本发明属于冶金分析技术领域，是一种采用硝酸、盐酸将试样分解，利用ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱)直接、同时地测定样品溶液中的铜、铁、镁、镍、锰的分析方法。
背景技术：
铸铝合金是一种重要的工业材料。铸造铝合金中镁的分析有EDTA容量法，此方法用氢氧化钠将样品溶解后镁生成沉淀，然后将镁与铝、钙、铜、铁、锰、镍等分离后，用盐酸及过氧化氢溶解镁的沉淀物，再用EDTA进行滴定。方法操作步骤繁琐，分析结果准确度低。
李海军研究了《铸造铝合金ZL205A中铜、锰、镉、钛、铁、锆的连续测定》，该方法采用氢氧化钠溶解试样，硝酸酸化，用原子吸收分光光度计进行铜、铁、镉、锰测定；钛与锆采用分光光度法测定。由于方法流程长、操作复杂、涉及的化学试剂多。喻梅等讨论了《电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铸造铝合金中硅含量》，此方法需要使用氢氟酸及硼酸，故不能同时分析其他共存元素。刘国红发表的《ICP-OES法同时测定偏钒酸铵中的Al、Fe、Cd、As、Na、K、Si含量》论文中，仅仅给出了实验仪器和实验结果，对试验步骤未做说明。
在专利CN104568915A中公开了一种测定铝合金中银的电感耦合等离子体原子发射光谱法，该方法提出了铝合金试样经酸溶解后用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定其中银的分析方法。对溶样酸的选择、基体和共存元素干扰等条件进行探讨。结果表明，铝合金试料用硝酸(1+1)和氢氟酸溶解、定容后用ICP-AES测定时，通过选择328.028nm波长谱线作为银分析谱线，可避免基体及共存元素的干扰。方法的检出限为0.0044μg/ml，5个平原子吸收光谱法的分析结果相一致。方法可用于铝合金中银含 量范围在0.0024％～0.273％的试料测定，该方法适用于现场生产质量控制，但是对于合金中多种元素同时测定，则显得效率比较低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种同时测定铸造铝合金中铜铁镁镍锰的方法，该方法灵敏度高，测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小，同时有良好的选择性，能够为冶炼成分控制过程提供准确数据。
技术方案如下：
一种同时测定铸造铝合金中铜铁镁镍锰的方法，包括：
制作待测样品和空白样品；称取一份铸造铝合金样品，置于钢铁容量瓶中，向容量瓶中依次加入盐酸和硝酸，作为待测样品；称取一份高纯铝置于另一个钢铁容量瓶中，所述高纯铝的质量为铝合金样品质量的80％，向该容量瓶中依次加入盐酸和硝酸，作为空白样品；
将装有待测样品和空白样品的容量瓶置于低温电热板溶解后，然后把两个样品冷却至室温，用高纯水稀释至刻度，摇匀，等待上机；
配置标准校正曲线溶液；分别配置铜、铁、镁、镍、锰元素的标准溶液，另称取5份高纯铝置于钢铁容量瓶，向容量瓶中依次加入盐酸和硝酸，置于低温电热板加热溶解，获得5份溶液，在5份溶液中对应加入铜、铁、镁、镍、锰的标准溶液；用高纯水稀释至刻度，摇匀，得到标准校正曲线溶液，为制作标准曲线使用；
选择谱线；通过查阅谱线库及元素干扰试验，确定Fe238.04nm、Mn257.610nm、Mg285.231nm、Cu224.700nm、Ni231.604nm做分析线；
绘制校准曲线；标准校正曲线溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定待测离子的信号强度，以质量百分数为横坐标，离子的信号强度为纵坐标绘制Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的标准溶液校准曲线；
将待测样品和空白样品引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定待测离子的信号强度，根据已知质量百分数的Fe、Mn、Cu、Ni、Mg标准溶液校准曲线，求出待测样品中Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的含量，其中，待测样品 中Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的含量按下式计算：
W％＝Wi-W0，式中：W％-铝合金中元素的质量百分含量；W0-元素在空白溶液中质量百分数；Wi-元素在待测样品中的质量百分数。
