CN106706605A - 一种铜合金中铬含量的检测方法 - Google Patents

一种铜合金中铬含量的检测方法 Download PDF

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CN106706605A CN201611224196.8A CN201611224196A CN106706605A CN 106706605 A CN106706605 A CN 106706605A CN 201611224196 A CN201611224196 A CN 201611224196A CN 106706605 A CN106706605 A CN 106706605A
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Abstract

本发明公开了一种铜合金中铬含量的检测方法，包括以下步骤：步骤一、溶解：称量一定质量的铜合金样品，加入硝酸溶液，溶解所述铜合金样品；步骤二、完全溶解：将步骤一中处理后的所述铜合金样品加入含有分析纯硫酸和分析纯磷酸的硫磷混合酸，使所述铜合金样品完全溶解，得到澄清溶液；步骤三、定容：将步骤二中所述澄清溶液转移到容量瓶中，定容后得到待测溶液；步骤四、检测分析：通过电感耦合等离子原子发射光谱仪检测步骤三所述待测溶液中的铬含量。本发明采用硝酸溶液以及硫磷混合酸对铜合金样品进行处理，能将样品完全溶解，显著提高了检测结果的准确性，误差小、适用性强。

Description

一种铜合金中铬含量的检测方法
技术领域
本发明涉及一种重金属元素含量的检测分析技术领域，具体涉及一种铜合金中铬含量的检测方法。
背景技术
电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma-AtomicEmission Spectrometry，ICP-AES)是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法，可进行多元素的同时测定。它能够方便、快速、准确地测定样品中的多种金属元素和准金属元素，且没有显著的基体效应。
目前，利用电感耦合等离子体原子发射光谱法检测重金属元素含量时，对于含有铬的铜合金样品，一般采用加入硝酸和高氯酸并蒸发至冒高氯酸烟溶解铜合金样品，但对于某些含有硅、锰等元素复杂的铜合金材料，该方法无法将铜合金样品溶解完全，以致检测结果误差大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能将铜合金样品完全溶解，用于解决现有的检测方法因无法溶解完全以致检测结果不准确的问题
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜合金中铬含量的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、溶解：
称量一定质量的铜合金样品，加入7.5-11mol/L硝酸溶液，溶解所述铜合金样品，其中，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶50-150g/mL；
步骤二、完全溶解：
将步骤一中处理后的所述铜合金样品加入含有分析纯硫酸和分析纯磷酸的硫磷混合酸，使所述铜合金样品完全溶解，得到澄清溶液，其中，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶50-150g/mL；
步骤三、定容：
将步骤二中所述澄清溶液转移到容量瓶中，定容后得到待测溶液，其中，所述待测溶液与所述铜合金样品的比为500-1500∶1mL/g；
步骤四、检测分析：
通过电感耦合等离子原子发射光谱仪检测步骤三所述待测溶液中的铬含量。
优选地，步骤二所述硫磷混合酸中分析纯硫酸和分析纯磷酸的体积比为1∶1-2∶1。
优选地，所述步骤二在所述铜合金样品加入所述硫磷混合酸之后还包括加热、冷却至室温的过程。
优选地，步骤二中所述加热为在电热板上加热，以提高所述铜合金样品的溶解速度。
优选地，步骤二中所述加热的加热温度为90-110℃，加热时间为3分钟-10分钟。
优选地，所述铜合金样品中铬含量的质量分数为0.01％-0.5％。
优选地，所述铜合金样品为不大于0.2g的颗粒。
优选地，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶100g/mL。
