 2006-09-01实施 2006-03-02发布 国家质量监督检验检疫总局 发布 中 国国家标准化管委员会国家标准
GB/T20127.3一2006 钢铁及合金痕量元素的测定 第3部分电感耦合等离子体发射光谱法 测定钙、镁和镍含量 范围 本部分规定了用电感耦合等离子体发射光谱法测定钙、镁、锁的方法 本方法适用于高温合金中质量分数为0.001%一0.01%的钙,镁,钏的测定 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分 GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法 GB/T6379(所有部分测量方法与结果的准确度(正确度与精密度 原理 试料用盐酸和硝酸的混合酸溶解,并稀释至一定体积 加钯作内标 将雾化溶液引人电感耦合等 离子体发射光谱仪,测定各个分析元素分析线的发射光强度,同时可以在407.771nm处测定钯的发射 光强度 试剂 除非另有说明,在分析中仅使用优级纯的试剂和二次蒸僧水或相当纯度的水 盐酸,p约1.19g/ml 4.2硝酸,p约1.42g/mL 4.3混酸,盐酸一硝酸,3+1 4.4盐酸,1十1 4.5内标溶液钯 4.5.1钯贮备液,1000.04g/ml 称取2.4153g硝酸钯[Sr(NO..]质量分数>99.99%),(预先置于干燥器中贮存24h以上),置 于500ml烧杯中,加水溶清,煮沸,冷却至室温,移人1000ml.容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀 此溶液1ml.含1000.0g钯 4.5.2钯内标溶液A,50.0 /ml 0从g/ 移取10.00ml钯贮备液(4.5.1)于200ml容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀. 此溶液1ml含50.0区钯,用时现配. 4.5.3钯内标溶液B,0.500g/ml. 移取1.00ml钯内标溶液A(4.5.2)于100ml容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀 此溶液1ml含0.500g钯,用时现配 钙标准溶液，1000.04g/ml 区狱酸妈caco),(质量分数>9.99%(预先在1sC烘2h并在干燥器中冷却到 称取2.4973
GB/T20127.3一2006 室温)置于300m烧杯中,慢慢滴加100ml盐酸(4.4)溶解,冷却至室温,移人1000mL容量瓶中,用 水稀释至刻度,混匀 此溶液1ml.含1000.0g钙 镁标准溶液,1000.0g/mL 称取1.O0g金属铁.质量分数>B.,99%),置于500mL烧杯中,慢懒滴加10ml盐酸(.心) 溶解,冷却至室温,移人1000ml容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀 此擦被InL含100.0铁 4.8镇标准溶液.1000.0ug/mL 称取1.4372g碳酸镇(BaCO.)(质量分数>99.99%),(预先在105C烘2h,置于干燥器中,冷却 至室温)置于500mL烧杯中,用水湿润,加人100mL盐酸(4.4)加热溶解,冷却至室温,移人1000mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀 此溶液1mL含1000.0 发镇 4.9混合标准溶液 .9.1钙,钱,凯混合标准游液A.50.0g/ml 分别移取10.00ml，钙标准溶液(4.6),镁标准溶液(4.7、俱标准溶液(4.8)于200ml 容量瓶中 加人20mL盐酸(4.1),用水稀释至刻度 混匀 此溶液1ml分别含50.04g钙,镁,锁 4.9.2钙、镁、银混合标准溶液B.2.50gE/ml. 移取5.00mL钙、镁、钏混合标准溶液A(4.9.1)于100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀 此溶液1ml分别含2.50g钙、镁,颚 用时现配 仪器 5.1电感耦合等离子体发射光谱仪 顺序测量型或同时测量型光谱仪,要求顺序测量型光谱仪具有同时测定内标线的功能 仪器经优 化后,应满足 5.1.1分辨率 对所选用的分析线和内标线,计算光谱带宽,该带宽必须小于0.03n nm 5.1.2短时稳定性 测量待测元素的校准曲线的最大浓度校准溶液的发射谱线绝对或相对光强10次,其标准偏差不应 超过绝对或相对光强平均值的0.5% 5.1.3背景等效浓度及检出限 计算仅含待测元素溶液中的背景等效浓度(BEC)和检出限(DL). Ca;393.366nmBEC小于0.067mg/L,DL小于0.003mg/L Mg:279.533nm BEC小于0.09mg/L,DL小于0.021mg/L Ba;455.403mBEC小于0.014mg/L,DL小于0.0068g/L 5.1.4校准曲线的线性 曲线通过计算相关系数来检验,相关系数应大于0.995 带石英表皿的石英烧杯,100mL 5.3石英容量瓶,50mL、100ml,200ml 注1;也可以用聚四氟乙烯烧杯,50ml;聚四氟乙烯容量瓶,50ml;洁净的玻璃烧杯,50ml;洁净的玻璃容量瓶， 50ml、100ml、200ml、500ml、1000ml 取制样 按GB/T20066或适当的国家标准取制样
