测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的分析方法
【专利摘要】本发明是一种测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的分析方法，该方法将称样量减少为0.1g，在溶解试样的过程中很容易做到溶解完全，溶样时间大幅度的缩短，在既不影响检测结果准确性的前提下，提高工作效率；该方法选择冒硫酸烟替代冒高氯酸烟除去硅、氟，既能保证数据的准确性，又提高了该方法操作的安全性。该方法将所有待测元素的测量范围扩大为0.005～3％。在测量时完全能够提供所有准确数据，既保证了客户顺利生产发货，又满足了客户的科研需要。
【专利说明】测定娃粉中铁、猛、绍、钛、镜、耗、镁元素的分析方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的分析方法，属于硅粉的杂质元素分析技术。
【背景技术】
[0002]目前，国内对硅粉杂质成分分析的检测方法为GB/T14849.4 - 2008，该方法称样量为0.25g，称样量大，在实际操作过程中，如果按照该标准进行称样，溶解样品困难，经常出现样品溶解不完全的现象，从而影响测量结果的准确性。
[0003]GB/T14849.4 - 2008采用高氯酸冒烟除去硅、氟等。在冒高氯酸烟时，如果有机物消解的不完全，或者在实验过程中空气中漂浮的有机物体掉入正在冒高氯酸烟的钼皿中，都有可能会造成爆炸，因此这一步骤对操作人员有很大的风险。
[0004]GB/T14849.4 - 2008标准不包括对硅粉中的镁元素进行分析，而客户要求对硅粉中的镁元素含量进行测定并提供检测报告，按照质量体系要求，该标准不包括镁元素的检测，因此在向客户提供检测报告时不能提供镁元素的含量，影响了客户根据此检测报告开据产品合格证和后续生产以及发货使用，另外GB/T14849.4 - 2008各个待测元素的测量范围窄，不能完全满足客户的要求。
[0005]镁作为一种活泼的碱土金属，在使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪进行检测时，硅粉中其他元素会对其进行干扰，由于镁在硅粉中含量很少，因此很容易造成干扰，影响镁测量的准确性。为了能够紧跟材料的发展速度，满足科研与生产的需求，确保安全操作，有必要建立一个快速、高效、准确、安全的新的检测方法。
[0006]我院使用硅粉有多年历史，硅粉中杂质元素含量直接关系到产品性能的好坏，因此快速、准确、安全的测定硅粉中杂质元素的含量，将为产品的质量保证提供可靠、准确的指导。随着产品性能要求不断提高，而检测手段也需要同步更新和改进，因此我院为此项目设立专项课题，研究相应的检测方法配套该产品的研制和生产。
[0007]ICP分析具有准确、快速、多元素同时分析的特点，广泛应用在地质、冶金、机械制造、环境保护、生物医学、食品等领域，具有良好的检出限和分析精密度，基体干扰小，线性动态范围宽，分析工作者可以用基准物质配制成一系列的标准，以及试样处理简便等优点。因此，建立硅粉中杂质含量的分析方法，可以补充我院硅粉分析方法的空白，缩短分析时间，提高分析的准确度，确保检测过程的安全性，为我院的科研生产服务，同时将促进与同行单位的交流，具有广泛的推广和应用价值。
【发明内容】
[0008]本发明正是针对上述现有技术中状况而设计提供了一种测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的分析方法，其目的是解决现有标准中不适用目前科研生产的技术条件和安全要求，同时增加了镁元素的检测，解决了客户提出的疑难问题，为GB/T14849.4 - 2008检测标准的修订提供了技术基础。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0010]该种测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的分析方法，其特征在于:该方法在测定过程中所使用的试剂如下:
[0011]盐酸，P 1.19g/mL ;优级纯或高纯或MOS级；
[0012]盐酸，1+1;
[0013]氢氟酸，P 1.14g/mL ;优级纯；
[0014]硝酸，P 1.42g/mL ;优级纯或高纯或MOS级；
[0015]硝酸，1+1;
[0016]硫酸，P 1.84g/mL ;优级纯或高纯或MOS级；
[0017]硫酸，1+1;
[0018]铁标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铁，纯铁的质量分数不小于99.95%，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
[0019]铁标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0020]铁标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL铁标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0021 ] 锰标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯锰，锰的质量分数不小于99.95%，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
[0022]锰标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL锰标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0023]锰标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL锰标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0024]铝标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铝，铝的质量分数不小于99.95%，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入2mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
[0025]铝标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铝标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0026]铝标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL铝标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0027]钛标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯钛，钛的质量分数不小于99.95%,置于150mL聚四氟乙烯烧杯中，加入1mL盐酸、ImL氢氟酸,低温加热至溶解完全，加入ImL硝酸，摇匀，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，贮存于塑料瓶中；
