電感耦合等離子體發射光譜(ICP-OES)法測定釹鐵硼磁體中鉛含量

朱小龍

(寧波市計量測試研究院，浙江 寧波315048)

前言

釹鐵硼磁體由于超高的性價比和優異的磁性能，使其廣泛應用于能源、交通、機械、醫療、通訊、軍工等領域，是當今社會不可或缺的工業產品。其不但具有超高的磁能積和矯頑力，同時還有高能量密度，推動了儀器儀表等相關工業領域的快速發展。生產釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、稀土金屬鐠、純鐵、硼鐵合金以及其他稀土原料，因此釹鐵硼中含有大量的鐵、稀土元素釹和硼。原材料中的雜質鉛成分將直接帶入釹鐵硼磁體，從而影響產品性能，因此控制和檢測雜質含量顯得尤為重要。隨著檢測技術的發展，電感耦合等離子體發射光譜(ICP-OES)法因其線性范圍寬、譜線選擇多、準確度高、結果重復性好等優點而被應用于各種材料的檢測領域[1-4]，其中也包括鐵精粉中的鉛檢測[5]和汽油中的鉛檢測[6]，而釹鐵硼中重金屬元素鉛含量的測定則未見報道。本文采用硝酸消解釹鐵硼樣品，以基體匹配法進行光譜分析，建立了電感耦合等離子體發射光譜法測定釹鐵硼中重金屬鉛含量的分析方法，并進行了相應的方法驗證[7]，為釹鐵硼中鉛含量的測定提供了可行有效的方法。

1 實驗部分

1.1 方法原理

采用電感耦合等離子體發射光譜法測定釹鐵硼中鉛的含量，試樣以硝酸溶解，在稀硝酸介質中，直接以氬等離子體光源激發，以基體匹配法進行光譜測定。

1.2 試劑和儀器

硝酸(國藥集團，優級純)；超純水(自制，一級水，電阻率18.2 MΩ·cm，25 ℃)；鉛標準儲備溶液(鋼鐵研究總院，1 000 mg/L)；氬氣(上海林德氣體，純度>99.999%)。

ME104電子天平(梅特勒托利多)；ULTIMA2電感耦合等離子體發射光譜儀(日本HORIBA)。

1.3 儀器工作條件

采用單道掃描電感耦合等離子體發射光譜儀，增大射頻發生器功率時光譜強度明顯增強，但是背景信號同時增強，經儀器調試選擇1 000 W為工作功率；霧化氣流量的大小決定了待測樣品的濃度大小，霧化氣流量過大將降低樣品信號強度，導致儀器靈敏度降低，經調試選擇0.88 L/min左右為霧化氣流量。其他條件為等離子氣流量12.5 L/min，輔助氣流量0 L/min，護套氣流量0.2 L/min，護套氣壓強0.29 MPa。

1.4 樣品處理

將釹鐵硼樣品用超純水洗凈，低溫烘干，稱取0.250 0 g樣品，精確至0.000 1 g。將樣品置于100 mL燒杯中，加入12 mL硝酸(1+1)，溶解完全，冷卻至室溫，移入100 mL容量瓶中用水稀釋至刻度，混勻。

1.5 標準工作溶液的配制

釹鐵硼基體溶液：稱取1.458 1 g氧化釹于100 mL燒杯中，加入20 mL硝酸(1+1)，加熱溶解至清亮，冷卻至室溫；稱取3.250 0 g鐵于200 mL燒杯中，加入40 mL硝酸(1+1)，加熱溶解至清亮，冷卻至室溫。將兩份溶液移人同一個200 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液l mL含6.25 mg釹和 16.25 mg鐵。

將鉛標準溶液按表1分別移入6個100 mL容量瓶中，加入10.00 mL釹鐵硼基體溶液，并補加8 mL硝酸(1+1)，以水稀釋至刻度，混勻，制得標準工作溶液。

表1 標準工作溶液的制備

1.6 分析波長

分析波長的選擇可以影響檢測數據的準確性和穩定性，參考儀器推薦的分析波長資料庫，選擇光譜強度值高、受共存元素光譜干擾小的波長為分析波長，實驗中選擇Pb的分析波長為280.200 nm。

2 結果與討論

2.1 方法檢出限

將1～6號系列標準工作溶液依次進行分析，以光譜強度I為縱坐標，溶液濃度c為橫坐標，制得標準曲線I=13 409+381 820c，其線性相關系數為0.999 93，滿足分析需求。由光譜儀重復測定空白溶液10次得到測定結果如表2。

表2 空白測定結果

根據公式(1)計算方法檢出限[8]：

MDL=3S/b

(1)

式中： MDL-方法檢出限，μg/mL；

S-10次空白溶液標準偏差；

b-工作曲線斜率。

經計算可得方法檢出限MDL=0.009 μg/mL。

2.2 加標回收實驗

采用本方法進行加標回收實驗，在樣品中加入一定量的標準溶液，實驗結果見表3，結果顯示Pb的回收率為104%，滿足分析測試需求。

表3 加標回收實驗結果

Table 3 Test result of recovery/(μg·mL-1)

元素本底值加標值測定值回收率/%Pb0.3270.50.846104

2.3 準確度實驗

采用已知Pb濃度的溶液進行準確度實驗，實驗結果如表4，結果顯示本方法準確度較高，適用于釹鐵硼中鉛含量的測定。

表4 準確度實驗結果

2.4 精密度實驗

將待測釹鐵硼溶液重復測定11次，以其相對標準偏差(RSD)作為本方法的精密度，測定結果如表5所示，可見其RSD為2.7 %。

表5 精密度實驗結果

3 結論

采用硝酸溶解處理釹鐵硼樣品，在標準溶液中加入相應量的釹和鐵進行基體匹配，建立了電感耦合等離子體發射光譜法測定釹鐵硼中重金屬鉛含量的分析方法。在相應儀器工作條件和分析波長下，該方法檢出限低、回收率好、準確度和精密度高，滿足實際分析測試需求，可以快速準確地檢測釹鐵硼中的鉛含量，對其他重金屬雜質的檢測也有一定的指導意義。