CN113984476A - 一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法，属于合金元素成分检测分析领域，解决了现有技术中不能同时测定锡铅焊料中的主元素(锡和铅)含量和杂质元素含量的问题。消解液包括酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液。方法包括：采用消解液对锡铅焊料样品进行消解，消解后转移至容量瓶并稀释摇匀得到样品溶液；随同试样做空白试验，组成系列标准溶液；使用ICP‑OES对系列标准溶液中各元素依次进行光谱强度测定，建立工作曲线；对样品溶液进行测定，得到样品中相关元素的光谱强度，根据工作曲线计算样品中相关元素的含量。采用本发明的方法可以同时检测锡铅焊料中主元素锡含量和杂质元素等多种元素含量。

Description

一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法
技术领域
本发明涉及合金元素成分检测技术领域，尤其涉及一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法。
背景技术
锡铅焊料广泛地应用于各行各业。锡铅焊料通常需要检测主元素锡和其他杂质元素。锡铅焊料中锡的测定通常采用滴定法、重量法和ICP法等，而其他杂质通常需要在锡铅分离后用滴定法、原子吸收法和ICP法等进行检测。
《电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锡铅焊料中的铅、锡》(分析仪器,2010年01期)采用了盐酸对锡铅焊料样品进行消解，采用ICP对消解样品进行检测。该方法只能检测锡铅焊料的主要元素锡、铅，不能对杂质元素进行检测。
《ICP-AES法测定锡铅焊料中铜铁镉锌铝铋》(理化检验(化学分册),2004年12期)采用了盐酸-硝酸对锡铅焊料样品进行消解，经过沉淀铅、排锡处理后，采用ICP对消解样品进行检测。该方法只能检测锡铅的杂质元素铜、铁、镉、锌、铝、铋，不能同时对主元素进行检测。
目前，尚未有方法能够同时检测锡铅焊料中的主元素和杂质元素。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法，用以解决以下技术问题：现有方法不能同时测定锡铅焊料中的主元素锡含量和杂质元素含量，以及在盐酸环境下氯化铅不稳定、易析出的问题。
一方面，本发明提供了一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，消解液包括酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液。
进一步的，所述混合酸溶液中酒石酸的质量浓度为10％～30％。
进一步的，采用的所述浓盐酸的质量浓度为30％～37％；采用的所述浓硝酸的质量浓度为60％～68％。
进一步的，所述混合酸溶液中浓盐酸、浓硝酸和水的体积比为2～5:3～8:4～10。
本发明还提供了一种测定锡铅焊料中多元素含量的方法，使用上述的消解液对锡铅焊料样品进行消解。
进一步的，上述测定锡铅焊料中多元素含量的方法，包括：
S1.采用组分为酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液的消解液对锡铅焊料样品进行消解，消解后转移至容量瓶并稀释摇匀得到样品溶液；
S2.随同试样做空白试验，根据待测元素含量范围，在空白试液中加入一定量的标准物质，配制不少于3个标准溶液于容量瓶中，定容、摇匀，组成系列标准溶液；
其中，系列标准溶液中待测元素的含量由低到高形成梯度，线性范围包含待检元素含量；
S3.使用ICP-OES对系列标准溶液中各元素依次进行光谱强度测定，选择合适的特征谱线，建立工作曲线；
S4.使用ICP-OES对样品溶液进行测定，得到样品中相关元素的光谱强度，根据工作曲线计算样品中相关元素的含量。
进一步的，所述S1包括：
S11.将酒石酸置于容器中，依次向酒石酸中加入水、浓硝酸和浓盐酸，混合均匀得到混合酸溶液备用；
S12.称取锡铅焊料样品置于锥形瓶中；加入上述混合酸溶液对锡铅焊料样品进行加热消解；
