一种测定碳化钨中杂质元素的检测方法
【专利摘要】本发明提供一种测定碳化钨中杂质元素的检测方法，具体是利用电感耦合等离子体发射光谱法快速测定碳化钨及铸造碳化钨中钴、镍、铁、钛、铝、锰、镁、钒、铬、铜、钼。采用氢氟酸和硝酸在电热消解仪中消解样品，在不分离钨基体的情况下，用高纯钨基体匹配制备标准工作曲线，解决钨基体对待测元素的光谱干扰，选择各元素最佳波长，并进行背景校正，用电感耦合等离子体发射光谱法快速同时测定碳化钨及铸造碳化钨中钴、镍、铁、钛、铝、锰、镁、钒、铬、铜、钼。本发明的检测方法操作简单，检测周期短，样品处理简便，检测范围宽，适用于批量生产分析。
【专利说明】
-种测定碳化钻中杂质元素的检测方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种检测方法，具体设及一种利用电感禪合等离子体发射光谱仪快速 ii定碳化鹤及铸造碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的检测方法。
【背景技术】
[0002] 碳化鹤（WC)是生产硬质合金的的主要原料，铸造碳化鹤灯幻主要用于堆焊石油 钻具、建材机械、粮食机械及其他易磨损部件表面，可增加其表面耐磨性和强度。其中钻、 儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢微量杂质元素的检测方法有：直流电弧发射光谱法、原子 吸收光谱法、分光光度法或方波极谱法，运些检测方法的缺陷在于：
[0003] 1、直流电弧发射光谱法测定精密度较差，检测范围窄。铸造碳化鹤中大于几百ppm 量的杂质不能准确测定。
[0004] 2、原子吸收光谱法、分光光度法或方波极谱法是单元素测定，样品处理繁琐，分析 周期长，不适合批量生产分析。 阳〇化]目前，电感禪合等离子体发射光谱法（I(P)是常用的多个微量元素连续测定的 方法，其检测速度和检测范围远远高于其它方法。采用电感禪合等离子体发射光谱法测 定鹤中杂质元素的报道主要有：《中南工业大学学报》1999年2月第30卷第1期71-73 页公开的"ICP-AES测定高纯鹤中杂质元素"，该测定方法只能做高纯鹤粉，无法完全溶解 碳化鹤和铸造碳化鹤；《中国鹤业》2013年8月第28卷第4期44-47页公开的"ICP-AES 法测定碳化鹤中的高含量饥、铭、钻"，该测定方法采用了粘度大的憐酸溶样，对毛细管细 的设备不适用，易使液体进样速度不均匀，影响雾化效率及曝光稳定性，且只能做大于 0. 1%W上的饥、铭、钻，不适合碳化鹤和铸造碳化鹤微量元素测定；《光谱学与光谱分析》 Vol. 18，No. 5，pp576-579, October, 1998公开的"ICP-AES直接测定鹤产品中杂质元素"， 该测定方法采用氨水，只能溶解氧化鹤，无法完全溶解碳化鹤和铸造碳化鹤；《冶金分析》 2013, 33巧)77-82页公开的"共沉淀分离富集-电感禪合等离子体原子发射光谱法测定高 纯氧化鹤中痕量金属杂质"，该测定方法只适用于氧化鹤测定；《湖南有色金属》2011年12 月第27卷第6期60-64页公开的"ICP-AES法快速测定鹤中十几种微量元素"，该测定方法 需要沉淀分离鹤基体，鹤酸沉淀易吸附铁、铁、饥、钢待测元素，检测结果偏低，影响测定准 确度；公开号为CN 103529015 A的中国专利公开的"碳化鹤中钻、儀、铁、铁和铭的分析检 测方法"，该检测方法采用的硫酸-硫酸锭用量无法完全溶解球粒或单晶铸造碳化鹤；样品 溶解采用25mL用量W上四种试剂，处理流程更长；检测微量钻、儀、铁、铁和铭时，由于标准 溶液中的鹤基体量与样品中鹤基体量未完全匹配，会发生基线分层，无法准确检测钻、儀、 铁、铁和铭微量元素含量，影响测定准确度。