[0028]钛标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中；
[0029]钛标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中；
[0030]镍标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取1.0OOOg纯镍，镍的质量分数不小于99.9%，置于250mL烧杯中，加入20mL 1+1硝酸，加热溶解，加入50mL水，煮沸以除去氮的氧化物。冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
[0031 ] 镍标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1硝酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0032]镍标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1硝酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0033]钙标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL，制备方法是称取0.2497g已在110°C烘I小时并在干燥器中冷却到室温的碳酸钙，置于300mL烧杯中，加入5mL盐酸溶解，冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀；
[0034]钙标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取10.0OmL钙标准溶液A，于10mL容量瓶中，加入5mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀；
[0035]镁标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是称取0.1OOOg纯镁，镁的质量分数不小于99.95%，置于150mL烧杯中，加入20mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL容量瓶中，补加80mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0036]镁标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL镁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mLl+l盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
[0037]该方法的测定过程的步骤是:
[0038](I)制备试样溶液:
[0039]称取0.1Og试样，精确到0.0OOlg ；
[0040]将试样置于10mL钼皿中，用水湿润，沿皿壁缓慢加入1mL氢氟酸，待剧烈反应停止后，滴加1+1硝酸至试料完全溶解，加入IrnL 1+1硫酸，继续加热使试样溶解完全，并冒尽硫酸白烟，取下冷却，加入5mL 1+1盐酸，用少许水洗皿壁，加热使残渣完全溶解，冷却至室温，移入10mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀；
[0041](2)制备校准溶液:
[0042]在一个10mL容量瓶中加入5mL 1+1盐酸，以水稀释到刻度混匀作为空白溶液，然后在3?5个10mL容量瓶中加入待测元素标准溶液,加入的待测元素标准溶液为其标准溶液A、B或C，使根据预先得知的待测元素含量处于工作曲线范围之内，在该3?5个10mL容量瓶中加入5mL 1+1盐酸，以水稀释到刻度混匀；
[0043]用电感耦合等离子体原子发射光谱仪在谱线Fe:259.940nm ；Mn:257.61Onm ；A1:396.152nm ；T1:334.941nm ；N1: 231.604nm ；Ca: 315.887nm ；Mg:285.213nm、279.553nm 依次测量上述3?5个10mL容量瓶中的校准溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的强度，以该强度作为纵坐标，横坐标用校准溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度，绘制工作曲线，该工作曲线的线性相关系数> 0.9995 ；
[0044](3)测量试样溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度；
[0045]用电感耦合等离子体原子发射光谱仪在谱线Fe:259.940nm ；Mn:257.61Onm ；A1:396.152nm ；T1:334.94Inm ;N1:231.604nm ；Ca: 315.887nm ；Mg:285.213nm、279.553nm 依次测量试样溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的强度，以该强度在工作曲线上查出相应的铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度；
[0046](4)计算测量结果，得到铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量；
[0047]按下式计算待测元素的百分含量:
^ylo1P K Y K
[0048]w =---X ICKI
[0049]式中:
[0050]w——试液中待测元素的百分含量，单位:
[0051]P——试液中待测元素的质量浓度，单位:μ g/mL ；
[0052]V——试液体积,单位:mL ；
[0053]m-试料质量，单位:g;
[0054]上述方法中所述低温加热是指加热范围在50?200°C ；
[0055]上述方法中所述的水是指去离子水。
[0056]电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件如下:高频频率:40.68MHz ;入射功率:
0.95?1.1Kw ;反射功率:< 15W ;冷却气流量:12?20L/min ;护套气流量:0.1?0.6L/min ;样品提升量:1.0?1.5ml/min ;积分时间:1?1s ;待测元素的测量范围为0.005?3%。在做低含量的易污染的元素Ca、Mg、Al时，应使用高纯酸和高纯水，还应注意分析器皿的清洁。
