GB/T ××××—××××
目 次
II前 言
11 范围
12 总则
13 稀土总量的测定 重量法
34 镁量的测定 EDTA容量法
55 碳量的测定 高频-红外吸收法
76 稀土杂质量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法(方法1)和电感耦合等离子体质谱法(方法2)
107 非稀土杂质量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法
前 言
本
标准
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由全国稀土标准化委员会(SAC/TC 229)归口。
本标准负责起草单位:包头稀土研究院、国家稀土产品质量监督检测中心。
本标准参加起草单位:北京有色金属研究总院、赣州有色冶金研究所、湖南稀土金属材料研究院、包头出入境检验检疫局。
本标准主要起草人:周凯红、龙旭东、郝茜、高励珍、金斯琴高娃、于亚辉、崔爱端、蒋天怡、赵长玉、袁利兵、刘鸿、黎英、钟道国、张立锋、张秀艳、张翼明、刘鹏宇、绍荣珍、刘冰。
镧镁合金化学
分析
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方法
警告——使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。
1 范围
本标准规定了镧镁合金中23种成分含量的测定方法。
本标准适用于镧镁合金中稀土总量、镁、碳、钇、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铝、钙、铜、铁、镍、硅量的测定。
2 总则
2.1 除非另有说明,在分析中仅使用确认的分析纯试剂;所用水为蒸馏水或去离子水或相当纯度的水,
应符合GB/T 6682的规定。
2.2 所用仪器均应在检定周期内,其性能应达到检定要求的技术参数指标;普通实验室仪器,包括滴定管、单标线容量瓶、单标线吸量管,应分别符合GB/T12805、GB/T12806和GB/T12808的规定。
3 稀土总量的测定 重量法
3.1 测定范围
稀土总量的测定范围为15.00%~30.00%。
3.2 方法原理
以盐酸溶解样品,氨水分离、脱硅和草酸盐沉淀分离镁、钙、铁、硅等杂质元素,于950℃高温炉中灼烧生成稀土氧化物,以镧对氧化镧换算成金属稀土总量。
3.3 试剂和材料
3.3.1 盐酸(ρ1.19g/mL)。
3.3.2 盐酸(1+1)。
3.3.3 过氧化氢(30%)。
3.3.4 氨水(1+1)。
3.3.5 氯化铵溶液:2g氯化铵(3.3.12)溶于100mL水中,以氨水(3.3.4)调至pH值9~10。
3.3.6 硝酸(ρ1.42g/mL)。
3.3.7 高氯酸(ρ1.67g/mL)。
3.3.8 盐酸(2+98)。
3.3.9 草酸溶液(100g/L)。
3.3.10 草酸溶液(20g/L)。
3.3.11 间甲酚紫溶液(1g/L,乙醇溶液)。
3.3.12 氯化铵。
3.3.13 精密pH试纸(0.5~5.0)。
3.3.14 广泛pH试纸(0~14)。
3.3.15 中速滤纸。
3.3.16 慢速滤纸。
3.4 仪器
3.4.1 分析天平 感量0.1mg。
3.4.2 高温炉 1000℃
3.4.3 铂金坩锅。
3.5 试样
将块状试样去掉表面氧化层,处理成屑状,取样后立即称量。
注:加工、处理试样时,确保试样清洁,防止污染。
3.6 分析步骤
3.6.1 试料
称取10g试样(3.5),精确至0.0001g。
3.6.2 测定数量
称取两份试料(3.6.1)进行平行测定,取其平均值。
3.6.3 测定
3.6.3.1 试料的溶解:将试料(3.6.1)置于300mL烧杯中,缓慢加入125mL浓盐酸(3.3.1)和1mL过氧化氢(3.3.3)加热溶解至完全,冷却至室温后移入250mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。
3.6.3.2 根据稀土总量的含量,按表1进行移取(如试样溶解不清,可干过滤后分取)。
表1
稀土总量含量/%
称样量/g
分取体积/mL
15.00~20.00
10
20
20.00~30.00
10
10
3.6.3.3 将移取的试液(3.6.3.2)移入300mL烧杯中,加热水至120mL,并加入2g 氯化铵(3.3.12),用氨水(3.3.4)调出少量沉淀后,并过量20mL〔此时pH值约9~10,以广泛pH试纸(3.3.14)检验〕,加1mL 过氧化氢(3.3.3),加热煮沸,取下,使pH值始终保持在约9~10〔以广泛pH试纸(3.3.14)检验〕。用中速滤纸(3.3.15)过滤,用氯化铵溶液(3.3.5)洗烧杯2~3次,洗沉淀7~8次,将滤纸取下放回原烧杯。