优选地，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶80g/mL。
相比于现有技术，本发明所述铜合金中铬含量的检测方法具有以下优势：
本发明采用硝酸溶液以及硫磷混合酸对铜合金样品进行处理，能将铜合金样品完全溶解，即使是元素复杂的铜合金样品也能够将其中的铬完全溶解出来，溶解效率高，能显著提高检测结果的准确性，方法简单、误差小、适用性强；此外本发明所述铜合金中铬含量的检测方法适用于各种含铬的铜合金样品中铬含量的测定，可测铬含量的质量分数为0.01％-0.5％，应用范围更加广泛。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma-AtomicEmission Spectrometry，ICP-AES)是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法，可进行多元素的同时测定。
其原理是以射频发生器提供的高频能量加到感应耦合线圈上，并将等离子炬管置于该线圈中心，因而在炬管中产生高频电磁场，用微电火花引燃，使通入炬管中的氩气电离，产生电子和离子而导电，导电的气体受高频电磁场作用，形成与耦合线圈同心的涡流区，强大的电流产生的高热，从而形成火炬形状的并可以自持的等离子体，由于高频电流的趋肤效应及内管载气的作用，使等离子体呈环状结构。
待测样品由载气(氩)带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析)；根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。
本发明所用仪器设备：250mL锥形瓶、100mL容量瓶、150mL容量瓶、表面皿、电子天平：可精称至0.01mg、可调温电热板、100-1000ul可调量程移液器、1-10mL可调量程移液器、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)；
本发明所用试剂：分析纯硝酸，比重1.42g/mL、分析纯硫酸，比重1.84g/mL、分析纯磷酸，比重1.87g/mL、分析纯高氯酸，比重1.76g/mL、去离子水、纯铜、10ug/mL铬标准溶液、1000ug/mL铬标准溶液、3种含有铬的铜合金样品(含有硅和铬的锰黄铜标准物质、含有硅的铬青铜标准物质、含有锰和铬的黄铜标准物质)。
分析纯(红标签)(二级品)：纯度略低于优级纯，杂质含量略高于优级纯，干扰杂质很低，适用于工业分析及化学实验，常以AR表示。
实施例1
硝酸溶液的配制：浓度为11mol/L的分析纯硝酸和水混合(体积比为1∶1)。
硫磷混合酸的配制：体积比为1∶1的分析纯硫酸和分析纯磷酸混合。
在本实施例中，所述铜合金样品为不大于0.2g的颗粒，小颗粒能够在保证检测结果的同时节省溶解时间，提高检测效率，所述铜合金样品为含有硅和铬的锰黄铜标准物质(铬含量的标准值为0.24％)。
(1)绘制标准溶液工作曲线：
电子天平称取0.100g纯铜五份分别于一组五个250mL锥形瓶中，用1-10mL可调量程移液器移取0mL、5mL、10mL的10ug/mL铬标准溶液、用100-1000ul可调量程移液器移取0.5mL、1.0mL 1000ug/mL铬标准溶液分别加入到锥形瓶中，再用25mL移液管分别加入10mL硝酸溶液及8mL硫磷混合酸，在可调温电热板上90℃加热3-5分钟至冒硫酸烟，固体全部溶解，冷却定容至100mL容量瓶，这一组容量瓶中的溶液即为工作曲线标准溶液，所述标准溶液含铬量分别为0.0ug/mL、0.5ug/mL、1.0ug/mL、5.0ug/mL、10.0ug/mL。然后在电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)上进行ICP检测，程序自动绘制工作曲线，线性相关系数为0.9998。
在本实施例中，标准溶液工作曲线采用与本发明提供的检测方法中相同浓度的酸溶液，在ICP检测时可以消除因酸度不一致产生的误差。
(2)以本发明提供的检测方法检测铬含量：
所述铜合金中铬含量的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、溶解：
电子天平称取0.100g铜合金样品置于250mL锥形瓶中，加入10mL所述硝酸溶液，溶解所述铜合金样品；
其中，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶100g/mL，所述铜合金样品中的金属颗粒分解，但仍有部分不溶物；
步骤二、完全溶解：
