CN105738347B - 一种测定镁锂合金中锂元素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定镁锂合金中锂元素的方法，其测定依据电感耦合等离子体原子发射光谱法检测原理进行，方法包括试验条件、共存元素的干扰及其消除、工作曲线的绘制、样品处理、线性相关系数和准确度情况几个步骤。该方法溶样简单，耗时短，试剂用量小，对环境污染小，保护试验人员的身体健康，具有高的准确度等特点，适用于镁锂合金中锂的准确测定。

Description

一种测定镁锂合金中锂元素的方法

技术领域

本发明属于分析测试技术领域，具体涉及一种镁锂合金中锂元素的测定方法。

背景技术

镁锂合金广泛应用于航空航天、兵器、军工电子等领域，是一种超轻型金属结构材料。镁锂合金与普通钢材、一般钛合金等金属材料相比，其比强度相对较高，其密度相对较低，是一种减重十分明显的轻型材料。对主要添加元素锂含量控制很严格，几种镁锂合金对锂含量提出3.5％～4.5％、9.5％～10.5％、14.5％～15.5％的要求，就要求准确检测锂元素的准确含量。目前测定镁合金中锂元素采用火焰原子吸收光谱法(AAS)，该方法元素的测定范围为(0.0020％～0.250％)，无法满足镁锂合金以上检测要求。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁锂合金中的铝、锌含量，一次溶样就能对多元素进行测定，因此操作简单，分析测定流程短，省时省力，试剂用量小，减少环境污染，保护试验人员的身体健康。但准确测定镁锂合金中含量在1％～20％以下锂含量，目前还没有可靠的方法对镁锂合金中锂元素准确测定。在期刊中没有相关的报道，同时经过专利检索，目前尚没有利用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁锂合金中锂元素的方法。因此，准确测定镁锂合金中锂元素含量，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是：提出一种镁锂合金中锂元素的测定方法，溶样简单，耗时短，试剂用量小，对环境污染小，具有高的准确度，解决背景技术存在的元素测定范围无法满足镁锂合金中含量在1％～20％以下锂含量的分析要求的问题。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES法)测定出镁锂合金中锂元素的准确含量，满足镁锂合金中锂元素的分析要求。

本发明的技术方案是：一种测定镁锂合金中锂元素的方法，其特征在于：其测定依据电感耦合等离子体原子发射光谱法检测原理进行，方法包括试验条件、共存元素的干扰及其消除、工作曲线的绘制、样品处理、线性相关系数和准确度情况。包含如下步骤：

步骤1：试验条件准备

分步骤1.1：仪器选择美国PE公司的Optima5300DV型全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪

设定该仪器的参数为：高频发射功率：1280W～1320W，等离子体气流量：13L·min^-1～17L·min^-1，辅助氩气流量：0.18L·min^-1～0.22L·min^-1，雾化器流量：0.75L·min^-1～0.85L·min^-1，试样流量：1.50mL·min^-1，观测高度：15.0mm，观测方式：径向，积分方式：峰面积三点；

分步骤1.2：主要试剂的准备

盐酸：优级纯,ρ为1.19g·ml^-1水：超纯水H₂O₂：优级纯，ρ为1.10g·ml^-1；

单元素标准溶液：铝、锌、锂；

浓度：1000μg·mL^-1基准物质：纯度99.95％以上的高纯镁；

分步骤1.3：分析谱线的选择

选用锂元素谱线610.362nm；

分步骤1.4：消解方式的选择

选择体积比为1:1的盐酸10ml为消解试剂；

步骤2：共存元素的干扰及其消除

采用同基体标准样品消除基体镁及铝、锌对锂的测定的微弱干扰；

步骤3：锂的标准工作溶液的配制

分别称取纯度大于99.95％的0.1000g的高纯镁于6个100ml锥形瓶中，按试验方法溶解处理成镁基体溶液，将其作为空白溶液和基体匹配底液，分别移取0ml、5ml、10ml、15ml、20ml 1000μg·mL^-1锂标准溶液于5个200ml～250ml容量瓶中，同时移取一定量的1000μg·mL^-1Al、Zn，用水稀释至刻度，锂的质量浓度为0mg·L^-1,50mg·L^-1,100mg·L^-1，150mg·L^-1，200mg·L^-1，配制为与镁锂合金溶液具有相同基体组成的系列标准工作溶液，用于绘制工作曲线；