[0057]上述技术方案中，关于称样量:本发明通过大量试验研究，将称样量减少为0.1g,在溶解试样的过程中很容易做到溶解完全，溶样时间大幅度的缩短，在既不影响检测结果准确性的前提下，提高工作效率；
[0058]关于GB/T14849.4 -2008标准中使用高氯酸:本发明通过大量试验研究，寻找多种途径，最终选择通过冒硫酸烟替代冒高氯酸烟除去硅、氟，既能保证数据的准确性，又提高了该方法操作的安全性。
[0059]关于检测范围:GB/T14849.4 - 2008各个待测元素的测量范围窄，为了满足客户提出的更高要求，本发明将所有待测元素的测量范围扩大为0.005?3%。按照GB/T14849.4 - 2008检测时，一旦某个元素的含量低于该标准的检测范围时，按照质量体系要求，过去通常只能给予客户一个小于数，不能给予具体的准确值。通过本发明研究，将所有待测元素的测量范围扩大，在测量时完全能够提供所有准确数据，既保证了客户顺利生产发货，又满足了客户的科研需要。
[0060]关于镁元素的检测:镁作为一种活泼的碱土金属，在使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪进行检测时，硅粉中其他元素会对其进行干扰，由于镁在硅粉中含量很少，因此很容易造成干扰，影响镁测量的准确性，本发明通过大量的试验研究最终得到最佳分析线为Mg:285.213nm、279.553nm,因此为了能够紧跟材料的发展速度，满足科研与生产的需求，确保安全操作，有必要建立一个快速、高效、准确、安全的新的检测方法。
[0061]本发明优点是:
[0062](I)研究建立的测量方法准确可靠，可以满足科研生产的要求；
[0063](2)解决了样品溶解过程中的安全问题，大大加快了溶样速度。通过进行干扰实验、谱图分析，找到了最佳分析线，消除谱线间的干扰，提高了测量的准确度。
[0064](3)检测范围宽，测量快速，操作简便，节约了大量的人力和物力。
【具体实施方式】
[0065]实施例一
[0066]测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量，采用电感耦合等离子体发射光谱仪(法国JY170)，其中，使用仪器的工作条件及分析线如下:高频频率:40.68MHz ;入射功率:0.95Kw ;反射功率:< 15W ;冷却气流量:15L/min ;护套气流量:0.2L/min ;样品提升量:1.0mL/min ;积分时间:5s ;元素分析线:Fe:259.940nm ；Mn:257.61Onm ；A1:396.152nm ；Ti:334.941nm ；N1: 231.604nm ；Ca: 315.887nm ；Mg:285.213nm。
[0067]该方法在测定过程中所使用的试剂如下:
[0068]盐酸，P1.19g/mL ;优级纯；
[0069]盐酸，1+1；
[0070]氢氟酸，P 1.14g/mL ;优级纯；
[0071]硝酸，P1.42g/mL ;优级纯；
[0072]硝酸，1+1；
[0073]硫酸，P1.84g/mL ;优级纯；
[0074]硫酸，1+1；
[0075]铁标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铁(质量分数不小于99.95% )，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0076]铁标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0077]锰标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯锰(质量分数不小于99.95% )，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0078]锰标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL锰标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0079]铝标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铝(质量分数不小于99.95% )，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入2mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0080]铝标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铝标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0081 ] 钛标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯钛(质量分数不小于99.95% )，置于150mL聚四氟乙烯烧杯中，加入1mL盐酸、ImL氢氟酸，低温加热至溶解完全，加入ImL硝酸，摇匀，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中。
[0082]钛标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中。
[0083]镍标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取1.0OOOg纯镍(质量分数不小于99.9% )，置于250mL烧杯中，加入20mL 1+1硝酸，加热溶解。加入50mL水，煮沸以除去氮的氧化物。冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0084]镍标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1硝酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0085]钙标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL，制备方法是称取0.2497g已在110°C烘I小时并在干燥器中冷却到室温的碳酸钙，置于300mL烧杯中，加入5mL盐酸溶解，冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀；
[0086]钙标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取10.0OmL钙标准溶液A，于10mL容量瓶中，加入5mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀；