3.6.3.4 以20mL硝酸(3.3.6)和5mL高氯酸(3.3.7) 将滤纸破坏,冒烟至近干,用5mL盐酸(3.3.2)提取,并用少量水冲洗表面皿及杯壁,加热后,用中速滤纸(3.3.15)过滤,用热的盐酸(3.3.8)洗烧杯2~3次,洗沉淀7~8次,在滤液中加入2g 氯化铵(3.3.12),余下同3.6.3.3。
3.6.3.5 用20mL盐酸(3.3.2)、2mL过氧化氢(3.3.3)将滤纸破坏成纸浆,加热水至120mL,加25mL热的草酸溶液(3.3.9),加入2~3滴间甲酚紫溶液(3.3.11)使溶液呈红色,以氨水(3.3.4)调至溶液变为橙黄色〔以精密pH试纸(3.3.13)检验pH值1.8~2.0之间〕,保温放置2h,冷却,以慢速滤纸(3.3.16)过滤,用草酸溶液(3.3.10)洗烧杯2~3次,洗沉淀7~8次,取出沉淀放入事先已恒重的铂金坩埚中灰化,于950℃高温炉中灼烧40min,取出冷却至室温称量,计算。
3.7 结果计算
计算结果以质量分数w计,数值以百分含量(%)表示,按式(1)计算。
(1)
式中:
V1——试样溶液的总体积,单位为毫升(mL);
m1——沉淀与坩埚的质量,单位为克(g);
m2——空坩埚的质量,单位为克(g);
V2——分取试样溶液体积的数值,单位为毫升(mL);
m3——试料称取的质量,单位为克(g)
0.8527——氧化镧换算成金属镧的系数;
3.8 精密度
3.8.1 重复性
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表2数据采用线性内插法求得;超过表2中含量的测定值,其重复性限(r)用外推法计算求得。
表2
稀土总量质量分数/ %
重复性限(r)
13.37
0.27
22.35
0.29
28.06
0.32
注:重复性限(r)为2.8×Sr,Sr为重复性标准差。
3.8.2 允许差
实验室之间分析结果的差值应不大于表3所列允许差。
表3
稀土总量质量分数/ %
允许差 / %
15.00~20.00
0.30
20.00~30.00
0.40
3.9 质量保证和控制
每周用自制的控制标样(如有国家级或行业级标样时,应首先使用)校核一次本标准分析方法的有效性。当过程失控时,应找出原因,纠正错误,重新进行校核。
4 镁量的测定 EDTA容量法
4.1 测定范围
镁量的测定范围为70.00%~85.00%。
4.2 方法原理
试样以稀盐酸溶解,经氨水分离两次除镧,以三乙醇胺、硫化钠作掩蔽剂,铬黑T为指示剂,在pH=10时,用EDTA标准滴定溶液滴定钙、镁合量,用等离子光谱法或原子吸收光谱法测定钙含量,再从钙镁合量中扣除。
4.3 试剂和材料
4.3.1 盐酸(ρ 1.19g/mL)。
4.3.2 盐酸(1+1)。
4.3.3 氨水(ρ0.90g/mL)。
4.3.4 氨水(1+1)。
4.3.5 氯化铵溶液(20g/L):2g氯化铵(4.3.12)溶于100mL水中,以氨水(4.3.4)调至pH值9~10。
4.3.6 三乙醇胺(1+1)。
4.3.7 硫化钠(50g/L)。
4.3.8 无水乙醇 。
4.3.9 铬黑T指示剂:称取0.5g 铬黑T溶于100mL无水乙醇(4.3.8)中,使用前现配 。
4.3.10 氨性缓冲溶液:称取67.5g氯化铵(4.3.12)溶于水中,加570mL氨水(4.3.3),用水稀释至1L,混匀(pH≈10)
4.3.11 EDTA标准溶液[c(EDTA)≈0.010moL/L] (用等浓度的基准锌标液标定后,确定EDTA标准溶液的浓度)。
4.3.12 氯化铵。
4.3.13 盐酸羟胺。
4.3.14 广泛pH试纸(1~14)。
4.3.15 中速滤纸。
4.4 仪器
4.4.1 分析天平:感量0.1mg 。
4.4.2 电感耦合等离子体原子发射光谱仪或原子吸收光谱仪,配有钙空心阴极灯。
4.4.3 滴定管,容量25mL,其他均为普通实验室仪器 。
4.5 试样
将块状试样去掉表面氧化层,处理成屑状,取样后立即称量。
注:加工、处理试样时,确保试样清洁,防止污染。
4.6 分析步骤
4.6.1 试料
称取2.5g试样(4.5),精确到0.0001g。
4.6.2 测定数量
称取两份试料(4.6.1)进行平行测定,取其平均值。
4.6.3 空白试验
随同试料(4.6.1)做空白试验。
4.6.4 测定
4.6.4.1 试料的溶解:于试料(4.6.1)中缓慢加入40mL盐酸(4.3.2) 加热溶解至完全,冷却至室温后移入250mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。
4.6.4.2 移取25mL试液(4.6.4.1)于250mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。
4.6.4.3 一次氨水分离:移取10mL试液于300 mL烧杯中,加入2 g氯化銨(4.3.12),50mL水,加热至沸,以氨水(4.3.4)调至pH≈7〔以广泛pH试纸(4.3.14)检验〕,并过量15mL,加热至沸,取下稍冷。用中速滤纸(4.3.15)过滤,滤液接于400mL烧杯中,用热氯化铵溶液(4.3.5)洗烧杯2~3次,洗沉淀4~5次,沉淀放于原300mL烧杯中。