步骤4：样品的测定

分步骤4.1：试样处理：首先称取0.100g试样，精确至0.0001g，于100ml锥形瓶中，加入体积比为1:1的盐酸10ml，在100℃～300℃温度范围内加热，直至溶解；在溶解液中加5～10滴双氧水煮沸至溶液清亮，冷却；沿杯壁加入少许水，加热煮沸至清亮，冷却后定容于200ml～250ml的容量瓶中，摇匀，得待测试液；

分步骤4.2：建立工作曲线

在分步骤1.1所述的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的试验条件下，测定步骤3所述的锂标准工作溶液，建立工作曲线；

分步骤4.3：验证工作曲线的线性相关系数

在所述仪器试验条件下，对锂标准工作溶液系列进行测定，锂元素的质量分数在200mg·L^-1范围内呈线性，线性相关系数在0.9999以上；

分步骤4.4：测量

在分步骤1.1所述的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的试验条件下进行测定，测定系列标准工作溶液建立校准曲线或采用同基体标准样品建立校准曲线，输入样品量及最终稀释体积，仪器直接测得样品中锂的准确含量。

本发明的优点是：本发明采用体积比为1:1的盐酸溶解试样，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁锂合金中锂的准确含量。使用与分析样品基体相接近的标准样品或标准溶液绘制工作曲线和控制一致的分析条件，消除了基体与共存主量元素的干扰。该方法溶样简单，耗时短，试剂用量小，对环境污染小，保护试验人员的身体健康，具有高的准确度等特点，适用于镁锂合金中锂的准确测定。并且操作方便、分析效率高，缩短了检测周期，降低了生产成本。

附图说明

图1锂元素的线性图

具体实施例：

实施例1：镁锂合金标准样品Y1与Y2的分析

步骤1：试验条件准备

分步骤1.1：仪器选择：Optima5300DV型全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(美国PE公司)

使用该仪器的最佳参数为：高频发射功率：1280W～1320W，等离子体气流量：13L·min^-1～17L·min^-1，辅助氩气流量：0.18L·min^-1～0.22L·min^-1，雾化器流量：0.75L·min^-1～0.85L·min^-1，试样流量：1.50mL·min^-1，观测高度：15.0mm，观测方式：径向，积分方式：峰面积三点。

分步骤1.2：主要试剂的准备

盐酸：优级纯,ρ为1.19g·ml^-1水：超纯水H₂O₂：优级纯，ρ为1.10g·ml^-1

单元素标准溶液：铝、锌、锂

浓度：1000μg·mL^-1基准物质：高纯镁(纯度99.95％以上)

分步骤1.3：分析谱线的选择：

锂元素在高频等离子体激发下有数条谱线，而我们首先选择灵敏度高、信背比高、光谱干扰小的谱线，根据这一原则，同时考虑谱线干扰问题，本方法选用锂元素谱线610.362nm。

分步骤1.4：消解方式的选择

盐酸可有效消解镁锂合金，选择体积比为1:1的盐酸10ml为消解试剂。

步骤2：共存元素的干扰及其消除

镁锂合金中镁为基体元素，铝、锌为主量元素，在锂的测定中，干扰主要来自这些元素。基体镁及铝、锌对锂的测定均有微弱干扰可采用同基体标准样品消除干扰。

步骤3：锂的标准工作溶液的配制

分别称取0.1000g的高纯镁(纯度大于99.95％)于6个100ml锥形瓶中，按试验方法溶解处理成镁基体溶液，将其作为空白溶液和基体匹配底液。分别移取0ml、5ml、10ml、15ml、20ml 1000μg·mL^-1锂标准溶液于5个200ml～250ml容量瓶中，同时移取一定量的1000μg·mL^-1Al、Zn，用水稀释至刻度，锂的质量浓度为0mg·L^-1,50mg·L^-1,100mg·L^-1，150mg·L^-1，200mg·L^-1，配制为与镁锂合金溶液具有相同基体组成的系列标准工作溶液，用于绘制工作曲线。