进一步：制作待测样品和空白样品过程中，称取一份铸造铝合金样品，置于钢铁容量瓶中，向容量瓶中依次加入其容积20％的盐酸和5％的硝酸，作为待测样品；称取一份高纯铝置于另一个钢铁容量瓶中，所述高纯铝的质量为铝合金样品质量的80％，向该容量瓶中依次加入其容积20％的盐酸和5％的硝酸，作为空白样品。
进一步：配置标准校正曲线溶液过程中，铜、铁、镁、镍、锰元素的标准溶液浓度为1000μg/mL；向容量瓶中依次加入其容积20％的盐酸和5％的硝酸，5份溶液中Cu含量分别为0、0.05％、0.50％、1.0％、5.0％、10.0％，Fe含量分别为0、0.05％、0.25％、1.0％、2.5％、5.0％，Ni、Mn、Mg含量分别为0、0.01％、0.05％、0.25％、1.0％、3.0％。
进一步：所述的盐酸为6mol/L的优级纯盐酸，该优级纯盐酸是由12mol/L的盐酸与高纯水等体积混合制得；所述的硝酸为16mol/L的优级纯硝酸；所述的高纯铝的质量分数大于99.95％。
进一步：所述的步骤2和3中，低温电热板温度为300℃～400℃。
进一步：所述的电感耦合等离子体发射光谱仪的型号为Optima 7300V。
进一步：所述的待测样品中，Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的检测范围为：Cu0.01at～10.0at％；Fe 0.01at～5.0at％；Mn、Ni、Mg0.010at～3.0at％。
进一步：标准溶液校准曲线的相关系数大于0.999。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明中同时测定铸造铝合金中铜铁镁镍锰的方法，通过用盐酸、硝酸溶解样品，采用电感耦合等离子发射光谱仪检测铸造铝合金中铜、铁、镁、镍、锰含量，并通过对铸造铝合金样品的多次检验，发现应用效果良好，检测效率高；
(2)使用本发明所述方法对铸造铝合金中铜、铁、镁、镍、锰进行测定，能够在3小时内同时测定完成，缩短了样品处理时间，快速、简便，且分析 方法的范围可达Cu0.01at～10.0at％；Fe 0.01at～5.0at％；Mn、Ni、Mg0.010at～3.0at％，采用基体匹配消除基体干扰，具有线性范围宽，精密度高，准确度高，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点；测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小，同时有良好的选择性，能够为冶炼成分控制过程提供准确数据的电感耦合等离子体原子发射光谱测定铸造铝合金中铜、铁、镁、镍、锰的方法，适合在生产中大规模推广使用；
(3)本发明所述方法只使用10mL盐酸、5mL硝酸，大大减少了溶剂使用量，有利于环境保护。
具体实施方式
现在将更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本发明在低温酸溶解处理样品，在优化的仪器条件下，利用等离子体原子发射光谱仪进行铸造铝合金中铜、铁、镁、镍、锰元素含量进行检测。
在检测过程中，所用设备、工作条件及试剂优选：
(1)主要仪器：IRIS-Advantage型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，型号为PE公司Optima 7300V；低温电热板；100mL钢铁容量瓶；
(2)工作条件：射频(RF)功率：1250W；雾化气流量：0.8mL/min；辅助气流量：0.2mL/min；冷却气流量：15mL/min；样品提升量2.0mL/min；积分(计算)模式为Peak Area；等离子炬观测方式：垂直观测；元素分析谱线波长：Fe238.04nm，Mn257.610nm，Mg285.231nm，Cu224.700nm，Ni231.604nm；
(3)主要试剂：6mol/L的优级纯盐酸；16mol/L的优级纯硝酸；氩气纯度：氩的体积分数大于99.999％；压缩空气；试剂铜、铁、镁、镍、锰单元素标准溶液(国家标准物质中心)：浓度为1000μg/mL；高纯铝：纯度为99.95％以上；所述6mol/L的优级纯盐酸是由12mol/L的盐酸与高纯水等体积 混合制得。
本发明中检测方法的具体步骤如下：
(1)制作待测样品和空白样品；
称取一份铸造铝合金样品，其重量为0.1克，置于100mL钢铁容量瓶中，向容量瓶中依次加入其容积的20％的盐酸和5％的硝酸，即6mol/L的盐酸20mL、16mol/L的硝酸5mL作为待测样品；称取一份约0.080克的高纯铝置于另一个100mL钢铁容量瓶中，向该容量瓶中依次加入其容积20％的盐酸和5％的硝酸，即6mol/L的盐酸20mL、16mol/L的硝酸5mL，作为空白样品；
(2)低温酸溶解、稀释；