4.6.4.4 两次氨水分离:于上述300mL烧杯中加入50mL水、10mL盐酸(4.3.2),加热溶解沉淀并将滤纸搅碎,加入2g氯化铵(4.3.12),余下同(4.6.4.3)。
4.6.4.5 两次滤液合并:滤液(4.6.4.4)与第一次滤液(4.6.4.3)合并。
4.6.4.6 钙镁合量的滴定:滤液(4.6.4.5)中加入少许盐酸羟胺(4.3.13),5mL三乙醇胺(4.3.6),5mL硫化钠(4.3.7),10mL氨性缓冲溶液(4.3.10), 2~3滴铬黑T指示剂(4.3.9),用EDTA标准滴定溶液(4.3.11)滴定溶液由酒红色变为纯兰色即为终点。
4.6.4.7 钙干扰量的扣除:使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪或原子吸收光谱仪(4.4.2)测定(4.6.4.1)中钙量,反算出(4.6.4.6)中的钙量需消耗EDTA标准滴定溶液体积加以扣除。
4.7 结果计算
计算结果以质量分数w计,数值以百分含量(%)表示,按式(2)、(3)计算。
(2)
(3)
式中:
V1——滴定试样溶液消耗EDTA标准滴定溶液体积的数值,单位为毫升(mL);
V2——试样溶液总体积的数值,单位为毫升(mL);
V3——分取试样溶液体积的数值,单位为毫升(mL);
V4——使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪或原子吸收光谱仪(4.4.2)测得(4.6.4.1)中钙量反算(4.6.4.6)中的钙量需消耗EDTA标准滴定溶液体积的数值,单位为毫升(mL);
C——EDTA标准溶液的浓度,单位为摩尔每升(moL/L);
M1——镁的原子量,单位为克每摩尔(g/moL);
M2——钙的原子量,单位为克每摩尔(g/moL);
m——试料质量,单位为克(g);
Ca%——使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪或原子吸收光谱仪(4.4.2)测得(4.6.4.1)中钙量,单位为克(g);
4.8 精密度
4.8.1 重复性
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表4数据采用线性内插法求得;超过表4中含量的测定值,其重复性限(r)用外推法计算求得。
表4
镁量质量分数/ %
重复性限(r)
86.88
0.70
76.16
0.42
69.28
0.43
注:重复性限(r)为2.8×Sr,Sr为重复性标准差。
4.8.2 允许差
实验室之间分析结果的差值应不大于表5所列允许差。
表5
镁量质量分数/ %
允许差 / %
70~75
0.50
75~85
0.70
4.9 质量保证和控制
每周用自制的控制标样(如有国家级或行业级标样时,应首先使用)校核一次本标准分析方法的有效性。当过程失控时,应找出原因,纠正错误,重新进行校核。
5 碳量的测定 高频-红外吸收法
5.1 测定范围
碳量的测定范围为0.010%~0.30%。
5.2 方法原理
试料在助熔剂存在下,于高频感应炉内,氧气氛中高频燃烧,碳呈二氧化碳释出,以红外线吸收器测定。
5.3 试剂和材料
5.3.1 钨助熔剂。(C<0.0008%)
5.3.2 碳硫坩埚(经1100℃灼烧1h)。
5.3.3 标准样品:在含碳量0.0050%~1.00%范围内选择三个合适的标样。
5.3.4 氧气(≥99%)。
5.4 仪器
高频-红外碳硫仪(检测器灵敏度:0.001µg/g)
5.5 试样
制成屑状或剪成小块。
注:加工、处理试样时,确保试样清洁,防止污染。
5.6 分析步骤
5.6.1 试料
称取试料0.15~0.25g,精确至0.001g,加入事先称有1.5g均匀平铺的钨助熔剂(5.3.1)的坩埚(5.3.2)中。
5.6.2 测定数量
称取两份试料(5.6.1)进行平行测定,取其平均值。
5.6.3 空白校正
5.6.3.1 打开高频炉,将坩锅(5.3.2)置于坩锅架上,测碳时,将坩锅支架置于燃烧管内。
5.6.3.2 高频燃烧,显示空白值,重复测定3~5次,其碳结果的平均空白值<0.0005%,方可进行下步测定。
5.6.4 校正仪器
称取标样(5.3.3)三份,按(5.6.5)操作方法校正仪器。
5.6.5 测定
5.6.5.1 打开高频炉,将坩埚(5.3.2)置于坩埚架上,测碳时,将坩埚支架置于燃烧管内。
5.6.5.2 坩埚架上升,坩埚(5.3.2)脱气,测碳时,高频燃烧。由仪器显示分析结果。(如仪器不能自动显示分析结果按5.7进行结果计算)。
5.7 结果计算
计算结果以质量分数w计,数值以百分含量(%)表示,按式(4)计算。
(4)
式中:
C1——空白试验碳含量,单位为百分数(%);
C2——测定后的碳含量,单位为百分数(%);
——助熔剂量与实际称样量的比值。
5.8 精密度