[0006] 综上所述，目前还没有一种在不分离鹤基体的情况下，用电感禪合等离子体发射 光谱法快速同时测定碳化鹤及铸造碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的检测 方法。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种检测简便、检测范围宽、适用于批量生产分析，在不分 离鹤基体的情况下，利用电感禪合等离子体发射光谱法测定碳化鹤中杂质元素的检测方 法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0009] 一种测定碳化鹤中杂质元素的检测方法，采用氨氣酸和硝酸在电热消解仪中消解 样品，在不分离鹤基体时，用高纯鹤基体匹配制备标准工作曲线，解决鹤基体对待测元素的 光谱干扰，选择各元素最佳波长，并进行背景校正，用电感禪合等离子体发射光谱法快速同 时测定碳化鹤及铸造碳化鹤巾钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢。
[0010] 具体步骤如下： W11] 步骤一：配制标准工作曲线
[0012] 平行称取0. 094~0. 47g高纯鹤粉基体四份，分别置于四个50mL聚四氣乙締消解 管中，用1~3血水冲洗管壁，加入1~3血氨氣酸，2~5血硝酸，盖上消解管盖，于160~ 200°C电热消解仪中消解15~30min ;样品溶解完全，取下稍冷，将试液分别转入四个100血 聚氯乙締容量瓶中，再用自动移液枪在四个容量瓶中分别各加入0~2mL标准溶液1和标 准溶液2,用水稀释至刻度，摇匀； 阳〇1引步骤二：样品消解
[0014] 称量0. 1~0. 5g碳化鹤或铸造碳化鹤样品，置于50血聚四氣乙締消解管中，用 1~3mL水冲洗管壁，再用自动移液枪依次加入纯度为优级纯的氨氣酸1~3mL和纯度为优 级纯的硝酸2~5血，盖上消解管盖，在160~200°C电热消解仪中消解15~30min ;样品 消解完全，取下稍冷，将消解试样转入lOOmL聚氯乙締容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； W15] 步骤Ξ :测试
[0016] 将溶液在电感禪合等离子体原子发射光谱仪上进行测试。
[0017] 本发明的检测方法，样品消解试剂仅用了氨氣酸和硝酸，总用量不超过8mU低于 现有技术所用酸的用量和种类；同时快速检测元素有11个，比CN 103529015 A的检测方法 多了侣、儘、儀、饥、铜、钢6个元素；样品不需要分离鹤基体，采用鹤基体匹配制备标准工作 曲线，消除了鹤光谱干扰；将溶液在电感禪合等离子体原子发射光谱仪上进行测试，使氨氣 酸、硝酸可快速溶解难溶碳化鹤和铸造碳化鹤。
[0018] 进一步的改进是：所述步骤二中碳化鹤或铸造碳化鹤与氨氣酸的质量体积比为 0. 1 ~0. 5g :1 ~3血。
[0019] 进一步的改进是：所述步骤二中碳化鹤或铸造碳化鹤与硝酸的质量体积比为 0. 1 ~0. 5g :2 ~5血。
[0020] 上述进一步的改进可W在称样量少时，仅需较少的氨氣酸和硝酸用量就可消解完 全，既节约了酸试剂用量，又能确保消解质量。
[0021] 进一步的改进是：所述电感禪合等离子体原子发射光谱仪的检测条件为：采用水 平观测方式，射频（RF)入射功率为1150~1350W，雾化气压力0. 1~0. 3Mpa，冲洗累速和 分析累速均为50~10化pm，冲洗时间为20~50s，辅助气流速为0. 5~1.化/min,载气流 速为0. 5~1.化/min,积分时间为20~40s，积分次数为2~4次），光谱室溫度为37. 9~ 38. rc。
[0022] 上述检测条件可使检测灵敏度高，适合微量元素和低含量元素的准确测定。
