一种离心铸造炉管中痕量元素铅的测定方法及应用在其中的基体改进剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金痕量元素分析技术领域，具体涉及一种利用原子吸收光谱法测定 离心铸造炉管中痕量元素铅的方法及应用在其中的基体改进剂。
【背景技术】
[0002] 离心铸造合金炉管广泛应用于石化，电力，燃气等行业，长期工作在高温苛刻环境 中。炉管中痕量元素铅为有害杂质，在高温拉伸应力的作用下铅元素会在晶界偏聚，降低炉 管材料的抗蠕变性能，同时高温持久性能下降，导致炉管服役寿命大大缩短。现有检测高温 合金中铅含量的方法主要有国军标GJB5404. 15-2005和GB/T 8647. 7-2006都是针对镍基 合金中痕量元素测定的方法，但是Fe-Cr-Ni合金的离心铸造炉管中基体复杂，杂质元素对 铅的测定干扰大，目前现有的检测方法中无法直接测定离心铸造炉管（Fe-Cr-Ni合金）铅 的含量，因此本领域技术人员有需要针对该合金材料的特点，通过加入一种特定的基体改 进剂，降低样品基体干扰，建立一个操作简便、灵敏度高，适合离心铸造炉管（Fe-Cr-Ni合 金）的、有针对性、低成本高效率的检测方法。
【发明内容】
[0003] 针对上述不足，本发明提供了一种操作简单、分析速度快，成本低的检测方法，该 方法通过加入特定的基体改进剂，屏蔽掉Fe-Cr-Ni合金复杂基体的干扰离子的作用，利用 原子吸收分光光度计准确测定离心铸造合金炉管中痕量元素铅的含量。
[0004] 为实现上述目的之一，提供一种离心铸造炉管中痕量元素铅的测定方法，本发明 采用了以下技术方案。
[0005] -种离心铸造炉管中痕量元素铅的测定方法，具体包括如下步骤：
[0006] S1、取样：使用机械切割工具在炉管上切下块状试样，去除表面涂层，在钻床钻取 肩状试样，将肩状试样依次放入丙酮和酒精中使用超声波清洗仪进行清洗，再将试样放入 烘箱中干燥后，称量m克，精确到0.0001克，待用；
[0007] S2、制备待测溶液：将Sl中制备好的待测样品用王水低温加热溶解，另加入氢氟 酸助溶，再加入柠檬酸溶液煮沸，冷却至室温后，加入基体改进剂，用水稀释摇匀，待测；
[0008] S3、配制工作曲线标准溶液：将金属镍用稀硝酸溶解，加入柠檬酸溶液煮沸，得到 镍溶液；移取5组或5组以上的该溶液作为标样溶液，所述标样溶液中的镍浓度与待测溶液 中的镍浓度相同；再移取与S2中等量的基体改进剂分别加入各标样溶液中，再向各标样溶 液中分别加入不同体积的铅标准溶液混匀，得到梯度含铅的镍系列标样溶液；
[0009] S4、测量：利用原子吸收分光光度计分别对S3中梯度含铅的镍系列标样溶液进行 测试，以标样溶液含铅浓度为横坐标，平均吸光度为纵坐标，绘制工作曲线后，通过测定待 测试样溶液的吸光度对应工作曲线，即可得出待测试样中铅的质量浓度P ;
[0010] S5、分析结果的计算
[0011] 按下式计算铅元素的质量分数ω (Pb)，数值以％表示：
[0013] 式中：
[0014] P--试液中被测元素铅的质量浓度，单位为纳克每毫升（ng/mL);
[0015] V待测试样溶液的总体积，单位为毫升（mL);
[0016] m----试样的重量，单位为克（g)。
[0017] 优选的，所述原子吸收分光光度计的工作条件设定如下：
[0018] Pb测定波长：283. 3nm ;信号模式：背景校正；计算模式：峰高；波长设定：自动搜 寻；狭缝宽度：1. 3nm ;时间常数：0. 1秒；灯的电流：12mA ;PMT电压：500V ;吸光度小数点位 数：4位小数；测量方式：工作曲线法；方次：线性；重复次数：2次；延迟时间：5s ;测量时间 5s〇
[0019] 进一步的，步骤S3中的镍溶液配制为20mg/mL，各组标样溶液中移取的基体溶液 均为
其中X为试样中含镍的质量百分数，且各组标样溶液的体积均与待测 试样溶液的体积相同。
[0020] 进一步的，步骤S3中所述标样溶液设为5组，铅标准溶液配制为1 μ g/mL，5组标 样溶液中铅标准溶液的加入量分别为〇mL、l. 00mL、2. 00mL、4. 00mL、6. OOmL ;梯度系列含铅 的镍标样溶液中的铅浓度分别为〇ng/mL，20ng/mL，40ng/mL，80ng/mL，120ng/mL。
[0021] 本发明的目的之二是提供一种应用在上述测定方法中特定的基体改进剂。
[0022] 一种应用在上述测定方法中的基体改进剂，所述基体改进剂选用磷酸二氢铵和钯 标准溶液。
[0023] 优选的，所述基体改进剂为0.1 mL 2g/L的磷酸二氢铵与IOmL 1000 μ g/mL钯标准 溶液的混合溶液。
[0024] 本发明的有益效果在于：