5.8.1 重复性
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表6数据采用线性内插法外推求得;超过表6中含量的测定值,其重复性限(r)用外推法计算求得。
表6
碳量质量分数/ %
重复性限(r)
0.0055
0.0017
0.0369
0.0045
0.0487
0.0045
注:重复性限(r)为2.8×Sr,Sr为重复性标准差。
5.8.2 允许差
实验室之间分析结果的差值应不大于表7所列允许差。
表7
碳量质量分数/ %
允许差 / %
0.01~0.05
0.0050
0.05~0.30
0.010
5.9 质量保证和控制
每周用自制的控制标样(如有国家级或行业级标样时,应首先使用)校核一次本标准分析方法的有效性。当过程失控时,应找出原因,纠正错误,重新进行校核。
6 稀土杂质量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法(方法1)和电感耦合等离子体质谱法(方法2)
6.1 方法一 电感耦合等离子体原子发射光谱法
6.1.1 测定范围
钇、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥量的测定范围0.010~0.250%。
6.1.2 方法原理
试样以盐酸溶解,在稀盐酸介质中,直接以氩等离子体光源激发,进行光谱测定,以基体匹配法校正基体对测定的影响。
6.1.3 试剂和材料
6.1.3.1 过氧化氢(30%)。
6.1.3.2 盐酸(1+1)。
6.1.3.3 硝酸(1+1)。
6.1.3.4 盐酸(1+19)。
6.1.3.5 镧标准贮存溶液:称取2.3460g经950℃灼烧1h的氧化镧(REO>99.5%, La2O3/REO>99.99%)置于100mL烧杯中,加入20mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,冷却至室温,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含20mg镧。
6.1.3.6 镁标准贮存溶液:称取3.3163g经900℃灼烧1h的氧化镁(>99.99%)置于100mL烧杯中,加入20mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,冷却至室温,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含20mg镁。
6.1.3.7 铈标准贮存溶液:称取0.1228g经950℃灼烧1h的氧化铈(REO>99.5%,CeO2/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.1.3.3),加2mL过氧化氢(6.1.3.1),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铈。
6.1.3.8 镨标准贮存溶液:称取0.1208g经950℃灼烧1h的氧化镨(REO>99.5%,Pr6O11/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热溶解至清,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镨。
6.1.3.9 钕标准贮存溶液:称取0.1167g经950℃灼烧1h的氧化钕(REO>99.5%,Nd2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钕。
6.1.3.10 钐标准贮存溶液:称取0.1160g经950℃灼烧1h的氧化钐(REO>99.5%,Sm2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钐。
6.1.3.11 铕标准贮存溶液:称取0.1158g经950℃灼烧1h的氧化铕(REO>99.5%,Eu2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铕。
6.1.3.12 钆标准贮存溶液:称取0.1153g经950℃灼烧1h的氧化钆(REO>99.5%, Gd2O3/REO>99.99%)置于100mL烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,冷却至室温,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钆。
6.1.3.13 铽标准贮存溶液:称取0.1176g经950℃灼烧1h的氧化铽(REO>99.5%,Tb4O7/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铽。