[0023] 本发明的效果在于：本发明针对目前碳化鹤及铸造碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、 儀、饥、铭、铜、钢的检测方法存在的不足，提供一种样品溶解试剂种类和用量及操作步骤更 少，检测元素更多的检测方法。与现有利用电感禪合等离子体发射光谱方测定碳化鹤中杂 质元素的检测方法相比，本发明的检测方法可快速测定碳化鹤及铸造碳化鹤中钻、儀、铁、 铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的含量，且操作过程简单，检测周期短，检测范围宽，样品处理简 便，样品溶解试剂消耗量更少，适用于批量生产分析。
【具体实施方式】
[0024] W下结合实施例对本发明方法作进一步描述：
[00巧]本发明的检测方法为：采用氨氣酸和硝酸在电热消解仪中消解样品，在不分离鹤 基体时，用高纯鹤基体匹配制备标准工作曲线，解决鹤基体对待测元素的光谱干扰，选择各 元素最佳波长，并进行背景校正，用电感禪合等离子体发射光谱法快速同时测定碳化鹤及 铸造碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢。
[0026] 具体步骤如下：
[0027] 步骤一：配制标准工作曲线 阳02引平行称取0. 094~0. 47g高纯鹤粉基体四份，分别置于四个50血聚四氣乙締消解 管中，用1~3血水冲洗管壁，加入1~3血氨氣酸，2~5血硝酸，盖上消解管盖，于160~ 200°C电热消解仪中消解15~30min ;样品溶解完全，取下稍冷，将试液分别转入四个100血 聚氯乙締容量瓶中，再用自动移液枪在四个容量瓶中分别各加入0~2mL标准溶液1和标 准溶液2,用水稀释至刻度，摇匀；
[0029] 步骤二：样品消解
[0030] 称量0. 1~0. 5g碳化鹤或铸造碳化鹤样品，置于50血聚四氣乙締消解管中，用 1~3mL水冲洗管壁，再用自动移液枪依次加入纯度为优级纯的氨氣酸1~3mL和纯度为优 级纯的硝酸2~5血，盖上消解管盖，在160~200°C电热消解仪中消解15~30min ;样品 消解完全，取下稍冷，将消解试样转入lOOmL聚氯乙締容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； 阳0川步骤S :测试
[0032] 将溶液在电感禪合等离子体原子发射光谱仪上进行测试。
[0033] 所述步骤二中碳化鹤或铸造碳化鹤与氨氣酸的质量体积比为0. 1~0. 5g :1~ 3mL 〇
[0034] 所述步骤二中碳化鹤或铸造碳化鹤与硝酸的质量体积比为0. 1~0. 5g :2~5血。
[0035] 电感禪合等离子体原子发射光谱仪的检测条件为：采用水平观测方式，射频（RF) 入射功率为1150~1350W，雾化气压力0. 1~0. 3Mpa，冲洗累速和分析累速均为50~ 100巧m，冲洗时间为20~50s，辅助气流速为0. 5~1.化/min,载气流速为0. 5~1.化/min， 积分时间为20~40s，积分次数为2~4次），光谱室溫度为37. 9~38. rC。
[0036] 实施例1(1号样品）
[0037] 检测单晶铸造碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的氨氣酸及硝酸用 量及待测元素检测波长。 阳03引 1.试剂
[0039] 硝酸（优级纯） 柳4〇] 氨氣酸（优级纯） 阳OW 聚四氣乙締消解管巧0血）
[0042] 聚氯乙締容量瓶（100血） 阳0创聚四氣乙締试剂瓶（100血）
[0044] 高纯氣气99. 99% ):经过氣气净化器净化后，纯度达到> 99. 999%。