S13.待消解完成后，将溶液转移至容量瓶中，稀释至100mL，摇匀得到待测样品溶液。
进一步的，所述S11和S12中，锡铅焊料样品与混合酸溶液的固液比为：1～1.5g:120～200ml。
进一步的，所述S12中，加热过程的温度为150～180℃。
进一步的，所述S2中，系列标准溶液制备时，容器中均需要加入消解液。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)采用本发明的消解液消解锡铅焊料，消解完成后，稀释过程中无白色沉淀，可直接进行ICP-OES检测，消解步骤简单，检测结果的精密度较高。
(2)采用本发明的方法可以同时检测锡铅焊料中主元素锡含量和杂质元素等多种元素含量，消解步骤简单，且检测结果的精密度较高。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书中所特别指出的内容来实现和获得。
具体实施方式
下面具体描述本发明的优选实施例，其中，实施例用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
发明人经过长期深入研究发现采用盐酸-硝酸混合液对锡铅焊料进行溶解后，加水稀释的过程中由于氯化铅难溶于稀盐酸溶液，且锡与硝酸作用，生成不溶性的锡酸，因此容易有白色沉淀析出，无法检测锡的含量，同时影响其他元素检测的准确性。
基于上述问题，本发明提供了一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，该消解液包括：酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液。
具体的，上述锡铅焊料中锡的质量分数为20％～40％，铅的质量分数为60％～80％。
具体的，上述混合酸溶液中酒石酸的质量浓度为10％～30％。
具体的，采用的浓盐酸的质量浓度为30％～37％；采用的浓硝酸的质量浓度为60％～68％。
具体的，硝酸用于溶解锡铅焊料中的铅，但无法消解样品中的锡，若硝酸用量过多，会导致样品中的锡与硝酸作用，以偏锡酸的状态大量析出，无法进行检测。盐酸用于消解样品中的锡，但对于铅的消解能力较弱，反应缓慢，同时容易形成氯化铅沉淀。因此，控制上述混合酸溶液中浓盐酸、浓硝酸和水的体积比为2～5:3～8:4～10，示例性的，体积比为2:3:4、3:3:4、3:4:5、4:3:4、5:7:10。
本发明还提供一种测定锡铅焊料中多元素含量的方法，采用上述酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液对锡铅焊料的元素进行消解，得到消解完全的溶液，通过电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测量标准溶液绘制工作曲线，对待测样品进行测量，根据工作曲线计算测定锡铅焊料中元素的含量。
具体的，上述方法包括：
S1.采用组分为酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液的消解液对锡铅焊料样品进行消解，消解后转移至容量瓶并稀释摇匀得到样品溶液；
S2.系列标准溶液制备：随同试样做空白试验，根据待测元素含量范围，在空白试液中加入一定量的标准物质，配制不少于3个标准溶液于容量瓶中，定容、摇匀，组成系列标准溶液；
其中，系列标准溶液中待测元素的含量由低到高形成梯度，线性范围包含待检元素含量；
S3.使用ICP-OES对系列标准溶液中各元素依次进行光谱强度测定，选择合适的特征谱线，建立工作曲线；
S4.使用ICP-OES对样品溶液进行测定，得到样品中相关元素的光谱强度，根据工作曲线计算样品中相关元素的含量。
具体的，S1包括：
S11.配制消解液：将酒石酸至于容器中，依次向酒石酸中加入水、浓硝酸和浓盐酸，混合均匀得到混合酸溶液备用；
S12.称取锡铅焊料样品置于锥形瓶中；加入上述混合酸溶液对锡铅焊料样品进行加热消解；
S13.待消解完成后，将溶液转移至容量瓶中，稀释至100mL，摇匀得到待测样品溶液。
具体的，S11和S12中，考虑到混合酸溶液的加入量过少，消解效果差；加入量过多，造成待检液中酒石酸浓度过高，不利于ICP-OES法的测定，易造成雾化器的堵塞及在矩管的内管喷嘴头上沉积聚炭粒使测定的精密度变差；因此，控制锡铅焊料样品与混合酸溶液的固液比为：1～1.5g:120～200ml；优选的，锡铅焊料样品与混合酸溶液的固液比为：1g:150ml。
