CN103926236A - 联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法。所述方法包括：在室温环境条件下用浓氢氟酸、浓硝酸和浓过氧化氢消解样品，形成待测溶液；分别配制包括杂质元素和铌元素的系列标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法对标准溶液进行检测，绘制杂质元素校准曲线和铌元素校准曲线，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定待测溶液，并结合校准曲线得到铌铁合金样品中的杂质元素含量和铌元素含量。本发明的优点包括：能够同时测量铌铁合金中诸如硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒等杂质元素含量和基体元素铌含量；具有良好的准确度和可靠性；并且具有操作方便、快捷、环保、成本低等特点。

Description

联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法

技术领域

本发明属于铌铁合金检测分析领域，具体地讲，涉及一种联合测定铌铁合金中杂质元素（包括硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒等）和基体元素铌含量的方法。

背景技术

一般来讲，铌铁是一种应用广泛的贵重合金材料。在钢铁工业中铌铁是一种重要的合金添加剂，加入铌有利于提高不锈钢与耐热钢的可塑性和抗蚀性，结构钢中添加铌元素可改善焊接性能并提高强度、可塑性和防止焊缝腐蚀，在高温钢、工具钢和高温合金中加入铌元素则能提高钢材的高温强度、抗蠕变性和韧性、以及细化晶粒阻止高温下晶粒长大，而且通过铌与碳结合生成碳化物用以消除在不锈钢中产生碳化铬沉积的有害作用，提高抗腐蚀能力。因此铌铁合金在电子、化学、轻工业、飞机与火箭制造以及其他技术方面的应用日益增强。

目前，现有技术中主要是采用纸上色层分离重量法测定铌、钽，重量法测定硅，钼蓝光度法测定磷，变色酸光度法测定钛，硫氰酸盐光度法测定钨，EDTA容量法测定铝等，也即以12种不同的化学分析方法分别逐一对应测定上述12种杂质元素和基体元素，操作繁杂，检验流程长，化学试剂与人力资源消耗大，检验成本高，有害化学试剂的使用影响操作人员身体健康和对环境造成二次污染。尤其化学分析方法效率低下，人员及时间消耗大，12个元素均需对应采用12种分析方法逐一进行测定，测定每个杂质元素通常需要3-5小时，测定铌更是需要约48小时且大量使用有害化学试剂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一种。

例如，本发明的目的之一在于提供一种采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP－OES）联合测定铌铁中诸如硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒等杂质元素含量和基体元素铌含量的方法。

本发明提供了一种联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法。所述方法包括步骤：称取铌铁合金样品，直接向干燥的铌铁合金样品上滴加浓氢氟酸，并在室温环境条件下反应至无气泡产生；加入浓硝酸，并随后在刚开始产生氮氧化物棕色烟气时，立即加入浓过氧化氢，继续在室温下反应至样品消解完全，以水稀释定容，形成待测溶液；配制铌元素含量涵盖40.0～80.0%浓度范围以及杂质元素含量涵盖0.0～5.0%浓度范围内的多个呈浓度梯度的系列混合标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定所述系列混合标准溶液中杂质元素的含量，并绘制成杂质元素校准曲线，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定待测溶液中的杂质元素，并结合所述杂质元素校准曲线得到铌铁合金样品中的杂质元素含量；分取或配置所述系列混合标准溶液，并按照10～20倍的稀释比例对所分取或配置的系列混合标准溶液用水进行稀释定容，形成测定铌元素的校准曲线标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定所述校准曲线标准溶液中的铌元素含量，并绘制成铌元素校准曲线，分取所述待测溶液，并按照10～20倍的稀释比例对所分取的待测溶液用水进行稀释定容，形成用于测量铌元素含量的溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定所述用于测量铌元素含量的溶液中的铌元素，并结合所述铌元素校准曲线得到铌铁合金样品中的铌元素含量。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够同时测量铌铁合金中诸如硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒等杂质元素含量和基体元素铌含量；具有良好的准确度和可靠性；并且具有操作方便、快捷、环保、成本低等特点。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量方法的一个示例性实施例中杂质元素Si251.611nm的校准曲线；