在步骤一处理后的所述铜合金样品中用25mL移液管加入8mL所述硫磷混合酸，在所述锥形瓶的瓶口盖上干净的表面皿，在可调温电热板上90℃加热3分钟至冒硫酸烟，使所述铜合金样品完全溶解，得到澄清溶液，待所述铜合金样品完全溶解后，冷却至室温；
其中，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶80g/mL，在完全溶解过程中加热能够提高所述铜合金样品的溶解速度，促进其完全溶解，利用所述加热板加热使得加热过程更均匀更稳定，加热温度为90-110℃，加热时间为3分钟-20分钟，根据所述铜合金样品的溶解情况选择不同的加热温度和相应的加热时间；
所述硫磷混合酸将所述铜合金样品完全溶解，完全溶解后的溶液中没有杂质、沉淀或是悬浮物，加之溶液具有均一性和稳定性，所以完全溶解后可以得到澄清溶液；
步骤三、定容：
用去离子水将所述表面皿上的残留液冲洗到所述锥形瓶中，将步骤二中所述锥形瓶内的澄清溶液转移到100mL容量瓶中，定容后得到待测溶液；其中，所述待测溶液与所述铜合金样品的比为1000∶1mL/g；
步骤四、检测分析：
通过ICP检测步骤三所述待测溶液中的铬含量。
在实验过程中所述铜合金样品完全溶解，在所述步骤三加入去离子水之后，所述锥形瓶内溶液依旧澄清。
所述铜合金样品先加入所述硝酸溶液，能够预先溶解其中部分金属元素，再利用所述硫磷混合酸的强分解力，提高溶液中的酸性环境，将所述铜合金样品完全溶解，以达到提高检测结果准确性的目的。
在本实施例中，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比优选为1∶100g/mL，能够利用所述硝酸溶液溶解所述铜合金样品中的金属颗粒的同时降低过多硝酸的引入；所述铜合金样品的质量和所述硫磷混合酸的体积的比优选为1∶80g/mL，在尽可能完全溶解所述铜合金样品的同时降低硫酸、磷酸的粘性对后续检测的影响。
(3)对照试验：以现有检测方法检测铬含量：
高氯酸溶液的配制：浓度为8.8mol/L的分析纯高氯酸和水混合(体积比为1∶1)。
电子天平称取0.100g铜合金样品置于250mL锥形瓶中，加入10mL所述硝酸溶液、8mL所述高氯酸溶液，在所述锥形瓶的瓶口盖上干净的表面皿，在可调温电热板上90℃加热5分钟至冒高氯酸烟，冷却至室温，用去离子水将所述表面皿上的残留液冲洗到所述锥形瓶中，将所述锥形瓶中的溶液转移到100mL容量瓶中，定容后为待测溶液；通过ICP检测所述待测溶液中的铬含量。
在实验过程中所述铜合金样品不能完全溶解，所述锥形瓶中有黑色不溶物，相较于本发明提供的检测方法中所述步骤三的溶液，加入去离子水后依然澄清，可以发现，未经ICP检测，直观上就能发现现有检测方法不能将所述铜合金样品完全溶解。
本发明提供检测方法的铬含量测定值为A，现有检测方法的铬含量测定值为B，所述铜合金样品中铬含量的实验分析结果见表1。
表1铜合金样品铬含量的分析结果
分析结果 铬标准值 A B
锰黄铜标准物质 0.24％ 0.25％ 0.03％
从表1可以看出，因现有检测方法不能将所述铜合金样品完全溶解，所以铬含量检测结果与标准值误差大，结果不准确；以本发明提供的检测方法，其结果与标准值非常接近，误差小，有效提高了分析结果的准确性。
实施例2
硝酸溶液的配制：浓度为7.5mol/L的分析纯硝酸和水混合(体积比为1∶2)。
硫磷混合酸的配制：体积比为2∶1的分析纯硫酸和分析纯磷酸混合。
在本实施例中，所述铜合金样品为不大于0.2g的颗粒，所述铜合金样品为含有硅的铬青铜标准物质(铬含量的标准值为0.43％)。
(1)绘制标准溶液工作曲线：
电子天平称取0.100g纯铜五份分别于一组五个250mL锥形瓶中，用1-10mL可调量程移液器移取0mL、7.5mL、15mL的10ug/mL铬标准溶液、用100-1000ul可调量程移液器移取0.75mL、1.5mL 1000ug/mL铬标准溶液分别加入到锥形瓶中，再用25mL移液管分别加入15mL硝酸溶液及5mL硫磷混合酸，在可调温电热板上100℃加热10分钟至冒硫酸烟，固体全部溶解，冷却定容至150mL容量瓶，这一组容量瓶中的溶液即为工作曲线标准溶液，所述标准溶液含铬量分别为0.0ug/mL、0.5ug/mL、1.0ug/mL、5.0ug/mL、10.0ug/mL。然后在电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)上进行ICP检测，程序自动绘制工作曲线，线性相关系数为0.9998。
(2)以本发明提供的检测方法检测铬含量：