具体的，S12中，考虑到消解过程中温度过低，溶解速度过慢；温度过高，消解液对容器的腐蚀速度较快；因此控制加热过程的温度为150～180℃。其中，消解过程的时间3～8min。
具体的，上述S13中得到的待测样品溶液能够直接用于测量锡铅焊料样品中的铜、铁、镉、锌、铝、锑、铋等杂质元素。
具体的，考虑到锡铅焊料中锡的含量较多，为了保证测得的锡的稳定性，取部分上述S13中得到的待测样品溶液继续稀释，例如，取10.00mL上述试液到100mL容量瓶中，加入13mL消解液，稀释至100mL，摇匀得到检测锡的待测溶液。其中，稀释采用加水稀释。
具体的，S2中，为了保证系列标准溶液的环境与待测样品的环境一致，系列标准溶液制备时，容器中均加入同等比例的混合酸溶液消解液，然后分别转移至容量瓶中，按顺序加入铜含量不同的铜元素标准溶液，用水将溶液稀释至刻度，摇匀，配置成系列标准溶液。
具体的，S2中，系列标准溶液的浓度呈由低到高的梯度分布。梯度分布的标准溶液浓度可以有效消除个别试样的误差，有利于得到更加准确的工作曲线，准确的工作曲线是准确测定锡铅焊料中各元素含量的前提。
具体的，S3中建立的工作曲线的线性相关系数γ大于等于0.999。否则需要找出原因并消除后重新建立校准曲线。
下面通过实施例举例说明本发明提供的一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法。
实施例1
本实施例提供了一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，该消解液包括：30g酒石酸，120ml水，90ml硝酸和30ml盐酸。
具体的，上述锡铅焊料中锡的质量分数为20％～40％，铅的质量分数为60％～80％。
具体的，采用的浓盐酸的质量浓度为37％；采用的浓硝酸的质量浓度为68％。
实施例2
本实施例提供了一种测定锡铅焊料中多元素含量的方法，包括如下步骤：
(1)配制消解液
称取30g酒石酸，依次加入120ml水、90ml硝酸、30ml盐酸溶液，混合均匀备用。
(2)制备试样溶液
①试样溶液1#
称取0.1g锡铅焊料置于100mL锥形瓶中，加入15mL上述消解液，对样品进行加热(温度160℃)消解，消解后转移并稀释摇匀得到待测样品溶液。
②试样溶液2#
准确移取10.00mL上述待测样品溶液到100mL容量瓶中，加入13mL消解液，稀释至100mL，摇匀得到用于检测锡的溶液。
需要说明的是，考虑到试样溶液1#中锡的浓度较大，检测锡的结果会有较大误差，因此，需要将试样溶液1#继续稀释，得到用于检测锡的试样溶液2#。
(3)制备系列标准溶液
使用试验用液体标准样品稀释到一定浓度后再准确移取到100mL容量瓶中来配制系列标准溶液，使其待测元素含量从低到高形成梯度，每个标准溶液中加入15mL消解溶液，摇匀待测，推荐的建立校准曲线的标准溶液加入量见表1。
表1推荐的建立校准曲线的标准溶液加入量
Figure BDA0003329204430000081
(4)ICP-OES检测
①仪器参数
本方法采用德国斯派克分析仪器公司ARCOS型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，仪器的工作参数如表2。
表2仪器工作参数
Figure BDA0003329204430000082
分别选择Sn、Sb、Bi、Cd待测元素的灵敏线数条，用其单元素标准溶液和基体铅的单元素标准溶液在选定的波长处进行扫描，以考察元素谱线受干扰的情况。通过选择对比，最终确定待测元素分析谱线，最终确定Sn189.9nm、Sb217.5nm、Bi306.7nm、Cd228.8nm为元素分析谱线。
②工作曲线绘制
按照ICP-OES分析程序，在选定波长处，对系列标准溶液进行激发，控制软件自动进行一元线性回归分析，建立工作曲线。工作曲线的线性相关系数γ应不小于0.999，否则应找出原因并消除后重新建立校准曲线。
③试样溶液中Sb、Bi、Cd元素的测定
在选取的分析谱线下，独立地进行两次试样溶液1#的测定，取其平均值。
④试样溶液中Sn元素的测定