图2示出了本发明的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量方法的一个示例性实施例中杂质元素Ta248.870nm的校准曲线；

图3示出了本发明的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量方法的一个示例性实施例中基体元素Nb309.418nm的校准曲线；

图4示出了本发明的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量方法的一个示例性实施例中基体元素Nb319.498nm校准曲线。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法。

通常，铌铁合金包括基体元素铌和铁外，还包括多种杂质元素，例如，杂质元素可以为硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡和钒等；甚至于铌铁合金还包括一定量（例如，0.8～3.5wt%，甚至于3.5wt%以上）的碳元素，而碳元素会与铌铁合金中的金属元素形成碳化物，这也增加了测量铌铁合金中元素含量的难度。

有鉴于此，发明人提供了一种联合测定铌铁合金中杂质元素含量和基体元素铌含量的方法，以实现对铌铁合金中诸如硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡和钒等杂质元素和基体元素铌的准确检测。

本发明的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法包括对铌铁合金样品进行消解的步骤、形成杂质元素校准曲线并测量铌铁合金样品中杂质元素含量的步骤、以及形成基体元素铌的校准曲线并测量铌铁合金样品中铌元素含量的步骤。然而，需要说明的是，形成杂质元素校准曲线并测量铌铁合金样品中杂质元素含量的步骤和形成基体元素铌的校准曲线并测量铌铁合金样品中铌元素含量的步骤可以没有先后顺序。也就是说，形成杂质元素校准曲线并测量铌铁合金样品中杂质元素含量的步骤可以先进行或后进行，当然，形成杂质元素校准曲线并测量铌铁合金样品中杂质元素含量的步骤和形成基体元素铌的校准曲线并测量铌铁合金样品中铌元素含量的步骤也可同时进行。

对铌铁合金样品进行消解的步骤可以为：称取铌铁合金样品，直接向干燥的铌铁合金样品上滴加浓氢氟酸，并在室温环境条件下反应至无气泡产生；加入浓硝酸，并随后在刚开始产生氮氧化物棕色烟气时，立即加入浓过氧化氢，继续在室温下反应至样品消解完全，以水稀释定容，形成待测溶液。本步骤中，以水稀释定容的过程的定容体积可以小些，或者称取的铌铁合金样品可略大些，这样有利于对含量较低的杂质元素含量的测量。

形成杂质元素校准曲线并测量铌铁合金样品中杂质元素含量的步骤可以为：配制铌元素含量涵盖40.0～80.0%浓度范围以及杂质元素含量涵盖0.0～5.0%浓度范围内的多个呈浓度梯度的系列混合标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定所述系列混合标准溶液中杂质元素的含量，并绘制成杂质元素校准曲线，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定待测溶液中的杂质元素，并结合所述杂质元素校准曲线得到铌铁合金样品中的杂质元素含量。

形成基体元素铌的校准曲线并测量铌铁合金样品中铌元素含量的步骤可以为：分取所述系列混合标准溶液（当然，如果不嫌操作繁琐，亦可再配制系列混合标准溶液），并按照10～20倍的稀释比例对所分取的系列混合标准溶液用水进行稀释定容，形成测定铌元素的校准曲线标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定所述校准曲线标准溶液中的铌元素含量，并绘制成铌元素校准曲线；分取所述待测溶液，并按照10～20倍的稀释比例对所分取的待测溶液用水进行稀释定容，形成用于测量铌元素含量的溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定所述用于测量铌元素含量的溶液中的铌元素，并结合所述铌元素校准曲线得到铌铁合金样品中的铌元素含量。在本步骤中，分取所述系列混合标准溶液和对所分取的系列混合标准溶液用水进行稀释定容的过程，以及分取所述待测溶液和对所分取的待测溶液用水进行稀释定容的过程，可以同时进行、先后进行或后先进行。上述两处按照10～20倍的稀释比例用水进行稀释定容的含义是说，加水稀释定容所得的溶液体积为稀释前溶液体积的10～20倍。为了方便计算，可以按照相同的稀释比例对所分取的系列混合标准溶液和所分取的待测溶液用水进行稀释定容。

