CN101315334A - 一种测定钢中痕量钙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定钢中痕量钙的方法。它是将微波消解溶样法和电感耦合等离子体原子发射光谱仪相结合以测定钢中痕量钙的方法，它包括以下步骤：将经过微波消解的样品溶液进行冷却后定容于容量瓶中；配制不同浓度钙的标准溶液，加入与前处理样品一致的酸，定容至相同大小的容量瓶中；在电感耦合等离子体原子发射光谱仪中分别测定不同浓度钙的标准溶液中的钙的谱线强度，以元素钙的浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制工作曲线；在与上述步骤相同条件下，测定样品溶液中钙的谱线强度，根据工作曲线计算出样品中钙元素体积浓度。本发明方法操作比较简单、快速，测量结果准确、可靠。

Description

一种测定钢中痕量钙的方法

技术领域

本发明涉及一种钢的测定方法，具体地说是一种测定钢中痕量钙的方法。

背景技术

钙在钢中的含量甚微，但却能起到十分微妙的作用。钢中添加钙后，一方面降低了钢的脆性，提高了钢的延性、韧性、抗疲劳性和提高钢的切削加工性能。另一方面，钙与溶于钢中的夹杂物中的氧反应，降低钢中硫化物的溶解度，使其在钢液的凝固初期析出，呈球状，降低了对钢的力学性能影响。基于钢中加入钙后的这些优点，现在新钢种的研究也更重视钢中钙的准确测量。目前，钢铁样品中的痕量钙的测定主要采用ICP-AES法。采用ICP-AES法测量钢铁样品中痕量钙时，影响测量结果的主要因素是空白问题，测量环境、水中、试剂中的含钙量等直接影响测量结果。如何控制测量过程中钙的空白问题，是准确测量钢铁样品中钙的关键。目前，钢铁样品中的痕量钙元素的测定主要采用直接加酸溶解样品，再用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)测量的方法。这种方法测量时，试剂的用量较大，而所用试剂、溶剂(一般都是水)乃至工作环境(空气、墙面涂料、粉尘)中均含有一定量的钙，直接导致了测量过程的空白值较高，样品中痕量钙的测量结果不稳定，导致了测量结果的不确定性，不能准确的测量钢中痕量钙。微波消解溶样技术是一种新型的样品前处理技术，因具有样品分解完全、快速、试剂用量少、空白低等优点，已逐渐被分析化学界人士认可和广泛的应用。

发明内容

本发明的目的就是针对电感耦合等离子体原子发射光谱测量方法的缺陷，提供一种新的测定钢中痕量钙的方法，它能够准确测量钢铁样品中的痕量钙。

本发明的技术方案是这样实现的：它是将微波消解溶样法和电感耦合等离子体原子发射光谱仪相结合以测定钢中痕量钙的方法，它包括以下步骤：

(1)、将样品置入微波消解仪的消解罐中，加入酸进行溶解，反应平静后进行消解；

(2)、将经过微波消解的样品溶液冷却后定容于容量瓶中；

(3)、配制不同浓度钙的标准溶液，加入与前处理样品一致的酸，定容至相同大小的容量瓶中；

(4)、在电感耦合等离子体原子发射光谱仪中分别测定不同浓度钙的标准溶液中的钙的谱线强度，以元素钙的浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制工作曲线；

(5)、在步骤(4)相同条件下，测定样品溶液中钙的谱线强度，根据工作曲线计算出样品中钙元素体积浓度。

试样中钙的百分含量按下式计算：

$x=\frac{c\×V}{m\×1\×{10}^6}\×100\%$

式中：x——试样中钙的含量，单位％；

c——试样溶液中钙的含量，单位毫克每毫升；

V——试样溶液的体积，单位毫升；

m——每份试样称取样品的质量，单位克。

本发明中所述的消解包括升温、消解、再消解、保温四个阶段；

表1光谱仪的工作条件

其中所述的微波消解的工作条件如下：

表2

在电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量过程中，选择393.37nm谱线作为测量谱线，采用纯标准溶液建立的工作曲线进行测量。测量时，谱线的测量宽度选择两个谱线宽度，背景扣除方式采用左：1右：14。

本发明采用微波消解溶样技术对钢铁样品进行预处理，并且与电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量法联用，能够准确测量钢铁样品中的痕量钙。本发明采用微波消解技术预处理样品时，试剂用量相比常规溶样技术减少了50％以上，大大减少了化学试剂对环境的污染。同时因溶解样品在密闭的容器中，避免了工作环境对样品的污染问题，大大降低了测量空白。采用本发明的测量结果的回收率在97.3％-104％之间，同时采用本发明测量已有标准值的国内外的标准样品，测量值与标准值具有很好的一致性，说明该发明的测量结果准确、可靠。