GB/T20127.3一2006 分析步骤 7.1试料量 称取约0.25g试样，精确至0.1mg 7.2空白试验 随同试料作空白试验 7.3测定 7.3.1试料处理 将试料(7.1)置于100m石英烧杯中,加5mL盐酸-硝酸混合酸(4.3)于低温电热板上缓慢加热 溶解 待试料溶解完全后,取下,冷却至室温,转移至50ml容量瓶中,加人5.0m 钯内标溶液 4.5.3).用水稀释至刻度.混匀 静置澄清后,吸取上层清液测量 迷2，校准辫液及试液最好当天处理当天测量,不宜放置过夜 7.3.2测量 启动电感耦合等离子体发射光谱仪并在测量前至少预热1h,按照仪器说明书使仪器最优化 待 仪器稳定后,按待测元素浓度由低到高的顺序测量,按照表1测量待测元素分析线与内标元素参比线的 强度比,由校准曲线查得待测元素的浓度 表1推荐的分析谱线及干扰元素 元素 分析线波长/nm 干扰元素 393.366 Hf C 396.874 279.533 Mg 280.270 Zr 455.403 B 493.409 Sr(内标) 407.771 校准曲线的绘制 分别移取0.0.50.,1.00,5.00.,10.00mL钙、镁,颚混合标准溶液B(4.9.2)于50 mL容量瓶中,分 别加人5.0ml钯内标溶液B(4.5.3),用水稀释至刻度,混匀 按由低到高顺序测量校准曲线溶液中待测元素分析线(表1)与内标元素参比线的强度比 以待测 元素的浓度(4g/mL)为横坐标,以待测元索分析线与内标元素参比线的强度比为纵坐标绘制校准曲线 结果计算 钙、镁,颚含量以质量分数ws计,数值以%表示,按公式(1)计算 C一C×V×10" ×100 wM 777 式中 试样溶液的体积的数值,单位为毫升ml.) 一试样游液中分析元素的浓度的数值,单位为散克/毫升(u/ml) -空白浴液中分析元素的浓度的数值,单位为微克/毫升(ae/" //mL); 试料的质量的数值,单位为克(g). 分析结果保留2位有效数字
GB/T20127.3一2006 精密度 本部分的精密度数据是在2003年由(6~7)个实验室对钙、镁,的4个水平进行共同试验所确定 的 按照GB/T6379的规定各实验室对钙、镁、颚等含量的每个水平测定6次完成的 各实验室报出 的原始数据(测定值)见附录B 原始数据按照GB/T6379进行统计分析,精密度见表2 表2精密度 元素 含量(质量分数)/% 重复性限, 再现性限R Ca 1793+0.05255" 0.0010.01 r=0.000 R=0.0003354十0.08918m 0.0010.01 r=0.0001419十0.02642m1 R=0.0001517十0.07165m Ba Mg 0,001~0.o1 lg"=一2.0230十0,5674lgm1 R=0.0004428十0.1293mn 重复性限r、再现性限R按以上表2给出的方程求得 式中;朋是两个测定值的平均值,单位为%(质量分数). 在重复性条件下,获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于重复性限r,大于重复性限r的情况 以不超过5%为前提; 在再现性条件下,获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于再现性限R,大于再现性限R的情 况以不超过5%为前提 实验报告 10 试验报告应包括下列内容 识别样品,实验室和试验日期所需的全部资料 a b)参考本部分所用的方法; c 试验结果及表示; 试验中观察到的异常现象 d 任何本部分中未规定的操作,或任何可能影响结果的操作 e
GB/T20127.3一2006 附 录 A 规范性附录 测定仪器规范的操作 制定利用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICPAES)分析的标准方法,应由工作组负责根据实验 室间试验结果确定仪器规范的值 A.1 光谱仪的实际分辨率 分辨率有待理论阐明,但其实用价值通常包括波长扫描穿过谱线时的影响,用点描出其外形,测定 峰高一半的峰宽,并计算分辨率,用纳米表示 如图A.1所示 Zn213.86mmm Zn213.80nm 213.86mp Zn213.992nmm 2 Cm 15cm 分辨率=213,92-213.80)×2.0/15=0.16mm 图A.1分辨率的计算实例 A.2背景等效浓度的检测限 制备3份溶液,含待测物浓度分别为;0浓度水平,10倍检测限,1000倍检测限 这些溶液含有与 待测样品相似浓度的酸,基体元素 喷人1000倍检测限溶液,在溶液进人等离子体后等待10s,以保证稳定雾化 对待测元素设定操 作和仪器条件 仔细地将选择的波长定位在最高峰处,选择适当的光电倍增管(如果不是自动选择),以保证测到的 光强为4位有效数字 设定积分时间为3s A.2.1 确定检测限 喷人空白试液约10s,以预设积分时间测定10次 喷人10倍检测限溶液约10s,以预设积分时间测定10次 由空白试液和10倍检测限溶液得到的强度读数.计算平均值、X和空白的标准差 按式(A.1)计算10倍检测限溶液的净平均强度(X: (Xn=一X (A.l) 按式(A.2)计算检测元素的检测限(DL):