[0045] 高纯鹤粉（> 99. 99% )
[0046] 单元素标准储存溶液：为国家标准溶液，钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢，浓 度均为1000 μ g/血。
[0047] 标准溶液1 :(介质：酸性）用自动移液枪分取单元素标准储备液钻、儀、铁、铁、 侣、儘、儀、饥、铭、铜各5. OOmL于同一个lOOmL容量瓶中，用水稀释至此容量瓶的刻度处，混 匀；转人一个聚四氣乙締试剂瓶中储存，混合标液中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜浓度 为50 μ g/血。
[0048] 标准溶液2 :(介质：碱性）用自动移液器分取钢单元素标准储备液5. OOmL于同一 个lOOmL容量瓶中，用水稀释至此容量瓶的刻度处，混匀。转入一个聚四氣乙締试剂瓶中储 存，标液钢浓度为50yg/mL。 W例 2.仪器设备 阳化0] 电子天平：d = 0.1 mg。
[0051] 美国热电icp6300型电感禪合等离子体原子发射光谱仪（配耐氨氣酸腐蚀材质的 中屯、管、雾化室和雾化器）。
[0052] 北京莱伯泰科电热消解仪，E皿36型。
[0053] 氣气净化器，TKJA-4型。
[0054] 步骤一配制标准工作曲线 阳化5] 平行称取0. 1900g高纯鹤粉基体四份，分别置于4个50mL聚四氣乙締消解管中， 用2mL水冲洗管壁，加入2. OmL氨氣酸，3. OmL硝酸，盖上消解管盖，于180°C电热消解仪中 消解30min ;样品溶解完全，取下稍冷，将试液分别转入四个lOOmL聚氯乙締容量瓶中，再用 自动移液枪在四个容量瓶中分别加入标准溶液1和标准溶液2 ;其中：第一份为试剂空白溶 液，标准溶液1和标准溶液2的加入量为0 ;第二份的标准溶液1和标准溶液2的加入量为 0. 2mL ;第Ξ份的标准溶液1和标准溶液2加入量为ImL ;第四份的标准溶液1和标准溶液 2的加入量为2mL ;然后用水稀释至刻度，摇匀；
[0056] 步骤二样品消解
[0057] 准确称取0. 2000g球粒铸造碳化鹤样品灯幻，置于1个50血聚四氣乙締消解管 中，用2mL水冲洗管壁，加入2. OmL氨氣酸，3. OmL硝酸，盖上消解管盖，于180°C电热消解仪 中消解30min，球粒铸造碳化鹤与氨氣酸的质量体积比为0. 2g :2mU球粒铸造碳化鹤与硝 酸的质量体积比为0. 2g :3mL。样品溶解完全，取下稍冷，将试液转入lOOmL聚氯乙締容量 瓶中，用水稀释至刻度，摇匀待测； 阳05引步骤S检测
[0059] 采用水平观测方式，射频入射功率为1250W，雾化气压力0. 2Mpa，冲洗累速和分析 累速均为75rpm，冲洗时间为30s，辅助气流速为1.化/min,载气流速为0.化/min,积分时间 为30s，积分次数为3次，光谱室溫度为38°C。 W60] 待测元素检测波长（表1)
[0061]
[0062] 铸造碳化鹤样品精密度测定：
[0063] 平行称量5个1号球粒铸造碳化鹤灯幻样品各0. 2000g，按步骤二处理样品，并进 行精密度检测，检测数据见表2 :
[0064] 表2 :铸造碳化鹤灯幻样品精密度数据表（μ g/g) 阳0化]
[0067] 实施例2 (2号样品）
[0068] 检测碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的氨氣酸及硝酸用量及待测 元素检测波长。 W例 1.试验试剂
[0070] 同实施例1。
[0071] 2.仪器设备 阳0巧 同实施例1。
[0073] 步骤一配制标准工作曲线