下面以含有硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡和钒的杂质元素的铌铁合金为例来说明本发明的一个示例性实施例。

在本发明的一个示例性实施例中，用于联合测定铌铁合金中诸如硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒的杂质元素含量和基体元素铌含量的方法包括以下步骤：

a)称取铌铁合金样品，仅仅直接加入浓氢氟酸，并且在室温环境条件下称取铌铁合金样品，不以水润湿或分散试样，直接在无水干燥的样品上滴加浓氢氟酸，并且在室温环境条件下反应至溶液无气泡产生；

b)加入浓硝酸，并紧跟在反应刚产生了大量二氧化氮等氮氧化物棕色烟气时，立即加入过氧化氢，继续在室温下反应至样品消解完全；

c)直接以水稀释定容后作为预处理制备的样品溶液待测；

d)配制铌元素含量涵盖40.0～80.0%浓度范围以及杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒含量涵盖0.0～5.0%浓度范围内的5～8个呈浓度梯度的系列混合标准溶液，以此作为测定铌铁中杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒的校准曲线溶液；设置电感耦合等离子体原子发射光谱法（简称为ICP－OES）的仪器工作参数条件，测定系列混合标准溶液并绘制杂质元素校准曲线，以ICP－OES直接同时测定样品溶液中各个杂质元素的含量；

e)分取适量体积的上述系列混合标准溶液并以水稀释定容，制备得到用于测定铌元素的校准曲线标准溶液，同时按照相同比例同步以水稀释消解所得到的溶液获得待测样品溶液；分别以ICP－OES测定经稀释的系列混合标准溶液并绘制铌元素的校准曲线，然后测定经稀释的样品溶液从而得到铌铁样品中基体主元素铌的含量。

优选地，氢氟酸、硝酸、过氧化氢均为未经稀释的市场销售的最浓试剂。例如，氢氟酸质量百分比浓度是40%～47%，硝酸质量百分比浓度是65%～68%，过氧化氢质量百分比浓度是大于等于30%。

优选地，称取样品0.1～0.3g，在室温环境条件下直接滴加2～3mL氢氟酸反应至溶液无气泡产生；加入3～8mL浓硝酸，并在反应产生大量二氧化氮等氮氧化物棕色烟时，立即及时加入2～3mL过氧化氢，继续在室温下反应至样品消解完全，消解溶液以水稀释定容于100mL塑料容量瓶或其它耐氢氟酸容量瓶之中。

优选地，ICP－OES仪器的工作参数条件可以设置为：RF功率为1500～1700W，蠕动泵泵速为70～80r/min，雾化器压力为0.34～0.40MPa。ICP－OES仪器优选采用耐氢氟酸进样系统。

优选地，将上述经消解制备的溶液和配制好的校准曲线系列混合标准溶液均按照10～20倍比例进行稀释，例如，优选分取5～10mL上述消解溶液和配制的混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容，以经稀释后的系列混合标准溶液绘制ICP－OES测定铌元素的校准曲线，并以此用ICP－OES测定经稀释后的样品溶液从而得到铌铁样品中铌元素的含量。

本示例性实施例的方法能够建立测定铌铁中≤80%含量范围的基体元素铌以及0.005～5.0%含量范围内的常量、微量杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒的快速便捷的仪器分析方法，通过一次样品消解，二次ICP－OES测定即可在30分钟内轻松完成检测铌铁中11个杂质元素和1个基体元素铌含量的全部分析工作。也就是说，本发明的方法的主要特点包括以下方面：