[0025] 1)、本发明通过定量测定离心铸造炉管中痕量元素铅的方法，将离心铸造炉管和 高纯金属镍分别溶解，在原子吸收分光光度计上，将元素间的光谱干扰当做背景信号，通过 背景校正从而扣除光谱干扰。按照待测样品所含镍的质量分数比例吸取高纯金属镍溶解成 的溶液绘制工作曲线，然后测定待测溶液，所得吸光度对应工作曲线可得待测试样中痕量 元素铅的质量浓度，通过计算公式可得出离心铸造炉管中痕量元素铅的质量分数。
[0026] 2)、原子吸收光谱法可测定多种元素，但被测元素必须未受到干扰，由于离心铸造 炉管中基体复杂，本发明添加的基体改进剂为磷酸二氢铵和钯溶液：磷酸二氢铵是一种消 除Cl干扰效果很好的物质，在试验过程中石墨炉灰化阶段磷酸二氢铵受热分解产生H 2和 Cl形成HCl挥发，同时形成还原性的氛围从而避免铅形成氯化物在原子化阶段损失；钯化 学性质不活泼，在实验过程中与铅形成非常牢固的共价键配体，使铅能够承受更高的灰化 温度不被损失，这样在测定时可以提高灰化温度减少样品基体的存在，降低干扰，提高了灵 敏度，获得更好的稳定性和重现性，从而可准确测定痕量元素铅的含量。
【具体实施方式】
[0027] 下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] I .本发明原子吸收分光光度计的工作条件设定如下：
[0029] Pb测定波长：283. 3nm ;信号模式：背景校正；计算模式：峰高；波长设定：自动搜 寻；狭缝宽度：1. 3nm ;时间常数：0. 1秒；灯的电流：12mA ;PMT电压：500V ;吸光度小数点位 数：4位小数；测量方式：工作曲线法；方次：线性；重复次数：2次；延迟时间：5s ;测量时间 5s〇
[0030] II .本发明测试过程中制备溶液和分析用水均为二级水。
[0031] (1)本发明在测量过程中所使用的试剂如下：
[0032] (I. 1)高纯金属镍【w(Ni)彡99.99%】；
[0033] (1. 2)硝酸，P = I. 42g/mL ;优级纯；
[0034] (1. 3)硝酸，1体积纯硝酸与1体积纯水混合；
[0035] (1. 4)硝酸，1体积纯硝酸与19体积纯水混合；
[0036] (1. 5)盐酸，P = I. 19g/mL ;优级纯；
[0037] (1. 6)氢氟酸，P = I. 15g/mL ;优级纯；
[0038] (1. 7)柠檬酸，400g/L ;
[0039] (1. 8)基体改进剂溶液
[0040] (I. 8. 1)磷酸二氢铵溶液（2g/L)
[0041] 秤取0. 2克磷酸二氢铵于100mL容量瓶中，以水定容，混匀。
[0042] (1. 8. 2)钯标准溶液（1000 μ g/mL，市售）
[0043] (1. 8. 3) 0· ImL磷酸二氢铵（2g/L)与IOmL钯标准溶液（1000 μ g/mL，市售）的混 合溶液。
[0044] (1. 9)铅标准贮存溶液1000 μ g/mL，市售；
[0045] (I. 9. 1)移取1.0 OmL标准贮存溶液（参见上述1. 9,下同）于盛有IOmL硝酸（参 加上述1.3,下同）的IOOmL容量瓶中，以水定容。
[0046] (1. 9. 2)移取10.0 OmL混合标准贮存溶液（I. 9. 1)于盛有IOmL硝酸（1. 3)的 IOOmL容量瓶中，以水定容。
[0047] (1. 10)镍溶液，2〇mg/mL :
[0048] 称取LOOOOg高纯金属镍（参加上述1. 1，下同），置于IOOmL平底烧瓶中，加入 IOmL硝酸（1. 3)于低温电炉上加热至完全溶解，取下冷却10分钟，加入5mL柠檬酸溶液 (1. 7)混匀，高温加热煮沸5分钟，冷却至室温，移入50mL容量瓶中，以水定容，混匀；
[0049] (2)本发明取样和制样过程如下：分析用的试样按照GB/T20066-2006的要求进行 取样和制样；
[0050] 使用机械切割工具在炉管上切下40cmX 40cm块状试样，去除表面涂层，在钻床钻 取肩状试样。钻样位置尽可能避开孔隙、裂纹等表面缺陷，并且选择合适钻速避免试样过 热；将肩状试样依次放入丙酮和酒精中使用超声波清洗仪进行清洗，再将试样放入烘箱中 干燥，待用；
[0051] (3)分析测定步骤如下：
[0052] (3· 1)试样：称取 0· 5000g 试样，精确到 0· OOOlg ;
[0053] (3. 2)制备待测溶液：
[0054] 将试样（3. 1)置于IOOmL平底烧瓶中，加入盐酸（1. 5)和硝酸（1. 2)按体积比为 3:1的混合物（即王水）于低温电炉上加热至溶解，并滴加1~I. 5mL氢氟酸（1. 6)，加热 溶解，取下冷却10分钟，加入5mL柠檬酸溶液（1. 7)，高温加热煮沸5min，取下冷却至室温， 将试液移入50mL容量瓶中，加入基体改进剂，用水稀释至刻度，混匀。
[0055] (3. 3)配制工作曲线标准溶液：
[0056] 在5个5