步骤4：样品的测定

分步骤4.1：试样处理

首先称取0.100g试样，精确至0.0001g，于100ml锥形瓶中，加入体积比为1:1的盐酸10ml，在100℃～300℃温度范围内加热，直至溶解；在溶解液中加5～10滴双氧水煮沸至溶液清亮，冷却；沿杯壁加入少许水，加热煮沸至清亮，冷却后定容于200ml～250ml容量瓶中，摇匀，得待测试液。

分步骤4.2：建立工作曲线

在分步骤1.1所述的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的试验条件下，测定步骤3所述的锂标准工作溶液，建立工作曲线；

分步骤4.3：验证工作曲线的线性相关系数

在所述仪器试验条件下，对锂标准溶液系列进行测定，锂元素的质量分数在200mg·L^-1范围内呈线性，线性相关系数在0.9999以上，锂元素的线性相关系数如图1所示。

分步骤4.4：测量

于所述电感耦合等离子体发射光谱仪上按上述的仪器试验条件进行测定，测定系列标准溶液建立校准曲线或采用同基体标准样品建立校准曲线，输入两个标准样品重量及最终稀释体积，仪器直接测得标准样品中锂的准确含量。结果见表1，由表1结果可见，标准样品的测定值与认可值吻合较好,相对标准偏差均小于5％，该方法准确度与精密度均较高。

表1 标准样品分析结果(n＝8)

实施例2：镁锂合金MBLS4与MBLS10的分析

步骤1：试验条件准备

分步骤1.1：仪器选择：

Optima5300DV型全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(美国PE公司)

使用该仪器的最佳参数为：高频发射功率：1280W～1320W，等离子体气流量：13L·min^-1～17L·min^-1，辅助氩气流量：0.18L·min^-1～0.22L·min^-1，雾化器流量：0.75L·min^-1～0.85L·min^-1，试样流量：1.50mL·min^-1，观测高度：15.0mm，观测方式：径向，积分方式：峰面积三点。

分步骤1.2：主要试剂的准备

盐酸：优级纯,ρ为1.19g·ml^-1水：超纯水H₂O₂：优级纯，ρ为1.10g·ml^-1

单元素标准溶液：铝、锌、锂

浓度：1000μg·mL^-1基准物质：高纯镁(纯度99.95％以上)

分步骤1.3：分析谱线的选择：

锂元素在高频等离子体激发下有数条谱线，而我们首先选择灵敏度高、信背比高、光谱干扰小的谱线，根据这一原则，同时考虑谱线干扰问题，本方法选用锂元素谱线610.362nm。

分步骤1.4：消解方式的选择

盐酸可有效消解镁锂合金，选择体积比为1:1的盐酸10ml为消解试剂。

步骤2：共存元素的干扰及其消除

镁锂合金中镁为基体元素，铝、锌为主量元素，在锂的测定中，干扰主要来自这些元素。基体镁及铝、锌对锂的测定均有微弱干扰可采用同基体标准样品消除干扰。

步骤3：锂的标准工作溶液的配制

分别称取0.1000g的高纯镁(纯度大于99.95％)于6个100ml锥形瓶中，按试验方法溶解处理成镁基体溶液，将其作为空白溶液和基体匹配底液。分别移取0ml、5ml、10ml、15ml、20ml 1000μg·mL^-1锂标准溶液于5个200ml～250ml容量瓶中，同时移取一定量的1000μg·mL^-1Al、Zn，用水稀释至刻度，锂的质量浓度为0mg·L^-1,50mg·L^-1,100mg·L^-1，150mg·L^-1，200mg·L^-1，配制为与镁锂合金溶液具有相同基体组成的系列标准工作溶液，用于绘制工作曲线。

步骤4：样品的测定

分步骤4.1：试样处理

首先称取0.100g试样，精确至0.0001g，于100ml锥形瓶中，加入体积比为1:1的盐酸10ml，在100℃～300℃温度范围内加热，直至溶解；在溶解液中加5～10滴双氧水煮沸至溶液清亮，冷却；沿杯壁加入少许水，加热煮沸至清亮，冷却后定容于200ml～250ml容量瓶中，摇匀，得待测试液。