6.1.3.14 镝标准贮存溶液:称取0.1148g经950℃灼烧1h的氧化镝(REO>99.5%,Dy2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镝。
6.1.3.15 钬标准贮存溶液:称取0.1145g经950℃灼烧1h的氧化钬(REO>99.5%,Ho2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钬。
6.1.3.16 铒标准贮存溶液:称取0.1144g经950℃灼烧1h的氧化铒(REO>99.5%,Er2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铒。
6.1.3.17 铥标准贮存溶液:称取0.1142g经950℃灼烧1h的氧化铥(REO>99.5%,Tm2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铥。
6.1.3.18 镱标准贮存溶液:称取0.1139g经950℃灼烧1h的氧化镱(REO>99.5%,Yb2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镱。
6.1.3.19 镥标准贮存溶液:称取0.1137g经950℃灼烧1h的氧化镥(REO>99.5%,Lu2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镥。
6.1.3.20 钇标准贮存溶液:称取0.1270g经950℃灼烧1h的氧化钇(REO>99.5%,Y2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL盐酸(6.1.3.2),低温加热溶解完全,取下冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钇。
6.1.3.21 混合稀土标准溶液:分别移取5.00mL标准贮存溶液(6.1.3.7~6.1.3.20)移入100mL容量瓶中,用盐酸(6.1.3.4)稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含50µg各稀土。
6.1.3.22 氩气(>99.99%)。
6.1.4 仪器
电感耦合等离子体原子发射光谱仪:倒数线色散率不大于0.26nm/mm(一级光谱)。
6.1.5 试样
将块状试样去掉表面氧化层,处理成屑状,取样后立即称量。
注:加工、处理试样时,确保试样清洁,防止污染。
6.1.6 分析步骤
6.1.6.1 试料
称取2g试样(6.1.5),精确至0.0001g。
6.1.6.2 测定数量
称取两份试料(6.1.6.1)进行平行测定,取其平均值。
6.1.6.3 空白试验
随同试料(6.1.6.1)做空白试验。
6.1.6.4 分析试液的制备
将试料(6.1.6.1)置于100mL烧杯中,加40mL盐酸(6.1.3.2),滴加过氧化氢(6.1.3.1),低温加热至溶解完全,冷却至室温,移入100mL容量瓶中用水稀释至刻度,混匀。移取10mL于100mL容量瓶中,用盐酸(6.1.3.4)稀释至刻度,混匀。
6.1.6.5 标准溶液系列的配制
将标准贮存溶液(6.1.3.5、6.1.3.6、6.1.3.21)按表2分别移入5个200mL容量瓶中,用盐酸(6.1.3.4)稀释至刻度,混匀,制得标准系列溶液,各元素质量浓度见表8。
表8
标液标号
各元素质量浓度/(μg/mL)
La
Mg
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
1
400
1600
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2
400
1600
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
400
1600
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
4
400
1600
2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
5
400
1600
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
标液标号
各元素质量浓度/(μg/mL)
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Y
1
400
1600
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2
400
1600
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
400
1600
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
4
400
1600