[0074] 平行称取0. 0940g高纯鹤粉基体四份，分别置于4个50血聚四氣乙締消解管中， 用ImL水冲洗管壁，加入1. OmL氨氣酸，2. OmL硝酸，盖上消解管盖，于160°C电热消解仪中 消解15min。样品溶解完全，取下稍冷，将试液转入lOOM^聚氯乙締容量瓶中，其余操作同实 施例1。 阳〇7引步骤二样品消解
[0076] 准确称取0. lOOOg碳化鹤样品，置于1个50mL聚四氣乙締消解管中，用2mL水冲 洗管壁，加入1. 0血氨氣酸，2. 0血硝酸，盖上消解管盖，于160°C电热消解仪中消解15min， 碳化鹤与氨氣酸的质量体积比为0.1 g :山以碳化鹤与硝酸的质量体积比为0.1 g :2mL。样品 溶解完全，取下稍冷，将试液转入lOOmL聚氯乙締容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀待测；
[0077] 步骤S检测 阳07引采用水平观测方式，射频入射功率为1150W，雾化气压力0.1 Mpa，冲洗累速和分析 累速均为50rpm，冲洗时间为20s，辅助气流速为0.化/min,载气流速为0.化/min,积分时间 为20s，积分次数为2次，光谱室溫度为37. 9°C。
[0079] 待测元素检测波长（表3)
[0080]
[0081] 铸造碳化鹤样品精密度测定：
[0082] 平行称量5个2号碳化鹤样品各0. lOOOg，按步骤二处理样品，并进行精密度检测， 检测数据见表4 :
[0083] 表4 :碳化鹤样品精密度数据表（μ g/g)
[0084]
[0085] 实施例3 (3号样品）
[0086] 检测碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的氨氣酸及硝酸用量及待测 元素检测波长。
[0087] 1.试验试剂 阳0蝴 同实施例1。
[0089] 2.仪器设备
[0090] 同实施例1。
[0091] 步骤一配制标准工作曲线
[0092] 平行称取0. 4700g高纯鹤粉基体四份，分别置于四个50mL聚四氣乙締消解管中， 用3mL水冲洗管壁，加入3. OmL氨氣酸，5. OmL硝酸，盖上消解管盖，于200°C电热消解仪中 消解20min。样品溶解完全，取下稍冷，将试液转入lOOM^聚氯乙締容量瓶中，其余操作同实 施例1。 阳〇9引步骤二样品消解
[0094] 准确称取0. 5000g3号碳化鹤（WC)样品，置于1个50血聚四氣乙締消解管中，用 3mL水冲洗管壁，加入3. OmL氨氣酸，5. OmL硝酸，盖上消解管盖，于200°C电热消解仪中消 解20min，碳化鹤与氨氣酸的质量体积比为0. 5g :3mU碳化鹤与硝酸的质量体积比为0. 5g : 5mL。样品溶解完全，取下稍冷，将试液转入lOOmL聚氯乙締容量瓶中，用水稀释至刻度，摇 匀待测； 阳0巧]步骤S检测
[0096] 采用水平观测方式，射频入射功率为1350W，雾化气压力0. 3Mpa，冲洗累速和分析 累速均为10化pm，冲洗时间为50s，辅助气流速为1.化/min,载气流速为1.化/min,积分时 间为40s，积分次数为4次，光谱室溫度为38. rC。待测元素检测波长：同实施例1。
[0097] 碳化鹤（WC)样品精密度测定：
[0098] 平行称量5个碳化鹤（WC) 3号样品各0. 5000g，按步骤二处理样品，并进行精密度 检测，检测数据见表5:
[0099] 表5 :碳化鹤（WC)样品精密度数据表（μ g/g) 阳 100]
阳101] 实施例4(3号样品）
[0102] 加标回收试验 阳103] 选择与实施例3相同的3号碳化鹤（WC)样品，定量加入待测标准溶液，进行加标 回收试验，检测结果见表6:
[0104] 表6:加标回收实验数据 阳1化]
阳1〇6] 实施例5 (4号样品） 阳107] 电感禪合等离子体发射光谱法（1C巧与直流电弧发射光谱法比对试验：