（1）、样品消解：按照整个反应过程在室温条件之下，并且以HF+HNO₃+H₂O₂构成组合消解试剂以及依照特定的试剂加入次序和时机进行样品消解。也即，称取铌铁样品后，取消以水冲洗、分散试样的常规步骤，首先直接在无水干燥的样品中滴加浓氢氟酸并且反应至溶液无气泡产生，然后加入浓硝酸，并且紧跟在反应产生了大量二氧化氮棕色烟时，立即及时加入过氧化氢反应至样品消解完全，然后直接以水稀释定容，既未采取加热冒高氯酸、硫酸或磷酸等高沸点酸烟气等措施驱赶溶液中残余氢氟酸，也未通过加入硼酸等试剂来络合反应溶液中氢氟酸。也就是说，样品预处理消解制备的全过程均在温室环境下进行反应，不进行包括水浴控温加热在内的任何对反应溶液升温的过程。在整个样品预处理消解反应之前和过程中均不加入任何水，称取铌铁样品后依序直接加入氢氟酸、硝酸和过氧化氢进行消解反应，消解反应结束后才直接以水稀释定容于塑料容量瓶等耐氢氟酸的容器之中。

本发明的方法利用HF与铌、钽、钛、硅等具有良好络合反应特性，实现快速消解铌铁样品并且通过F－的络合作用确保Nb、Ta、Ti等易水解元素稳定地以络离子形态保存于低酸度介质溶液中，降低酸度效应和盐类浓度对ICP测定的影响；同时，控制反应条件为室温环境，用以确保被氢氟酸快速消解的难溶元素硅能够以离子形态稳定保存于溶液中而未被以SiF₄形式挥发逸出损失；特别是，在硝酸和过氧化氢构成双氧化剂的组合消解作用下，尤其控制在先加入硝酸反应产生大量氮氧化物棕色烟气时，立即加入过氧化氢进行强氧化的反应控制时机，确保在室温反应条件下，以碳化铌、碳化钽等形态存在的碳化物以及游离的碳元素均能够被快速、完全地氧化分解，避免因样品消解不完全而导致元素测定结果偏低。试验表明本发明的方法用于消解含碳量约为3.5%的铌铁样品也能确保样品被完全消解无残渣，保障了后续ICP－OES进行元素含量测定的准确可靠性。

（2）、元素测定：首先配制铌元素含量涵盖40.0～80.0%浓度范围，杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒含量均分别涵盖0.0～5.0%浓度范围的5～8个呈浓度梯度的系列混合标准溶液，并在所设置的ICP－OES仪器工作参数条件下，以此绘制ICP－OES测定铌铁中杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒的校准曲线溶液，并用于ICP－OES直接同时测定所制备样品溶液中杂质元素的含量；按照相同指定范围内的稀释比例用水直接同步稀释所配制的系列混合标准溶液和所消解制备的铌铁样品检测溶液，分别以ICP－OES测定经稀释的系列混合标准溶液并绘制铌元素的校准曲线，然后测定稀释样品溶液从而得到铌铁样品中基体主元素铌的含量。

采用ICP－OES作为检测手段，通过一次样品消解和两次元素测定，联合完成了快速测定铌铁样品中杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒和基体元素铌含量的检验任务。分步阶段控制检测溶液中待测的微量杂质和基体元素的检测信号强度适中，均能确保其居于ICP-OES性能良好的检测范围和区间以内，具有良好的动态线性范围、精密度和准确度，满足了联合测定≤80%含量范围的基体元素铌以及0.005～5.0%含量范围内常量、微量杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒需要。

通过使用耐氢氟酸的进样系统用以直接测定氢氟酸介质溶液，避免了采用高沸点的硫酸、磷酸或高氯酸等蒸发驱赶或以硼酸等络合氢氟酸所导致待测元素硅挥发损失、加大酸度以避免铌、钽、钛等水解、高沸点酸或硼酸增加基体效应等不利影响。并且，在使用非常规的耐氢氟酸进样系统的仪器硬件配置，以及为满足联合测定在高铌和高铁共存的样品中硅钽等微量元素和基体元素铌的要求下，针对性试验优选了射频发生品功率、蠕动泵泵速、雾化器压力等关键仪器工作参数，确保检测精度和准确度。