2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
5
400
1600
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
6.1.6.6 测定
6.1.6.6.1 推荐分析线见表9。
表9
元素
分析线/ nm
元素
分析线/ nm
Ce
413.380 413.764
Dy
353.170
Pr
417.942 390.844
Ho
345.600
Nd
401.225 430.358
Er
337.271
Sm
446.734 359.260
Tm
313.126
Eu
381.965
Yb
328.937
Gd
354.936 342.247
Lu
261.542
Tb
350.917
Y
371.029
6.1.6.6.2 将分析试液(6.1.6.4)、空白试液(6.1.6.3)与标准系列溶液(6.1.6.5)同时进行氩等离子体光谱测定。
6.1.7 结果计算
计算结果以质量分数w计,数值以百分含量(%)表示,按式(5)计算。
(5)
式中: C——自工作曲线上查得被测稀土元素的浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);
C0——自工作曲线上查得被测稀土元素空白的浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);
V0——试液总体积,单位为毫升(mL);
V2——分析试液体积,单位为毫升(mL);
m——试料的质量,单位为克(g);
V1——分取试液体积,单位为毫升(mL)。
6.1.8 精密度
6.1.8.1 重复性
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表10数据采用线性内插法求得;超过表10中含量的测定值,其重复性限(r)用外推法计算求得。
表10
元素
质量分数 / %
重复性限(r)/ %
元素
质量分数 / %
重复性限(r)/ %
Ce
Dy
Pr
Ho
Nd
Er
Sm
Tm
Eu
Yb
Gd
Lu
Tb
Y
注:重复性限(r)为2.8×Sr,Sr为重复性标准差。
6.1.8.2 允许差
实验室之间分析结果的差值应不大于表11所列允许差。
表11
稀土元素
质量分数/%
允许差/%
稀土元素
质量分数/%
允许差/%
6.1.9 质量控制和保证
每周用自制的控制标样(如有国家级或行业级标样时,应首先使用)校核一次本标准分析方法的有效性。当过程失控时,应找出原因,纠正错误,重新进行校核。
6.2 方法二 电感耦合等离子体质谱法
6.2.1 测定范围
钇、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥量的测定范围为0.0010~0.10%。
6.2.2 方法原理
试样以硝酸溶解,过氧化氢助溶,以铯为内标在等离子质谱仪上测定。
6.2.3 试剂和材料
6.2.3.1 硝酸(ρ1.42g/mL,优级纯)。
6.2.3.2 硝酸(1+1,优级纯)。
6.2.3.3 过氧化氢(30%,优级纯)。
6.2.3.4 盐酸(ρ 1.19g/mL,优级纯)。
6.2.3.5 盐酸(1+11,优级纯)。
6.2.3.6 铈标准贮存溶液:称取0.1228g经950℃灼烧1 h的氧化铈(REO>99.5%,CeO2/REO>99.99%)。
6.2.3.7 >99.99%)于100mL烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),2mL过氧化氢(6.2.3.3),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铈。
6.2.3.8 镨标准贮存溶液:称取0.1208g经950℃灼烧1 h的氧化镨(REO>99.5%,Pr6O11/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镨。
6.2.3.9 钕标准贮存溶液:称取0.1167g经950℃灼烧1h的氧化钕(REO>99.5%,Nd2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钕。
6.2.3.10 钐标准贮存溶液:称取0.1160g经950℃灼烧1h的氧化钐(REO>99.5%,Sm2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钐。
6.2.3.11 铕标准贮存溶液:称取0.1158g经950℃灼烧1h的氧化铕(REO>99.5%,Eu2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铕。
6.2.3.12 钆标准贮存溶液:称取0.1156g经950℃灼烧1h的氧化钆(REO>99.5%,Gd2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钆。