附图说明

图1为本发明的工作曲线图

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

1使用仪器

IRIS Advantage全谱直读等离子体发射光谱仪(美国热电公司)；微波消解系统，MILESTONE ETHOS TC型高压微波消解炉(意大利)；

2.使用试剂

所用试剂均采用优级纯；

1.000mg/mL Ca标准工作溶液采用碳酸钙(99.99％)配制。测定时用王水逐级稀释成钙浓度为0.0ug/mL、0.1ug/Ml、0.2ug/mL、0.5ug/mL、1.0ug/mL的标准工作溶液。

3.校准曲线绘制

使用钙的标准工作溶液，在表1仪器工作条件下测定，计算机自动绘制校准曲线，见图1。

表1光谱仪的工作条件

表2微波消解的条件

4.样品测定

称取0.5000g样品，置于聚四氟乙烯高压消解罐中，加入少量的水，加入5mL王水，待反应平静后，放入微波消解炉内，按照表2设定的程序进行微波消解。冷却后，定容于50mL容量瓶中。在等离子体发射光谱仪上，按照表1的工作条件进行测量。测量结果见表3。

表3样品中钙的测量结果(％)

实施例技术验证：

检出限实验：

用试剂空白溶液，连续测量钙的结果10次，结果见表4，表4试剂空白溶液中钙的测量结果(ug/mL)

实验结果：分析测试中溶液浓度为微克每毫升(ug/mL)，计算时保留小数点后2位有效数字，根据表4中的空白溶液的3倍标准偏差，折算成样品中钙的检出限为0.17ug/g。

回收试验：

在样品中加入一定量的钙标准溶液，按样品分析步骤操作，进行回收试验，测量结果见表5。

表5回收试验测量结果

实验结果：样品的回收率在97.3％-104％之间，满足检测需要。

准确度试验：

选择了上海钢铁研究所生产的标准样品X-70-1和X-70-2、上海埃龙科技有限公司生产的标准样品管线钢、武钢技术中心生产的两点含钙低合金钢、北京钢铁研究总院生产的标准样品150820(中低合金钢)以及太钢生产的铁基GBW01402d(钙含量0.0017％)，按本方法重复测量10次，测量结果见表6。

表6准确度

实验结果：对国内生产的四个标准样品进行了测量，测量的平均值与标准值之间具有很好的一致值，并且测量的RSD＜2％，测量误差小。

结论：本发明方法操作比较简单、快速、空白低，测量结果的回收率在97.3％-104％之间。采用此方法测量标准样品，测量值与标准值具有很好的一致性，测量结果准确、可靠。

Claims (5)

1、一种测定钢中痕量钙的方法，它是将微波消解溶样法和电感耦合等离子体原子发射光谱仪相结合以测定钢中痕量钙的方法，它包括以下步骤：

(1)、将样品置入微波消解仪的消解罐中，加入酸进行溶解，溶解完后进行消解；

(2)、将经过微波消解的样品溶液进行冷却后定容于容量瓶中；

(3)、配制不同浓度钙的标准溶液，加入与前处理样品一致的酸，定容至相同大小的容量瓶中；

(4)、在电感耦合等离子体原子发射光谱仪中分别测定不同浓度钙的标准溶液中的钙的谱线强度，以元素钙的浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制工作曲线；

(5)、在步骤(4)相同条件下，测定样品溶液中钙的谱线强度，根据工作曲线计算出样品中钙元素体积浓度。

2、根据权利要求1所述的一种测定钢中痕量钙的方法，它包括下述步骤：试样中钙的百分含量按下式计算：

$x=\frac{c\×V}{m\×1\×{10}^6}\×100\%$

式中：x——试样中钙的含量，单位％；

      c——试样溶液中钙的含量，单位毫克每毫升；

      V——试样溶液的体积，单位毫升；

      m——每份试样称取样品的质量，单位克。

3、根据权利要求1所述的一种测定钢中痕量钙的方法，其中所述的消解包括升温、消解、再消解、保温四个阶段。

4、根据权利要求1所述的一种测定钢中痕量钙的方法，其中所述的微波消解的工作条件如下：

5、根据权利要求1所述的一种测定钢中痕量钙的方法，其中在电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量过程中，选择393.37nm谱线作为测量谱线，采用纯标准溶液建立的工作曲线进行测量。

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