在选取的分析谱线下，独立地进行两次试样溶液2#的测定，取其平均值。
(5)本实施例的测定精确度
采用本方法对编号为91X S30PR2的加联标准物质进行检测，将检测值与标准值对比，计算相对标准偏差，结果见表3，表3结果显示各元素相对标准偏差均在5％以内。表明测量结果准确可靠。
表3精密度实验
元素 标准值％ 检测值％ 相对标准偏差％
Sn 30.17 31.06 2.94
Sb 0.619 0.625 0.97
Bi 0.158 0.151 4.43
Cd 0.0060 0.0057 5.00
需要说明的是，采用此方法也可以同时测量铅的含量。
对比例1
本对比例采用盐酸-硝酸混合液(盐酸、硝酸、水比例为6:1:7)，作为消解液，步骤S1与实施例2的步骤类似，消解后稀释过程中出现白色沉淀，对锡元素的检测影响很大，检测过程中有大量的锡沉淀下来，从检测值可以看出，其他元素检测数据均小于标准值，且偏差较大。
表4精密度实验结果
元素 标准值％ 检测值％ 相对标准偏差％
Sn 30.17 1.86 93.8
Sb 0.619 0.594 4
Bi 0.158 0.147 7
Cd 0.0060 0.0046 23.3
对比实施例和对比例可知，本发明的方法能够同时测定锡铅焊料中的主元素锡含量和杂质元素含量，且测量结果准确度高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，其特征在于，包括酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液。
2.根据权利要求1所述的测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，其特征在于，所述混合酸溶液中酒石酸的质量浓度为10％～30％。
3.根据权利要求1所述的测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，其特征在于，采用的所述浓盐酸的质量浓度为30％～37％；采用的所述浓硝酸的质量浓度为60％～68％。
4.根据权利要求1所述的测定锡铅焊料中多元素含量的消解液，其特征在于，所述混合酸溶液中浓盐酸、浓硝酸和水的体积比为2～5:3～8:4～10。
5.一种测定锡铅焊料中多元素含量的方法，其特征在于，使用权利要求1-4所述的消解液对锡铅焊料样品进行消解。
6.根据权利要求5所述的测定锡铅焊料中多元素含量的方法，其特征在于，包括：
S1.采用组分为酒石酸、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液的消解液对锡铅焊料样品进行消解，消解后转移至容量瓶并稀释摇匀得到样品溶液；
S2.随同试样做空白试验，根据待测元素含量范围，在空白试液中加入一定量的标准物质，配制不少于3个标准溶液于容量瓶中，定容、摇匀，组成系列标准溶液；
其中，系列标准溶液中待测元素的含量由低到高形成梯度，线性范围包含待检元素含量；
S3.使用ICP-OES对系列标准溶液中各元素依次进行光谱强度测定，选择合适的特征谱线，建立工作曲线；
S4.使用ICP-OES对样品溶液进行测定，得到样品中相关元素的光谱强度，根据工作曲线计算样品中相关元素的含量。
7.根据权利要求6所述的测定锡铅焊料中多元素含量的方法，其特征在于，所述S1包括：
S11.将酒石酸置于容器中，依次向酒石酸中加入水、浓硝酸和浓盐酸，混合均匀得到混合酸溶液备用；
S12.称取锡铅焊料样品置于锥形瓶中；加入上述混合酸溶液对锡铅焊料样品进行加热消解；
S13.待消解完成后，将溶液转移至容量瓶中，稀释至100mL，摇匀得到待测样品溶液。
8.根据权利要求7所述的测定锡铅焊料中多元素含量的方法，其特征在于，所述S11和S12中，锡铅焊料样品与混合酸溶液的固液比为：1～1.5g:120～200ml。
9.根据权利要求7所述的测定锡铅焊料中多元素含量的方法，其特征在于，所述S12中，加热过程的温度为150～180℃。
10.根据权利要求7所述的测定锡铅焊料中多元素含量的方法，其特征在于，所述S2中，系列标准溶液制备时，容器中均需要加入消解液。
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