6.2.3.13 铽标准贮存溶液:称取0.1176g经950℃灼烧1h的氧化铽(REO>99.5%,Tb4O7/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),加2mL过氧化氢(6.2.3.3),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铽。
6.2.3.14 镝标准贮存溶液:称取0.1148g经950℃灼烧1h的氧化镝(REO>99.5%,Dy2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镝。
6.2.3.15 钬标准贮存溶液:称取0.1145g经950℃灼烧1h的氧化钬(REO>99.5%,Ho2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钬。
6.2.3.16 铒标准贮存溶液:称取0.1144g经950℃灼烧1h的氧化铒(REO>99.5%,Er2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铒。
6.2.3.17 铥标准贮存溶液:称取0.1142g经950℃灼烧1h的氧化铥(REO>99.5%,Tm2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg铥。
6.2.3.18 镱标准贮存溶液:称取0.1169g经950℃灼烧1h的氧化镱(REO>99.5%,Yb2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),加2mL过氧化氢(6.2.3.3),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镱。
6.2.3.19 镥标准贮存溶液:称取0.1167g经950℃灼烧1h的氧化镥(REO>99.5%,Lu2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg镥。
6.2.3.20 钇标准贮存溶液:称取0.1270经950℃灼烧1h的氧化钇(REO>99.5%,Y2O3/REO>99.99%)置于100mL 烧杯中,加10mL硝酸(6.2.3.2),加2mL过氧化氢(6.2.3.3),低温加热至溶解完全,取下冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1000µg钇。
6.2.3.21 混合稀土标准溶液:分别移取1mL单一稀土标准贮存溶液(6.2.3.6~6.2.3.19)于1000mL容量瓶中,加入2mL硝酸(6.2.3.2),以水稀释至刻度,混匀。此时溶液中各含混合稀土浓度为1ug/mL。
6.2.3.22 铯内标贮存溶液:称取1.3611g在110℃烘干的优级纯硫酸铯,溶于水中,移入1000 mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1 mL含1000 ug铯。
6.2.3.23 铑内标贮存溶液:称取192.80g氯铑酸铵,溶于盐酸(6.2.3.5)中,并用此酸溶液定容于50mL容量瓶中。此溶液1 mL含1000 ug铑。(或去国家标准物质中心购买:1mg/mL)。
6.2.3.24 铊内标贮存溶液:称取1.6060g硝酸铊(优级纯),溶于水中,移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1 mL含1000 ug铊。
6.2.3.25 铟内标贮存溶液:称取1.0000g金属铟(优级纯),加热溶解于10mL盐酸(6.2.3.4)后移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1 mL含1000 ug铟。
6.2.3.26 混合内标溶液:分别移取、铑、铊和铟标准贮存溶液(6.2.3.21~6.2.3.24)1.00mL于同一1000mL 容量瓶中,加10mL 硝酸(6.2.3.1),以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含铑、铟、铯和铊各1μg。
6.2.4 仪器
6.2.4.1 天平:感量0.1mg。
6.2.4.2 等离子体质谱仪。质量分辨率优于0.8±0.1(amu)。
6.2.5 试样
将块状试样去掉表面氧化层,处理成屑状,取样后立即称量。
注:加工、处理试样时,确保试样清洁,防止污染。
6.2.6 分析步骤
6.2.6.1 试料
按表12称取试样(6.2.5),精确至0.0001g。
表12 称样量及移取倍数
稀土含量范围/%
称样量/g
总体积/mL
移取体积/mL
定容体积/mL
0.0010—0.020
0.2
100
5
100
0.020—0.10
