ICP-AES法测定磁性材料中微量铌
                          石晓丽 庞晓辉 杨春晟
                 （北京航空材料研究院，北京100095）

摘要：通过多重谱线拟合（MSF）扣除光谱干扰法在电感耦合等离子体发射光谱法测定磁性材料中铌的应用研究，建立了ICP-AES测定磁性材料中铌的分析方法。方法加标回收率为96%～104%,相对标准偏差小于5.1%,铌的检出限0.048µg/mL。该方法快速准确，已应用于磁性材料生产分析中。
关键词：磁性材料； ICP-AES ； MSF； 铌
中图分类号： O657.31 文献标识码：A 文章编号：

          Determination Niobium in magnetism material by ICP-AES
            Shi Xiao-Li Pang Xiao-Hui Yang Chun-sheng
      (Beijing Institute of Aeronautical materials, Beijing 100095)
Abstract: A method was studied for determination of niobium in magnetism material by ICP-AES through multicomponet spectral fitting deducting . The test of acid dissolve, interference of matrix and coexist elements were studied, the influence of niobium and vanadium for minim copper spectrum interference were mainly tested and analyzed, the recovery of the sample was in the range of 96% to 104%, and the RSD <5.1%, the detection limit of the method is 0.048µg/mL.This method can be used easily and quickly for products analysis.
Key Words: magnetism material ; ICP-AES；MSF； niobium

    随着磁性材料的开发生产和研究，磁性材料越来越广泛的用于人们的生活之中。磁性材料是由铁、钴、硼及多种稀土元素组成的一种合金。铌作为磁性材料中的添加元素可改良磁性材料微结构，使磁性材料细化，减低磁性材料过热敏感性和回火脆性，优化磁性材料的性能。对于铌的论述有阻抑甲基红褪色光度法测定稀土矿石中痕量铌〔1〕的报道，类似材料钢中的铌多用丁基罗丹B光度法、氯代磺酚S光度法〔2〕，也曾见 ICP-AES测钢中微量铌的报道〔3-4〕，未见磁性材料中铌的分析论述。本文通过多重谱线拟合（MSF）扣除光谱干扰法在电感耦合等离子体发射光谱法测定磁性材料中铌的应用研究，建立的ICP-AES测定磁性材料中铌的分析方法，应用于生产分析结果令人满意。
1. 实验部分
1.1 仪器及工作条件
    PERKIN ELMER公司制造OPTIMA3000型光仪（美国），工作条件见表1。