所述铜合金中铬含量的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、溶解：
电子天平称取0.100g铜合金样品置于250mL锥形瓶中，用25mL移液管加入15mL所述硝酸溶液，溶解所述铜合金样品；其中，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶150g/mL，所述铜合金样品中的金属颗粒分解，但仍有部分不溶物；
步骤二、完全溶解：
在步骤一处理后的所述铜合金样品中用25mL移液管加入5mL所述硫磷混合酸，在所述锥形瓶的瓶口盖上干净的表面皿，在可调温电热板上100℃加热4分钟至冒硫酸烟，使所述铜合金样品完全溶解，得到澄清溶液，待所述铜合金样品完全溶解后，冷却至室温；其中，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶50g/mL；
步骤三、定容：
用去离子水将所述表面皿上的残留液冲洗到所述锥形瓶中，将步骤二中所述锥形瓶的澄清溶液转移到150mL容量瓶中，定容后得到待测溶液；其中，所述待测溶液与所述铜合金样品的比为1500∶1mL/g；
步骤四、检测分析：
通过ICP检测步骤三所述待测溶液中的铬含量。
(3)对照试验：以现有检测方法检测铬含量：
高氯酸溶液的配制：浓度为5.9mol/L的分析纯高氯酸和水混合(体积比为2∶1)。
电子天平称取0.100g铜合金样品置于250mL锥形瓶中，用25mL移液管依次加入15mL所述硝酸溶液、5mL所述高氯酸溶液，在所述锥形瓶的瓶口盖上干净的表面皿，在可调温电热板上100℃加热10分钟至冒高氯酸烟，冷却至室温，用去离子水将所述表面皿上的残留液冲洗到所述锥形瓶中，将所述锥形瓶中的溶液转移到150mL容量瓶中，定容后为待测溶液；通过ICP检测所述待测溶液中的铬含量。
在实验过程中所述铜合金样品不能完全溶解，所述锥形瓶中有黑色不溶物。
本发明提供检测方法的铬含量测定值为A，现有检测方法的铬含量测定值为B，所述铜合金样品中铬含量的实验分析结果见表2。
表2铜合金样品铬含量的分析结果
分析结果 铬标准值 A B
铬青铜标准物质 0.43％ 0.41％ 0.15％
从表2可以看出，因现有检测方法不能将所述铜合金样品完全溶解，所以铬含量检测结果与标准值误差大，结果不准确；以本发明提供的检测方法，其结果与标准值非常接近，有效提高了分析结果的准确性，具有一定的适用性。
实施例3
硝酸溶液的配制：浓度为11mol/L的分析纯硝酸和水混合(体积比为1∶1)。
硫磷混合酸的配制：体积比为2∶1的分析纯硫酸和分析纯磷酸混合。
在本实施例中，所述铜合金样品为不大于0.2g的颗粒，所述铜合金样品为含有锰和铬的黄铜标准物质(铬含量的标准值为0.21％)。
(1)绘制标准溶液工作曲线：
电子天平称取0.200g纯铜五份分别于一组五个250mL锥形瓶中，用1-10mL可调量程移液器移取0mL、5mL、10mL的10ug/mL铬标准溶液、用100-1000ul可调量程移液器移取0.5mL、1.0mL 1000ug/mL铬标准溶液分别加入到锥形瓶中，再用25mL移液管分别加入10mL硝酸溶液及15mL硫磷混合酸，在可调温电热板上110℃加热5分钟至冒硫酸烟，固体全部溶解，冷却定容至100mL容量瓶，这一组容量瓶中的溶液即为工作曲线标准溶液，所述标准溶液含铬量分别为0.0ug/mL、0.5ug/mL、1.0ug/mL、5.0ug/mL、10.0ug/mL。然后在电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)上进行ICP检测，程序自动绘制工作曲线，线性相关系数为0.9998。
(2)以本发明提供的检测方法检测铬含量：
所述铜合金中铬含量的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、溶解：
电子天平称取0.200g铜合金样品置于250mL锥形瓶中，用25mL移液管加入10mL所述硝酸溶液，溶解所述铜合金样品；其中，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶50g/mL，所述铜合金样品中的金属颗粒分解，但仍有部分不溶物；
步骤二、完全溶解：
在步骤一处理后的所述铜合金样品中用25mL移液管加入15mL所述硫磷混合酸，在所述锥形瓶的瓶口盖上干净的表面皿，在可调温电热板上100℃加热3分钟至冒硫酸烟，使所述铜合金样品完全溶解，得到澄清溶液，待所述铜合金样品完全溶解后，冷却至室温；其中，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶150g/mL；