分步骤4.2：建立工作曲线

在分步骤1.1所述的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的试验条件下，测定步骤3所述的锂标准工作溶液，建立工作曲线；

分步骤4.3：验证工作曲线的线性相关系数

在所述仪器试验条件下，对锂标准溶液系列进行测定，锂元素的质量分数在200mg·L^-1范围内呈线性，线性相关系数在0.9999以上。

分步骤4.4：测量

于所述电感耦合等离子体发射光谱仪上按上述的仪器试验条件进行测定，测定系列标准溶液建立校准曲线或采用同基体标准样品建立校准曲线，输入镁锂合金样品MBLS4与MBLS10重量及最终稀释体积，仪器直接测得样品中锂的准确含量。以评价方法的准确性与实用性，结果见表2，由表2结果可见，相对标准偏差均小于5％，该方法准确度与精密度均较高。

表2 实际样品分析结果(n＝8)

Claims (1)

1.一种测定镁锂合金中锂元素的方法，其特征在于：方法依据电感耦合等离子体原子发射光谱法检测原理进行，包括如下步骤：

步骤1：试验条件准备

分步骤1.1：仪器选择美国PE公司的Optima5300DV型全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪

设定该仪器的参数为：高频发射功率：1280W～1320W，等离子体气流量：13L·min^-1～17L·min^-1，辅助氩气流量：0.18L·min^-1～0.22L·min^-1，雾化器流量：0.75L·min^-1～0.85L·min^-1，试样流量：1.50mL·min^-1，观测高度：15.0mm，观测方式：径向，积分方式：峰面积三点；

分步骤1.2：主要试剂的准备

盐酸：优级纯,ρ为1.19g·ml^-1水：超纯水H₂O₂：优级纯，ρ为1.10g·ml^-1；

单元素标准溶液：铝、锌、锂，浓度分别为1000μg·mL^-1；

基准物质：纯度99.95％以上的高纯镁；

分步骤1.3：分析谱线的选择

选用锂元素谱线610.362nm；

分步骤1.4：消解方式的选择

选择体积比为1:1的盐酸10ml为消解试剂；

步骤2：共存元素的干扰及其消除

采用同基体标准样品消除基体镁及铝、锌对锂的测定的微弱干扰；

步骤3：锂的标准工作溶液的配制

分别称取纯度大于99.95％的0.1000g的高纯镁于6个100ml锥形瓶中，按试验方法溶解处理成镁基体溶液，将其作为空白溶液和基体匹配底液，分别移取0ml、5ml、10ml、15ml、20ml 1000μg·mL^-1锂标准溶液于5个200ml～250ml容量瓶中，同时移取一定量的1000μg·mL^-1Al、Zn，用水稀释至刻度，锂的质量浓度为0mg·L^-1,50mg·L^-1,100mg·L^-1，150mg·L^-1，200mg·L^-1，配制为与镁锂合金溶液具有相同基体组成的系列标准工作溶液，用于绘制工作曲线；

步骤4：样品的测定

分步骤4.1：试样处理：首先称取0.100g试样，精确至0.0001g，于100ml锥形瓶中，加入体积比为1:1的盐酸10ml，在100℃～300℃温度范围内加热，直至溶解；在溶解液中加5～10滴双氧水煮沸至溶液清亮，冷却；沿杯壁加入少许水，加热煮沸至清亮，冷却后定容于200ml～250ml的容量瓶中，摇匀，得待测试液；

分步骤4.2：建立工作曲线

在分步骤1.1所述的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的试验条件下，测定步骤3所述的锂标准工作溶液，建立工作曲线；

分步骤4.3：验证工作曲线的线性相关系数

在所述仪器试验条件下，对锂标准工作溶液系列进行测定，锂元素的质量分数在200mg·L^-1范围内呈线性，线性相关系数在0.9999以上；

分步骤4.4：测量

在分步骤1.1所述的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的试验条件下进行测定，测定系列标准工作溶液建立校准曲线或采用同基体标准样品建立校准曲线，输入样品量及最终稀释体积，仪器直接测得样品中锂的准确含量。