GB/T20127.3一2006 _O DM =3siX× A.2 专 X 式中 -10倍检测限溶液浓度,单位为微克每毫升(4g/mL). 应当指出,由于重复测量次数有限,按这种方法算出的检测限误差范围较宽 A.2.2背景等效浓度的测定 按式A.3)计算背景等效浓度(BEC) B8EC-X (A.3
GB/T20127.3一2006 附 录 资料性附录 共同精密度试验附加资料 2002年由(6一7)个实验室对4个水平的钢铁样品进行了共同精密度试验,得到以下数据(见 表B.l一表B.3) 表B.1电感耦合等离子体发射光谱法测定钙含量精密度试验原始数据 钙含量(质量分数/% 实验室 水平1 水平2 水平3 水平4 0.00237 0.00419 0.00052 0.00083 0.00220 0.00392 0,00066 0.00088 0.00193 0.00415 0,00039 0.00091 9 0.00388 0,00045 0.00089 0.001 0.00206 0.00399 0,00052 0.00101 12 0.002 0.00394 0,00038 0.00090 0.00042 0.00190 0.00390 0.00082 0.00194 0.00425 0.0004o 0.00073 000203 0.00392 0.00049 0.00088 0,00201 0.00380 0,00053 0.00088 0.00223 0.00432 0.00053 0.00084 0.00232 0.00394 0,00056 0.00089 0.00250 0.00437 0.00059 0.00117 0.00449 0.00106 0,00234 0,00057 0,00255 0.00439 0,00058 0.00116 0.00235 0.00453 0.00059 0.00103 0.00252 0.00430 0,00059 0.001 12 02 0.00231 0.00451 0.00064 0.001 0.00207 0.00421 0.00075 0.001 15 0.00205 0.00416 0.00074 0.001 12 0.00215 0.00422 0.00075 0.00122 0,0021o 0.00413 0.00071 0.001 1n 0.00238 0.00412 0.00083 0.0014 0.00246 0.00417 0.00083 0.00138
GB/T20127.3一2006 表B.1(续 钙含量(质量分数)/% 实验室 水平1 水平" 水平3 水平4 0.00198 0.00378 0,00074 0.00089 0.00247 0.00350 0.00058 0.00055 0.00269 0,00416 0.00067 0,00103 0.00036 0.00098 0.00234 0.00399 0.00229 0.00491 0,00059 0.00122 0.00083 0.00204 0.00454 0,00064 0.00202 0.00399 0.00039 0.00104 000206 0.00381 0.00039 0.00104 0,00208 0.00392 0,00040 0.00106 0.00379 0.00201l 0.00039 0.00l04 0.00200 0.00404 0,0004o 0,00103 0.00203 0.00405 0,00041 0.00100 表B.2电感耦合等离子体发射光谱法测定镁含量精密度试验原始数据 镁含量(质量分数/% 实验室 水平1 水平2 水平3 水平4 0.0ll 0.00l56 0.00738 0.0019 0.0110 0.00148 0.00181 0.00751 7 0,0111 0.00164 0,00195 0.007 0.0104 0.00155 0.0018o 0.00764 0.0106 0.00149 0.00178 0,00753 0.010" 0.00146 0.00177 0.007 58 0.0109 0.00161 0.007 0,00183 0.0107 0.00161 0.00185 0.00790 0.0107 0,00170 0,00185 0,00732 0.0106 0.0016o 0.00191 0.00725 0.0106 0.00161 0,00190 0.00810 0.0107 0.0016o 0.00744 0.00191 0.0107 0.00138 0.00134 0.00830 0.00141 0.00156 0.00828 0.0114 0.0115 0.00144 0,00155 0.0083 0.0115 0.00139 0.00148 0.00825 0.0109 0.00134 0,00135 0.00836 0.0l14 0.00128 0.00l50 0.00832