步骤三、定容：
用去离子水将所述表面皿上的残留液冲洗到所述锥形瓶中，将步骤二中所述锥形瓶内的澄清溶液转移到100mL容量瓶中，定容后得到待测溶液；其中，所述待测溶液与所述铜合金样品的比为500∶1mL/g；
步骤四、检测分析：
通过ICP检测步骤三所述待测溶液中的铬含量。
(3)对照试验：以现有检测方法检测铬含量：
高氯酸溶液的配制：浓度为5.9mol/L的分析纯高氯酸和水混合(体积比为2∶1)。
电子天平称取0.200g铜合金样品置于250mL锥形瓶中，用25mL移液管依次加入10mL所述硝酸溶液、10mL所述高氯酸溶液，在所述锥形瓶的瓶口盖上干净的表面皿，在可调温电热板上110℃加热7分钟至冒高氯酸烟，冷却至室温，用去离子水将所述表面皿上的残留液冲洗到所述锥形瓶中，将所述锥形瓶中的溶液转移到100mL容量瓶中，定容后为待测溶液；通过ICP检测所述待测溶液中的铬含量。
在实验过程中所述铜合金样品不能完全溶解，所述锥形瓶中有黑色不溶物。
本发明提供检测方法的铬含量测定值为A，现有检测方法的铬含量测定值为B，所述铜合金样品中铬含量的实验分析结果见表3。
表3铜合金样品铬含量的分析结果
分析结果 铬标准值 A B
黄铜标准物质 0.21％ 0.20％ 0.01％
从表3可以看出，因现有检测方法不能将所述铜合金样品完全溶解，所以铬含量检测结果与标准值误差大，结果不准确；以本发明提供的检测方法，其结果与标准值非常接近，对于各种含铬的铜合金样品均适用，应用范围广泛。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (9)

1.一种铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、溶解：
称量一定质量的铜合金样品，加入7.5-11mol/L硝酸溶液，溶解所述铜合金样品，其中，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶50-150g/mL；
步骤二、完全溶解：
将步骤一中处理后的所述铜合金样品加入含有分析纯硫酸和分析纯磷酸的硫磷混合酸，使所述铜合金样品完全溶解，得到澄清溶液，其中，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶50-150g/mL；
步骤三、定容：
将步骤二中所述澄清溶液转移到容量瓶中，定容后得到待测溶液，其中，所述待测溶液与所述铜合金样品的比为500-1500∶1mL/g；
步骤四、检测分析：
通过电感耦合等离子原子发射光谱仪检测步骤三所述待测溶液中的铬含量。
2.根据权利要求1所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，步骤二所述硫磷混合酸中分析纯硫酸和分析纯磷酸的体积比为1∶1-2∶1。
3.根据权利要求1所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，所述步骤二在所述铜合金样品加入所述硫磷混合酸之后还包括加热、冷却至室温的过程。
4.根据权利要求3所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，步骤二中所述加热为在电热板上加热，以提高所述铜合金样品的溶解速度。
5.根据权利要求4所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，步骤二中所述加热的加热温度为90-110℃，加热时间为3分钟-10分钟。
6.根据权利要求1所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，所述铜合金样品中铬含量的质量分数为0.01％-0.5％。
7.根据权利要求6所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，所述铜合金样品为不大于0.2g的颗粒。
8.根据权利要求1所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，所述铜合金样品和所述硝酸溶液的比为1∶100g/mL。
9.根据权利要求1所述的铜合金中铬含量的检测方法，其特征在于，所述铜合金样品和所述硫磷混合酸的比为1∶80g/mL。
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