[0087]镁标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是称取0.1OOOg纯镁(质量分数不小于99.95% )于150mL烧杯中，加入20mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL容量瓶中，补加80mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0088]镁标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL镁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mLl+l盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0089]该方法的测定过程的步骤是:
[0090](I)制备试样溶液:
[0091]称取0.1Og试样，精确到0.0OOlg ；
[0092]将试样置于10mL钼皿中，用水湿润，沿皿壁缓慢加入1mL氢氟酸，待剧烈反应停止后，滴加1+1硝酸至试料完全溶解，加入IrnL 1+1硫酸，继续加热使试样溶解完全，并冒尽硫酸白烟，取下冷却。加入5mL盐酸，用少许水洗皿壁，加热使残渣完全溶解，冷却至室温，移入10mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀。
[0093](2)制备校准溶液；
[0094]在4个10mL容量瓶中分别加入OmL、lmL、5mL、1mL的铁标准溶液B和铝标准溶液B，再分别加入0mL、0.5mL、lmL、5mL锰标准溶液B、钛标准溶液B、镍标准溶液B、钙标准溶液A和镁标准溶液A，其介质和酸度与试样溶液一致，以水稀释到刻度混匀。
[0095](3)测量试样溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度；
[0096]按电感耦合等离子体原子发射光谱仪选定最佳工作条件，依次测定系列标准溶液中各元素的强度，当工作曲线的线性相关系数> 0.9995时，即可进行试样溶液的测定，根据光强度和浓度的关系计算机自动给出样品中各元素的质量浓度。
[0097](4)计算测量结果，得到铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量；
[0098]按下式计算待测元素的百分含量:
O X ? X 1-5
[0099]w = --K 10.#
EM
[0100]式中:
[0101]w——试液中待测元素的百分含量，单位:
[0102]P——试液中待测元素的质量浓度，单位:μ g/mL ；
[0103]V——试液体积，单位:mL ；
[0104]m-试料质量，单位:g。
[0105](5)计算测量结果，得到铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量；铁的含量为0.52%,锰的含量为0.05%、铝的含量为0.73%、钛的含量为0.12%、镍的含量为0.007%、钙的含量为0.13%、镁的含量为0.008%。
[0106]实施例二
[0107]测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量，采用电感耦合等离子体发射光谱仪(法国JY170)，其中，使用仪器的工作条件及分析线如下:高频频率:40.68MHz ;入射功率:1.0Kw ;反射功率:< 15W ;冷却气流量:18L/min ;护套气流量:0.4L/min ;样品提升量:1.2mL/min ;积分时间:8s ;元素分析线:Fe:259.940nm ；Mn:257.61Onm ；A1:396.152nm ；Ti:334.941nm ；N1: 231.604nm ；Ca: 315.887nm ；Mg:279.553nm。
[0108]该方法在测定过程中所使用的试剂如下:
[0109]盐酸，P1.19g/mL ;优级纯；
[0110]盐酸，1+1;
[0111]氢氟酸，P 1.14g/mL ;优级纯；
[0112]硝酸，P1.42g/mL ;优级纯；
[0113]硝酸，1+1;
[0114]硫酸，P1.84g/mL ;优级纯；
[0115]硫酸，1+1;
[0116]铁标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铁(质量分数不小于99.95% )，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0117]铁标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0118]锰标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯锰(质量分数不小于99.95% )，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0119]锰标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL锰标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0120]铝标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铝(质量分数不小于99.95% )，置于250mL烧杯中，加入40mL 1+1盐酸，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入2mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0121]铝标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铝标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0122]钛标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯钛(质量分数不小于99.95% )，置于150mL聚四氟乙烯烧杯中，加入1mL盐酸、ImL氢氟酸，低温加热至溶解完全，加入ImL硝酸，摇匀，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中。
[0123]钛标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中。