下面结合具体示例来详细说明本发明的示例性实施例。

总体来讲，示例1至8包括下面的样品消解、校准曲线标准溶液配制和元素测定过程。具体内容为：

样品消解：称取铌铁待测样品或铌铁标准样品0.1～0.3g于聚四氟乙烯烧杯等耐氢氟酸容器之中，不进行以水冲洗容器器壁和分散样品的常规操作步骤，首先直接加入2～3mL质量百分比浓度为40%～47%的浓氢氟酸，采取逐滴滴加的方式用以冲洗下器壁上沾附的样品并且确保样品完全被所加入的氢氟酸浸泡，在室温环境条件下反应至溶液无气泡产生；然后加入3～8mL质量百分比浓度为65%～68%的浓硝酸，并且在反应刚产生了大量二氧化氮等氮氧化物棕色烟时，立即及时加入2～3mL的质量百分比浓度大于等于30%的过氧化氢，继续在室温环境下反应至样品消解完全，消解溶液以水稀释定容于100mL塑料容量瓶或其它耐氢氟酸容量瓶之中。

校准曲线标准溶液配制：按照含有40.0%、50.0%、55.0%、60.0%、65.0%、70.0%、75.0%、80.0%的铌，同时分别含有0.005%、0.050%、0.500%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%、5.00%的硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒，以及还含有50.0%、40.0%、35.0%、30.0%、25.0%、20.0%、15.0%、10.0%的铁的浓度关系配制成为8个呈浓度梯度的系列标准溶液。

元素测定：开启电感耦合等离子体原子发射光谱仪并调整设置其工作参数为：RF功率为1500～1700W，蠕动泵泵速为70～80r/min，雾化器压力为0.34～0.40MPa。以上述配制的8个呈浓度梯度的系列标准溶液绘制ICP－OES测定铌铁杂质元素的校准曲线，然后直接同时测定消解制备的样品溶液中杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒的含量。然后，将上述预处理消解制备的待测样品溶液和配制的8个呈浓度梯度的系列标准溶液均按照10～20倍的比例进行稀释，也即分别优选分取5～10mL上述待测样品溶液和8个系列标准溶液于100mL塑料容量瓶中，以水稀释定容，再以经稀释后的系列混合标准溶液绘制ICP－OES测定铌元素的校准曲线，并以测定经稀释后的样品溶液中铌元素的含量。

示例1至8的具体参数设置情况如下所示：

示例1

在本发明的示例中，ICP-OES为美国赛默飞世尔公司iCAP6300型电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

一、铌铁待测样品和标准样品的消解制备

称取0.1g铌铁样品或标准样于聚四氟乙烯烧杯，未加水冲洗杯壁和分散样品，直接逐滴滴加2mL氢氟酸冲洗杯壁并且确保样品完全被氢氟酸浸泡，在室温环境条件下反应至溶液无气泡产生，加入3mL浓硝酸，反应刚产生大量二氧化氮等氮氧化物棕色烟时立即加入2mL过氧化氢，继续在室温反应至样品消解完全，以水稀释定容于100mL塑料容量瓶，混匀。样品1中含碳量约为0.43%。

二、仪器检测参数设置

开启ICP光谱仪并调整设置其工作参数为：RF射频发生器功率1500W，蠕动泵泵速70r/min，雾化器压力为0.34MPa。

三、测定元素含量

点燃ICP光谱仪的等离子体焰炬并充分预热稳定仪器；

第一次测定：直接测定上述配制的8个呈浓度梯度的系列混合标准溶液，绘制校准曲线并且检查其线性相关系数需大于0.999，然后测定消解制备的铌铁样品溶液中硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒杂质元素含量。