GB/T20127.3一2006 表B.2(续 镁含量(质量分数)/% 实验室 水平1 水平" 水平3 水平4 92 87 0.00825 0.0109 0,001 0.001 0.0108 0.00215 0.0018o 0.00791 0.0110 0.00218 0,00151 0.00829 0.0108 0.00192 0,00148 0,00800 0.0108 0.00185 0,00175 0.00795 0,00181 0.0105 0,00183 0.00794 0.0117 0.00126 0,00151 0.00952 47 27 0.00955 0.0127 0.001 0.001 0.0125 0.00135 0.00153 0.00900 0 .0118 0.00130 0.00149 0.00849 0.0133 0.00152 0.00176 0.00815 0.0122 0.00148 0.00162 0.00802 0.0102 0.00187 0,00188 0.00802 0,0101 0.00170 0,00189 0.00805 0.00189 0.00190 0.00807 0.0102 0.0102 0,00169 0.00187 0.00803 0.0100 0.00185 0,00184 0.00793 0,0101 0.00156 0.00186 0,00803 0.00913 0.00121 0.00148 0.00740 0.00902 0.00124 0,00143 0.00764 0.00133 0.00135 0.00904 0.00834 0.00851 0.00911 0.00136 0,00132 0.00109 0.0015o 0.00756 0.00905 0,00896 0.00107 0,00146 0.00773 表B.3电感耦合等离子体发射光谱法测定银含量精密度试验原始数据 俱含量(质量分数/% 实验室 水平1 水平2 水平3 水平4 0.00103 0,00196 0.00488 0,00965 0.00099 0.00191 0,00490 0.00953 0.00084 0.00184 0.00466 0.00971 0.00092 0.00l93 0.00492 0.00960 0.00088 0.00198 0.00467 0.00952 0.00094 0.00195 0.00462 0.00973
GB/T20127.3一2006 表B.3(续 锁含量(质量分数)/% 实验室 水平1 水平" 水平3 水平4 92 0.00099 0.00980 0,005o1 0.001 0.00090o 0.00189 0.00500 0.00975 0,00093 0.00193 0,00501 0.00967 0.00097 0.00190 0,00502 0,00973 0.00093 0.00194 0,00495 0.00998 0.00102 0,00185 0,00999 0,00521 0,00091 0.00197 0,00526 0.01013 0.00089 0.00193 0.00520 0.01004 0.00199 0.00528 0.01019 0.00090 0.00091 0.00192 0.00524 0.01005 0.00100 0.00199 0.00501 0.01003 0.00105 0.00193 0.00525 0.01007 0.00118 0.00203 0,00474 0.01003 0.00121 0.00201 0,00484 0.00946 0.00100 0.00209 0.00492 0.00940 0.00105 0,00206 0.00564 0,00973 0.001 02 0.00208 0,00513 0.00972 0.00107 0.00204 0.00489 0.00963 0.00099 0.00201 0.00501 0.01020 0.00104 0.00200 0,00499 0.01035 0.00103 0.00202 0.00503 0.01024 0.00100 0.00200 0,00498 0.01030 0.00199 0.01024 0.00101 0.00503 0,00097 0.00189 0,00507 0.01021 0.00105 0.00190 0,00485 0,01048 0.00203 0,00491 0.00098 0.01041 000091 0,00200 0,00476 0.01056 0,00094 0.00208 0,00495 0.01074 0.00099 0.00189 0,00502 0.01015 0.00487 0.00l24 0.00l83 0.00996 1o