[0124]镍标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取1.0OOOg纯镍(质量分数不小于99.9% )，置于250mL烧杯中，加入20mL 1+1硝酸，加热溶解。加入50mL水，煮沸以除去氮的氧化物。冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0125]镍标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1硝酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0126]钙标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL，制备方法是称取0.2497g已在110°C烘I小时并在干燥器中冷却到室温的碳酸钙，置于300mL烧杯中，加入5mL盐酸溶解，冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀；
[0127]钙标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取10.0OmL钙标准溶液A，于10mL容量瓶中，加入5mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀；
[0128]镁标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是称取0.1OOOg纯镁(质量分数不小于99.95% )于150mL烧杯中，加入20mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL容量瓶中，补加80mLl+l盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0129]镁标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL镁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mLl+l盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0130]该方法的测定过程的步骤是:
[0131](I)制备试样溶液:
[0132]称取0.1Og试样，精确到0.0OOlg ；
[0133]将试样置于10mL钼皿中，用水湿润，沿皿壁缓慢加入1mL氢氟酸，待剧烈反应停止后，滴加1+1硝酸至试料完全溶解，加入IrnL 1+1硫酸，继续加热使试样溶解完全，并冒尽硫酸白烟，取下冷却。加入5mL盐酸，用少许水洗皿壁，加热使残渣完全溶解，冷却至室温，移入10mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀。
[0134](2)制备校准溶液；
[0135]在5个10mL容量瓶中分别加入0mL、0.5mL、lmL、3mL、5mL铁标准溶液B、锰标准溶液B、铝标准溶液B、钛标准溶液B、镍标准溶液B、钙标准溶液B和镁标准溶液B，其介质和酸度与试样溶液一致，以水稀释到刻度混匀。
[0136](3)测量试样溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度；
[0137]按电感耦合等离子体原子发射光谱仪选定最佳工作条件，依次测定系列标准溶液中各元素的强度，当工作曲线的线性相关系数> 0.9995时，即可进行试样溶液的测定，根据光强度和浓度的关系计算机自动给出样品中各元素的质量浓度。
[0138](4)计算测量结果，得到铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量；
[0139]按下式计算待测元素的百分含量:
ο X Y X W5
[0140]界=-X 10*0*
m
[0141]式中:
[0142]w——试液中待测元素的百分含量，单位:
[0143]P——试液中待测元素的质量浓度，单位:μ g/mL ；
[0144]V——试液体积，单位:mL ；
[0145]m-试料质量，单位:g。
[0146](5)计算测量结果，得到铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量；铁的含量为0.24%,锰的含量为0.09%、铝的含量为0.13%、钛的含量为0.06%、镍的含量为0.05%、钙的含量为0.07%、镁的含量为0.11%。
【权利要求】
1.一种测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的分析方法，其特征在于:该方法在测定过程中所使用的试剂如下: 盐酸，P 1.19g/mL ;优级纯或高纯或MOS级； 盐酸，1+1 ； 氢氟酸，P 1.14g/mL ;优级纯； 硝酸，P 1.42g/mL ;优级纯或高纯或MOS级； 硝酸，1+1 ; 硫酸，P 1.84g/mL ;优级纯或高纯或MOS级； 硫酸，1+1 ； 铁标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铁，纯铁的质量分数不小于99.95%，置于250mL烧杯中，加入40mLl+l盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； 铁标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 铁标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL铁标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 锰标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯锰，锰的质量分数不小于99.95%，置于250mL烧杯中，加入40mLl+l盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； 锰标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL锰标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 锰标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL锰标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；铝标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯铝，铝的质量分数不小于99.95%,置于250mL烧杯中，加入40mLl+l盐酸，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入2mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；铝标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL铝标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 铝标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL铝标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 钛标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取0.5000g纯钛，钛的质量分数不小于99.95%,置于150mL聚四氟乙烯烧杯中，加入1mL盐酸、ImL氢氟酸,低温加热至溶解完全，加入ImL硝酸，摇匀，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，贮存于塑料瓶中； 钛标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中； 钛标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。