第二次测定：将消解制备的待测样品溶液以及所配制的8个混合标准溶液均按10倍比例进行稀释，也即分取10.0mL上述待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中，以水稀释定容；然后测定经稀释后的8个混合标准溶液，绘制校准曲线并且检查其线性相关系数需大于0.999，然后测定经稀释后的铌铁样品溶液中铌元素的含量。

示例2

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例2的铌铁试样：铌铁样品称取0.3g，氢氟酸用量3mL，浓硝酸用量8mL，过氧化氢用量3mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1700W、蠕动泵泵速80r/min、雾化气压力0.40MPa。第二次测定铌时，将待测样品溶液和8个混合标准溶液均按20倍比例进行稀释，也即分取5.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品2中含碳量约为3.5%。

示例3

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例3的铌铁试样：铌铁样品称取0.15g，氢氟酸用量2.5mL，浓硝酸用量6mL，过氧化氢用量2.5mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1600W、蠕动泵泵速75r/min、雾化气压力0.38MPa。第二次测定铌时，分取8.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品3中含碳量为0.07%。

示例4

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例4的铌铁试样：铌铁样品称取0.20g，氢氟酸用量3mL，浓硝酸用量6mL，过氧化氢用量3mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1650W、蠕动泵泵速70r/min、雾化气压力0.36MPa。第二次测定铌时，分取6.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品4中含碳量为2.96%。

示例5

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例5的铌铁试样：铌铁样品称取0.15g，氢氟酸用量2mL，浓硝酸用量5mL，过氧化氢用量2mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1550W、蠕动泵泵速70r/min、雾化气压力0.36MPa。第二次测定铌时，分取10.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品5中含碳量为0.08%。

示例6

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例6的铌铁试样：铌铁样品称取0.15g，氢氟酸用量3mL，浓硝酸用量5mL，过氧化氢用量3mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1500W、蠕动泵泵速75r/min、雾化气压力0.38MPa。第二次测定铌时，分取10.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品6中含碳量为1.68%。

示例7

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例7的铌铁试样：铌铁样品称取0.2g，氢氟酸用量3mL，浓硝酸用量6mL，过氧化氢用量3mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1500W、蠕动泵泵速80r/min、雾化气压力0.36MPa。第二次测定铌时，分取5.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品7中含碳量为0.099%。

示例8

除以下不同之处外，其余均采用与示例1相同的方法来测定示例7的铌铁试样：铌铁样品称取0.1g，氢氟酸用量2mL，浓硝酸用量4mL，过氧化氢用量2mL。ICP光谱仪工作参数为RF功率1500W、蠕动泵泵速80r/min、雾化气压力0.36MPa。第二次测定铌时，分取5.0mL待测样品溶液和混合标准溶液于100mL塑料容量瓶中以水稀释定容。样品8中含碳量为0.65%。

铌、硅、钽元素校准曲线试验

对示例1至8所采用的8个呈浓度梯度的混合标准溶液分别进行稀释前后二次分析测定。图1示出了杂质元素硅的校准曲线，其相关系数为0.999936，图2示出了杂质元素钽的校准曲线，其相关系数为0.999276，图3和图4示出了基体元素铌的校准曲线，其相关系数分别是0.999479和0.999467。图1至图4中的纵坐标为信号强度，横坐标为相应元素的浓度。需要说明的是，除了铌、硅、钽元素外，其它杂质元素的相关系数同样也大于0.999。

可见，杂质元素以及基体元素铌的校准曲线线性关系良好，相关系数均大于0.999，本发明的方法的检测范围能够满足测定铌铁合金样品中40%～80%基体元素铌以及0.005%～5.0%的硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒杂质元素的需要。

标准样品结果对照试验

本示例分别采用示例1、示例3、示例5、示例7对四个铌铁标准样品进行测试，实际测定结果与标准值对照见表1和表2。

表1示例1和3的标准样品检测结果对照试验(%)

表2示例5和7的标准样品检测结果对照试验(%)

