作者：郑晓敏
目前铝合金中痕量铍的检测方法主要采用电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS)，或者参考矿、贵金属等其他材料中痕量铍的检测方法如ICP-MS和电感耦合等离子体原子发射光谱法( ICP-AES)。而铝合金中基体成分与矿和贵金属等材料有很大的差别，如果参考这些分析方法测定铝合金中痕量铍，测定结果存在较大误差。本文对ICP-AES测定铝合金中痕量铍的方法进行了探讨，建立了测定铝合金中质量分数为0.00005%～0.0005%铍的测定方法。按照实验方法测定两种铝合金标准样品中铍，测定值与认定值相吻合，方法可以满足相关行业材料研制和生产测试要求。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
JY ULTTIMA型电感耦合等离子体原子发射光谱仪（法国JOBIN YVON公司）。
仪器最佳工作条件：高频功率为1 050 W;入射狭缝为20/1m;出射狭缝为15um;冷却气流量为15L／min；护套气流量为0.2 L／min；积分方式为一点式；分析谱线为Be 313. 107nm。
1.2 主要试剂
铍标准储备溶液：100 ug/mL，称取0.100 0 g纯铍（质量分数不小于99. 95%），置于100 mL烧杯中，加入40 mL盐酸(1+1)，低温加热溶解，冷却后，转移至1000 mL容量瓶中，定容，摇匀；铍标准工作溶液：1.0、0.1 ug/mL，使用100 t/g/mL铍标准储备溶液逐级稀释而成；铝基体溶液：20.o mg/mL，称取5.000 g金属铝(铝的质量分数不小于99. 995%)，置于500 mL烧杯中，加入50 mIJ盐酸(1+1)，加热溶解，冷却，移入250 mL容量瓶中，定容，摇匀；硅标准储备溶液：0. 10 mg／mL，称取0. 213 9 g光谱纯二氧化硅，置于铂金坩埚中，加1 g无水碳酸钠，摇匀，于1 000℃马弗炉中熔融至熔解完全，用水冲洗铂金坩埚外壁，将铂金坩埚浸入预先加有80 mL水的250 mL聚四氟乙烯烧杯中，加热浸取至熔块溶解完全，用水冲洗铂金坩埚和盖子，冲洗液合并至聚四氟乙烯烧杯中，将试液移入1 000mL容量瓶中，定容，摇匀，储存于聚乙烯瓶中；锰标准储备溶液：0. 10 mg/mL，称取0.100 0 g金属锰（质量分数不小于99. 98%），置于250 mL烧杯中，加入50 mL盐酸(1+1)，加热溶解，冷却，移人预先加入50 mL盐酸(1+1)的1000 mL容量瓶中，定容，摇匀；铬标准储备溶液：0. 10 mg／mL，称取0.100 0 g金属铬（质量分数不小于99. 99%），置于250 mL烧杯中，加入30 mL盐酸，20 mL硝酸，加热溶解，冷却，移入1000 mL容量瓶中，定容，摇匀；镍标准储备溶液：0.10mg／mL，称取0.100 0 g金属镍（质量分数不小于99. 99%），置于250 mL烧杯中，加入50 mL硝酸，加热溶解，冷却，移入1 000ml。容量瓶中，定容，摇匀；钒标准储备溶液：0.10mg/mL，称取0.100 0 g金属钒(质量分数不小于99. 99%)，置于250 mL烧杯中，加入50 mL盐酸，加热溶解，冷却，移入1 000 mL容量瓶中，定容，摇匀；钛标准储备溶液：0.10 mg／mL，称取0.100 0 g海绵钛（质量分数不小于99. 99%），置于250 mL烧杯中，加入50 mL硫酸(1+1)，低温加热溶解，滴加硝酸至溶液紫色褪去，冷却，移入预先加入50 mL硫酸(1+1)的1000 mL容量瓶中，定容，摇匀；铜标准储备溶液：1. 00 mg／mL，称取1.000 0 g金属铜（质量分数不小于99. 99%），置于400 mL烧杯中，加入50 mL硝酸，加热溶解，冷却，移入1000 mL容量瓶中，定容，摇匀；锆标准储备溶液：0. 10 mg/mL，称取0.135 1 g预先干燥至恒重的光谱纯二氧化锆，置于铂金坩埚中，加5g焦硫酸钾，放入高温炉中，于650～700℃熔融至透明，取出冷却，用25mL盐酸(1+1)浸取熔块于300 mL烧杯中，用水稀释至约150 mL，再加氨水至析出沉淀(pH值约为9)，并过量10 mL，使锆沉淀完全。用快速滤纸过滤，用水洗涤沉淀5～6次，再用50 mL热硝酸(1+1)将沉淀溶解完全，用水洗涤滤纸8～10次，稍冷，移入1 000 mL容量瓶中，再补加75 mIJ硝酸，冷却至室温，定容，摇匀；锌标准储备溶液：1. 00 mg/mL，称取1.000 0 g金属锌(质量分数不小于99. 99%)，置于400 mL烧杯中，加入50 mL盐酸，加热溶解，冷却，移入1000 mL容量瓶中，定容，摇匀；镁标准储备溶液：1. 00 mg／mL，称取1.000 0 g金属镁（质量分数不小于99. 99%），置于400 mL烧杯中，加入50 mL盐酸，加热溶解，冷却，移入1000mL容量瓶中，定容，摇匀；铁标准储备溶液：1.00mg/mL，称取1.0000 g金属铁(质量分数不小于99. 99%)．置于400 mL烧杯中，加入30 mL盐酸，加热溶解，冷却，加入20 mL硝酸，继续加热，冷却，移入1 000 mL容量瓶中，定容，摇匀。