贮存于塑料瓶中； 镍标准溶液A:质量-体积浓度是1.00mg/mL,制备方法是称取1.0OOOg纯镍，镍的质量分数不小于99.9%，置于250mL烧杯中，加入20mL 1+1硝酸，加热溶解，加入50mL水，煮沸以除去氮的氧化物。冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； 镍标准溶液B:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1硝酸，用水稀释至刻度，摇匀； 镍标准溶液C:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL钛标准溶液B，置于200mL容量瓶中，加入20mL 1+1硝酸，用水稀释至刻度，摇匀； 钙标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL,制备方法是称取0.2497g已在110°C烘I小时并在干燥器中冷却到室温的碳酸钙，置于300mL烧杯中，加入5mL盐酸溶解，冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀； 钙标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取10.0OmL钙标准溶液A，于10mL容量瓶中，加入5mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀； 镁标准溶液A:质量-体积浓度是0.10mg/mL，制备方法是称取0.1OOOg纯镁，镁的质量分数不小于99.95%，置于150mL烧杯中，加入20mL 1+1盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL容量瓶中，补加80mL 1+1盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 镁标准溶液B:质量-体积浓度是0.0lmg/mL,制备方法是移取20.0OmL镁标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入20mLl+l盐酸，用水稀释至刻度，摇匀； 该方法的测定过程的步骤是: (1)制备试样溶液: 称取0.1Og试样，精确到0.0OOlg ； 将试样置于10mL钼皿中，用水湿润，沿皿壁缓慢加入1mL氢氟酸，待剧烈反应停止后，滴加1+1硝酸至试料完全溶解，加入ImL 1+1硫酸，继续加热使试样溶解完全，并冒尽硫酸白烟，取下冷却，加入5mL 1+1盐酸，用少许水洗皿壁，加热使残渣完全溶解，冷却至室温，移入10mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀； (2)制备校准溶液: 在一个10mL容量瓶中加入5mL 1+1盐酸，以水稀释到刻度混匀作为空白溶液，然后在3?5个10mL容量瓶中加入待测元素标准溶液,加入的待测元素标准溶液为其标准溶液A、B或C，使根据预先得知的待测元素含量处于工作曲线范围之内，在该3?5个10mL容量瓶中加入5mL 1+1盐酸，以水稀释到刻度混匀； 用电感耦合等离子体原子发射光谱仪在谱线Fe: 259.940nm ；Mn: 257.61Onm ；A1:396.152nm ；T1:334.941nm ；N1: 231.604nm ；Ca: 315.887nm ；Mg:285.213nm、279.553nm 依次测量上述3?5个10mL容量瓶中的校准溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的强度，以该强度作为纵坐标，横坐标用校准溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度，绘制工作曲线，该工作曲线的线性相关系数> 0.9995 ； (3)测量试样溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度； 用电感耦合等离子体原子发射光谱仪在谱线Fe: 259.940nm ；Mn: 257.61Onm ；A1:396.152nm ；T1:334.941nm ；N1: 231.604nm ；Ca: 315.887nm ；Mg:285.213nm、279.553nm 依次测量试样溶液中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的强度，以该强度在工作曲线上查出相应的铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的质量浓度； (4)计算测量结果，得到铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素的含量； 按下式计算待测元素的百分含量:
P X ￥ X W:-X I 冊
m 式中: W——试液中待测元素的百分含量，单位:％ ； P——试液中待测元素的质量浓度，单位:μ g/mL ； V-试液体积，单位:mL ； m-试料质量，单位:g ； 上述方法中所述低温加热是指加热范围在50?200°C ； 上述方法中所述的水是指去离子水。
2.根据权利要求1所述的测定硅粉中铁、锰、铝、钛、镍、钙、镁元素含量的分析方法，其特征在于:电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件如下:高频频率:40.68MHz ;入射功率:0.95?1.1Kw ;反射功率:< 15W ;冷却气流量:12?20L/min ;护套气流量:0.1?.0.6L/min ;样品提升量:1.0?1.5ml/min ;积分时间:1?1s ;待测元素的测量范围为.0.005 ?3%。
【文档编号】G01N21/71GK104237206SQ201410436827
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】任慧, 叶晓英, 杨春晟 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院