备注：表1和表2中“/”表示该标准样品中该元素没有原始标准值，试验不进行分析比对。

由表1和表2可见，本发明的方法测定铌铁标准样品中杂质元素硅、钽、钛、铝、铅、锡、钒等以及基体元素铌的结果与标准值对照一致，表明本发明具有较高准确性和可靠性。

综上所述，本发明的优点包括：能够联合测定铌铁合金中杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒和基体元素铌的含量；只需要进行一次样品消解和二次ICP－OES测定即可实现原有方法需要采用多种化学方法分别进行多次不同的样品消解处理，以及运用多种完全不同的光度法、重量法、容量法等分析手段进行元素测定才能完成的检验工作，方法弥补了原有方法操作复杂，效率低下和检验流程长等缺点，全部12个杂质或基体元素的联合检验的总时间不超过30min；具有与化学分析方法同样准确性，同时方法具有操作简单步骤少、人工劳动强度低、不受操作人员素质水平和技术熟练程度等人为因素影响、检验流程短、分析速度快，化学试剂简单用量很少，不使用有毒有害有机试剂等优点，也就是说，与原方法相比，在人力物力资源消耗和分析速度等方面具有明显优势，不仅大大降低了检验成本，提高了生产效率和缩短分析时间，而且避免了对环境的二次污染，符合绿色实验室的发展趋势，推广应用前景广阔；而且样品消解更加彻底完全，满足了含碳量较高类型的铌铁产品中0.005～5.0%含量范围内的常量、微量杂质元素硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡、钒以及含量上限可达80%的基体元素铌的联合测定，样品消解预处理方法与ICP－OES元素测定方法较好地匹配结合，大大提高了检测效率和效益，有效地利用和发挥了ICP－OES光谱仪多元素同时测定的性能特点。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.一种联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法，其特征在于，所述方法包括：

称取铌铁合金样品，直接向干燥的铌铁合金样品上滴加浓氢氟酸，并在室温环境条件下反应至无气泡产生，加入浓硝酸，并随后在刚开始产生氮氧化物棕色烟气时，立即加入浓过氧化氢，继续在室温下反应至样品消解完全，以水稀释定容，形成待测溶液；

配制铌元素含量涵盖40.0～80.0%浓度范围以及杂质元素含量涵盖0.0～5.0%浓度范围内的多个呈浓度梯度的系列混合标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定所述系列混合标准溶液中杂质元素的含量，并绘制成杂质元素校准曲线，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定待测溶液中的杂质元素，并结合所述杂质元素校准曲线得到铌铁合金样品中的杂质元素含量；

分取或配置所述系列混合标准溶液，并按照10～20倍的稀释比例对所分取或配置的系列混合标准溶液用水进行稀释定容，形成测定铌元素的校准曲线标准溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定所述校准曲线标准溶液中的铌元素含量，并绘制成铌元素校准曲线，分取所述待测溶液，并按照10～20倍的稀释比例对所分取的待测溶液用水进行稀释定容，形成用于测量铌元素含量的溶液，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定所述用于测量铌元素含量的溶液中的铌元素，并结合所述铌元素校准曲线得到铌铁合金样品中的铌元素含量。

2.根据权利要求1所述的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法，其特征在于，所述杂质元素可以为硅、钽、钨、钛、铝、铜、磷、锰、铅、锡和钒中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法，其特征在于，铌铁合金样品的称取量为0.1～0.3g，浓氢氟酸的滴加量为2～3mL，浓硝酸的加入量为3～8mL，浓过氧化氢的加入量为2～3mL，样品消解完全后以水稀释定容于100mL塑料容量瓶或其它耐氢氟酸容量瓶中。

4.根据权利要求1所述的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法，其特征在于，所述浓氢氟酸的质量百分浓度为40%～47%，所述浓硝酸的质量百分浓度是65%～68%，所述浓过氧化氢的质量百分浓度大于或等于30%。

5.根据权利要求1所述的联合测定铌铁合金中杂质元素和基体元素铌含量的方法，其特征在于，按照相同的稀释比例对所分取的系列混合标准溶液和所分取的待测溶液用水进行稀释定容。