将装有待测样品和空白样品的容量瓶置于低温电热板溶解，溶解温度控制在300℃～400℃，然后把两个样品冷却至室温，用高纯水稀释至刻度，摇匀，等待上机；
(3)配置标准校正曲线溶液；
分别配置铜、铁、镁、镍、锰元素的标准溶液，来源于国家标准物质中心，其浓度为1000μg/mL；另称取5份高纯铝，每份高纯铝的纯度大于99.95％，重量为0.080g，分别置于5个100mL钢铁容量瓶，向每个容量瓶中依次加入6mol/L的盐酸20mL、16mol/L的硝酸5mL加热溶解后，获得5份溶液，在5份溶液中对应加入铜、铁、镁、镍、锰的标准溶液，使得5份溶液中Cu含量分别为0、0.05％、0.50％、1.0％、5.0％、10.0％，Fe含量分别为0、0.05％、0.25％、1.0％、2.5％、5.0％，Ni、Mn、Mg含量分别为0、0.01％、0.05％、0.25％、1.0％、3.0％；用高纯水稀释至刻度，摇匀，得到标准校正曲线溶液，为制作标准曲线使用；
(4)选择谱线；
通过查阅谱线库及元素干扰试验,确定Fe238.04nm、Mn 257.610nm、Mg285.231nm、Cu224.700nm、Ni231.604nm做分析线；
(5)绘制校准曲线；
调整电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件，将步骤3中标准校正曲线溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定待测离子的信号强度，以质 量百分数为横坐标，离子的信号强度为纵坐标绘制Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的标准溶液校准曲线，标准溶液校准曲线的相关系数大于0.999；
(6)将待测样品和空白样品引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定待测离子的信号强度，根据已知质量百分数的Fe、Mn、Cu、Ni、Mg标准溶液校准曲线，求出待测样品中Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的含量，其中，待测样品中Fe、Mn、Cu、Ni、Mg的含量按下式计算：
W％＝Wi-W0
式中：W％-铝合金中元素的质量百分含量；
W0-元素在空白溶液中质量百分数；
Wi-元素在待测样品中的质量百分数。
利用上述方法进行分析每种元素，其检测范围为：Cu0.01at～10.0at％；Fe 0.01at～5.0at％；Mn、Ni、Mg0.010at～3.0at％。
实施例1
按上述实验方法制备11份空白溶液分3次进行测定，根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义的检出限公式CL＝3Sb/k(Sb为空白的标准偏差，k为相应的校准曲线斜率)计算得方法检出限Fe、Mn、Mg、Cu、Ni均为0.001at％。
实施例2
称取铸造铝合金(BY2202-1)、(BY2209-1)、(BY2208-1),铝合金(LD6)按上述方法进行测定，结果见表1。
表1标准样品测定结果
实施例3
称取高纯铝两份，分别加入Mg、Ni、Fe、Mn、Cu标准溶液；铝合金(BY2210-1)：Cu、Mg、Ni、Fe、Mn认定值分别为9.51％、0.23％、0.052％、0.16％、0.10％)按上述方法进行测定，结果见表2。
表2标准样品加标回收的测定结果
实施例4
称取铝合金1#、2#、3#样品，按上述方法进行测定，结果见表3。
表3样品试样测定结果
通过上述实施实例的验证，可以看出本发明ICP-AES测定铸造铝合金中铁、铜、镍、锰、镁，检测范围:Cu0.01at～10.0at％；Fe 0.01at～5.0at％；Mn、Ni、Mg0.010at～3.0at％。分析方法精密度高、准确度高。本方法快速、简便，可以生产中推广、使用。并且本发明所述方法对铸造铝合金中铜、铁、镁、镍、锰进行测定，能够在3小时内同时测定完成，缩短了样品处理时间，快速、简便。采用基体匹配消除基体干扰，具有线性范围宽，精密度高，准确度高，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点；测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小，同时有良好的选择性，能够为冶炼成 分控制过程提供准确数据的电感耦合等离子体原子发射光谱测定铸造铝合金中铜、铁、镁、镍、锰的方法，适合在生产中大规模推广使用。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。