1.2 试剂与标准
    铌标准储备液1.00mg/mL。（标准物质中心购置）铌标准工作溶液0.025 mg/mL。（使用时按要求逐级稀释）。铁底溶液10.0 mg/mL。钕底溶液3.0 mg/mL。MSF的单标溶液按样品中组成含量配制。实验用水均为二次去离子水。
1.3 样品处理
    准确称取0.1000g试料，将试料置于150mL玻璃烧杯中，加入10mL硝酸（1+1）和2.5mL硫酸（1+1）,低温加热溶解，溶解完全冷却后移入50mL玻璃容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀待测。
1.4工作曲线绘制
    低标溶液的制备：加入与样品含量相同的铁、钕底液，与试样平行进行的空白溶液。
    高标溶液的制备：加入与样品含量相同的铁、钕底液，与样品含量接近的和铌标准系列溶液，与试样平行进行。
2实验结果与讨论
2.1溶解试剂的选择
    对于普通磁性材料,单一的盐酸或硝酸都能使其溶解。因合金中添加微量铌元素，在盐酸溶液中铌易形成铌酸沉淀，而氢氟酸是难溶金属常用的试剂，硝酸又具有氧化性，有文献报道〔3〕硝酸和氢氟酸混合对溶解铌及其合金特别有效。因此加入硝酸和氢氟酸进行溶解试验，试验结果表明磁性材料不适于用硝酸和氢氟酸溶解，因磁性材料中含有多种大量稀土元素，氢氟酸与稀土形成沉淀，故应选择稀硝酸溶解样品。磁性材料易溶于硝酸，硝酸用量过少，溶解不完全，且铌易水解沉淀，为防止水解加2.5mL硫酸（1+1），硝酸用量过多，铌强度降低，经硝酸用量溶解试验和重复测定放置试验，本方法选择加入10mL硝酸（1+1）和2.5mL硫酸（1+1）用于溶解和控制酸度。
2.2光谱干扰及多重谱线拟合（MSF）校正
    本实验采用多重谱线拟合（MSF）校正的方法，多元光谱拟合（multicomponet spectral fitting）它能把待测谱线从干扰谱线、背景及噪音中分离出来，成为纯净完整的检测峰。对铌269.706nm Nb 、309.418nm 和Nb313.07nm的样品谱图进行分析可知其谱线附近都存在铁、钕和钴的峰，对铌谱线存在不同程度的光谱干扰，当硼和镨含量大于1%时，对铌有一些干扰影响。
    本试验以2µg/mL的铌、1220µg/mL铁、520µg/mL的钕、40µg/mL的钴、20µg/mL的镨和20µg/mL的硼的溶液分别扫出各种元素的特征谱线峰形，以此建立MSF模式。当实际测量样品时，仪器根据已建立MSF模式分离出了铁、钴、钕、镨和硼的峰形，消除了铁、钴、钕、镨和硼对铌的谱线影响。
2.3工作曲线的线性相关系数
    将配制的系列标准溶液工作曲线进行测量，线性相关系数见表2。（a）是直接测定的线性相关系数，（b）是用MSF法扣除干扰后得到线性相关系数。

    从表2可以看出使用MSF方法后，线性相关系数提高，不能分析的谱线也可以进行分析。
2.4各谱线的检出限比较
    对铌谱线Nb309.418nm Nb313.07nm和 Nb269.706nm分别以水空白及铁钕溶液空白做试样重复测定11次，以各谱线测定结果的3倍标准偏差为检出限，结果如表3所示。

注：检出限1是水溶液做校准曲线，纯水做空白样品得到的检出限；检出限2是合成标准溶液做校准曲线，铁钕溶液空白做空白样品得到的检出限；检出限3是铁钕溶液空白做空白样品，并用MSF法扣除干扰后得到的检出限。
    从上表可知，三条谱线使用MSF模型后，在对背景和光谱干扰进行校正的同时，检出限降低，使用MSF模型的同时，测量结果的精密度提高。选择检出限、精密度最好的谱线Nb309.418nm为分析线。
2.5测定结果
    按分析方法对样品进行测量，并与参考值进行比对，结果见表4。

2.5加入回收试验
    按分析方法对样品进行加入回收试验，分析结果见表5。

3结论
    选用Nb309.418nm做测定磁性材料中的铌的分析线，并用MSF方法消除光谱干扰，可使测量的相对标准偏差控制在5.1%以内，使用MSF后，检出限降低，改善校正曲线的线性相关系数，分析精密度提高，应用于分析中获得满意结果。

参考文献:
〔1〕 韩长秀，冯尚彩.阻抑甲基红褪色光度法测定稀土矿石中痕量铌 [J].冶金分析，2005，25(1):49～51.
〔2〕国内理化检验标准汇编，化学部分（第2辑），钢铁及合金化学分析方法-氯磺酚S光度法测定铌，GB223.39-85上海材料研究所，1986.121～123
〔3〕刘信义，扩展通道法ICP-AES测定钢铁中Si、 P、 Nb、Ti[J].光谱学与光谱分析，1999，19(3):373.
〔4〕江海飞等 美国热电（中国）原子光谱质谱分析技术交流会论文集，2000年10月： 65～67
〔5〕吴辛友，童坚，佟伶等.稀有难溶金属分析中样品的分解方法[J].现代科学仪器，2000，69(2):6～8.