[0108] 采用4号碳化鹤样品进行钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢比对检测，偏差较 大的钻、铭用化学分析法进行比对测定，结果见表7 :
[0109] 表7 :比对检测数据（μ g/g) 阳110]
阳111] 由表7知：采用电感禪合等离子体发射光谱法比用直流电弧发射光谱法的测定上 下限更宽，直流电弧法无法准确测量250 μ g/g W上的铭，电感禪合等离子体发射光谱法的 钻、铭结果与化学分析法相近。因此，采用电感禪合等离子体发射光谱法测定碳化鹤及铸造 碳化鹤中钻、儀、铁、铁、侣、儘、儀、饥、铭、铜、钢的检测方法简便、快速、易操作，适用于批量 生产的分析检测。
[0112] 上述【具体实施方式】的实施例仅用W解释本发明，并不用于局限本发明。在不背离 权利要求书中所阐述的本发明的情况下，可对【具体实施方式】作出变更和改变。凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种测定碳化钨中杂质元素的检测方法，其特征在于：采用氢氟酸和硝酸在电热消 解仪中消解样品，在不分离钨基体的情况下，用高纯钨基体匹配制备标准工作曲线，选择各 元素最佳波长，并进行背景校正，用电感耦合等离子体发射光谱法同时测定碳化钨及铸造 碳化妈中钴、镍、铁、钛、错、猛、镁、1凡、络、铜、钼。 具体步骤如下： 步骤一：配制标准工作曲线 平行称取0. 094~0. 47g高纯钨粉基体四份，分别置于四个50mL聚四氟乙烯消解管 中，用1~3mL水冲洗管壁，加入1~3mL氢氟酸，2~5mL硝酸，盖上消解管盖，于160~ 200°C电热消解仪中消解15~30min ;样品溶解完全，取下稍冷，将试液分别转入四个100mL 聚氯乙烯容量瓶中，再用自动移液枪在四个容量瓶中分别各加入0~2mL标准溶液1和标 准溶液2,用水稀释至刻度，摇匀； 步骤二：样品消解 称量0. 1~0. 5g碳化钨或铸造碳化钨样品，置于50mL聚四氟乙烯消解管中，用1~ 3mL水冲洗管壁，再用自动移液枪依次加入纯度为优级纯的氢氟酸1~3mL和纯度为优级纯 的硝酸2~5mL，盖上消解管盖，在160~200°C电热消解仪中消解15~30min ;样品消解 完全，取下稍冷，将消解试样转入100mL聚氯乙烯容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； 步骤三：测试 将溶液在电感耦合等离子体原子发射光谱仪上进行测试。2. 根据权利要求1所述的一种测定碳化钨中杂质元素的检测方法，其特征在于：所述 步骤二中碳化妈或铸造碳化妈与氢氟酸的质量体积比为0. 1~0. 5g :1~3mL。3. 根据权利要求1所述的一种测定碳化钨中杂质元素的检测方法，其特征在于：所述 步骤二中碳化钨或铸造碳化钨与硝酸的质量体积比为〇. 1~〇. 5g :2~5mL。4. 根据权利要求1所述的一种测定碳化钨中杂质元素的检测方法，其特征在于：所述 电感耦合等离子体原子发射光谱仪的检测条件为：采用水平观测方式，射频（RF)入射功率 为1150~1350W，雾化气压力0. 1~0. 3Mpa，冲洗栗速和分析栗速均为50~lOOrpm，冲洗 时间为20~50s，辅助气流速为0. 5~1. 5L/min，载气流速为0. 5~1. 0L/min，积分时间为 20~40s，积分次数为2~4次，光谱室温度为37. 9~38. 1 °C。
【文档编号】G01N1/44GK105823772SQ201510009654
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月9日
【发明人】菅豫梅, 王培
【申请人】自贡硬质合金有限责任公司