盐酸、硝酸均为优级纯，实验用水为二次去离子水。
1.3 实验方法
1.3.1 样品的测定
称取0.2 g（精确到0.0001g）铝合金样品，置于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10 mL盐酸(1+1)，3mL硝酸，置于电炉低温加热（约50℃）溶解，待样品溶解完全后，稍冷，用水吹洗表面皿及烧杯壁，在电炉上低温加热，冷却，移入50 mL容量瓶中，定容，摇匀，待测。
1 3.2 标准溶液系列的配制
分别称取7份0. 18 g金属铝于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10 mL盐酸(1+1)，3 mL硝酸，置于电炉上低温加热（约50。C）溶解，冷却，移人50mL容量瓶中。移取O、1.00、2.00、4.00、6.00、8. 00、10. 00 mL 0.1ug／mL铍标准工作溶液，定容，摇匀。标准溶液系列中铍质量浓度分别为O、0. 002、0. 004、0.008、0.001 2、0.001 6、0.020 t/g／mL。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线
铝合金样品中除了待测元素铍，还含有硅、铬、镍、钒、钛、铜、锆、锌、镁、铁等其他杂质元素，为了在铝和其他杂质元素共存的条件下直接测定痕量铍，考察了共存元素对待测元素谱线的干扰情况。从仪器的谱线库中初步筛选了灵敏度较高的Be234. 861 nm、Be 249. 454 nm、Be 249. 473 nm、Be313. 042 nm及Be 313. 107 nm等谱线进行考察。
试验表明：在铍谱线扫描窗口内，基体铝均未出现谱峰且信号基线平直，说明基体铝对铍的上述筛选谱线没有谱线重叠干扰；但硅、铬、镍、钒、钛、铜、锆、锌、镁、铁等共存元素对Be 234. 861 nm、Be249. 454 nm、Be 249. 473 nm及Be 313. 042 nm处存在不同程度的光谱干扰，即在谱线扫描窗口内产生谱峰，说明对铍的上述4条谱线有谱线重叠干扰。实验选择Be 313. 107 nm进行分析。
2.2基体效应
分别配制不含铝基体和含铝基体的o．02 mg/L铍标准溶液，通过测定这两种标准溶液中Be313. 107 nm谱线的信号强度、背景强度和净强度进行铝基体连续背景叠加及其基体效应的影响试验。由试验结果可以看出，铝基体产生的连续背景叠加抬高了待测元素谱线背景基线，导致其背景基线信号强度增强，同时铝的基体效应则降低了铍谱线的检测信号强度。表明了铝基体对铍元素的测定存在干扰，需要通过基体匹配法绘制校准曲线以消除其影响。因此，选择Be 313. 107 nm作为分析谱线，同时采用铝基体匹配法制备标准溶液系列。
2.3 校准曲线与检出限
在仪器的最佳工作条件下对标准溶液系列进行测定，以铍质量浓度p为横坐标，发射强度，为纵坐标，绘制校准曲线。结果表明，铍质量浓度在0. 002～0. 020 ug／mL范围内，校准曲线的线性回归方程为，一8. 894×10a P+1.747×105，相关系数r=0. 999 6。
在选定的实验条件下对空白溶液连续测定10次，以3倍标准偏差计算方法测定铍的检出限为0. 000 001 6%（质量分数）。
2.4加标回收试验
按照实验方法测定铝合金样品中铍含量，并进行加标回收试验，结果见表1。由表1可见：回收率为97%～103%。
3 样品分析
按照实验方法测定铝合金标准样品（美国ALCOA公司）中铍，并将测定结果与认定值比对，结果见表2。由表2可见：测定值与认定值相符，相对标准偏差（n=8）为7.6%～8.7%。
4摘要：使用盐酸和硝酸溶解样品，采用基体匹配法绘制校准曲线消除基体效应的影响，选择灵敏度高且不受共存元素影响的谱线Be 313. 107 nm作为分析线，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定铝合金中铍质量分数为0.000 05%-0.000 5%的分析方法。方法中铍的检出限为0.000 001 6%（质量分数）。铍质量浓度在0.002～0.020 ug／mL范围内，校准曲线的线性回归方程为I=8. 894×l06 p+1. 747×10 5，相关系数r=0. 999 6。按照实验方法测定铝合金标准样品中铍，测定值与认定值一致，相对标准偏差（RSD，n=8）小于10%。