0.2
100
2
100
6.2.6.2 测定数量
称取两份试料(6.2.6.1)进行平行测定,取其平均值。
6.2.6.3 空白试验
随同试料(6.2.6.1)做空白试验。
6.2.6.4 测定
6.2.6.4.1 试料的溶解:于盛有试样的50mL烧杯中,加入4mL硝酸(6.2.3.1),加热溶解至完全〔不清时,可加入1滴过氧化氢(6.2.3.3)〕,冷却至室温后移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。
6.2.6.4.2 待测溶液的制备:按表10移取试液(6.2.6.4.1)于100mL容量瓶中,加入1.0mL混合内标溶液(6.2.3.25),补加2mL硝酸(6.2.3.1),以水稀释至刻度,混匀。
6.2.6.5 工作曲线的配制
按表11移取适量混合稀土标准溶液(6.2.3.20)和混合内标溶液(6.2.3.25),配制成工作曲线系列,加入适量硝酸使溶液酸度保持在1%,该标准系列见表13。
表13 标准系列
标准系列名称
混合稀土浓度/ng/mL
混合内标浓度/ ng/mL
标一
0.0
10.0
标二
5.0
10.0
标三
10.0
10.0
标四
20.0
10.0
标五
50.0
10.0
6.2.6.6 测量:设置仪器最佳测量条件,以水调零,按浓度从低到高的顺序,依次测定工作曲线系列溶液中稀土杂质的浓度。以工作曲线系列每一溶液的强度为纵坐标,浓度为横坐标,分别绘制稀土杂质的工作曲线。
在相同条件下,测定试样溶液(包括空白和标准物质)稀土杂质的强度。从工作曲线上分别查出其相应稀土杂质的浓度。
6.2.7 结果计算
计算结果以质量分数w计,数值以百分含量(%)表示,按式(6)计算。
(6)
式中:
C1——试液中待测稀土元素的浓度,单位为纳克每毫升(ng/mL);
C0——随同试样空白中待测稀土元素的浓度,单位为纳克每毫升(ng/mL);
V——试液总体积,单位为毫升(mL);
V1——试液测定的体积,单位为毫升(mL);
V2——试液移取的体积,单位为毫升(mL);
m0——试料的质量,单位为克(g);
6.2.8 精密度
6.2.8.1 重复性
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表14数据采用线性内插法求得;超过表14中含量的测定值,其重复性限(r)用外推法计算求得。
表14
元素
质量分数/%
重复性限(r)/%
元素
质量分数/%
重复性限(r)/%
铈
0.011
0.0019
钆
0.0045
0.0004
0.022
0.0048
0.0082
0.0004
0.032
0.0064
0.011
0.0308
注:重复性限(r)为2.8×Sr,Sr为重复性标准差。
6.2.8.2 允许差
实验室之间分析结果的差值应不大于表15所列允许差。
表15
元素
质量分数/%
允许差//%
元素
质量分数/%
允许差//%
铈
镝
镨
钬
钕
铒
钐
铥
铕
镱
钆
镥
铽
钇
6.2.9 质量保证和控制
每周用自制的控制标样(如有国家级或行业级标样时,应首先使用)校核一次本标准分析方法的有效性。当过程失控时,应找出原因,纠正错误,重新进行校核。
7 非稀土杂质量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法
7.1 测定范围
铝、钙、铜、铁、镍和硅量的测定范围为0.0050%~0.50%。
7.2 原理
试料用硝酸溶解后,进行氩等离子光谱法测定;采用准基体匹配法校正基体影响。
7.3 试剂和材料
7.3.1 硝酸(1+1)。
7.3.2 盐酸(1+1)。
7.3.3 硫酸(1+1)。
7.3.4 铝标准贮存溶液:准确称取1.0000g金属铝(≥99.99%)于300mL烧杯中,加入20mL水,加入3g氢氧化钠,待其溶解完全后用盐酸(7.3.2)慢慢中和至出现沉淀,并过量20mL,加热使其溶解并不断搅拌,冷却后将溶液移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1mg铝。
7.3.5 钙标准贮存溶液:称取2.4971g经110oC烘干的无水碳酸钙(≥99.99%)于200mL烧杯中, 加40mL盐酸(7.3.2)溶解,煮沸以除尽二氧化碳。冷却至室温,溶液移入1000mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1mg钙。
7.3.6 铜标准贮存溶液:准确称取1.0000g金属铜(≥99.99%),加入20mL硝酸(7.3.1),低温加热溶解并蒸发至近干,再加入10mL硫酸(7.3.3),小心继续蒸发至冒白烟,冷却后加水浸取,待盐类全部溶解,冷却后将溶液移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1mg铜。
7.3.7 铁标准贮存溶液:称取 1.0000g铁(≥99.99%)于150mL烧杯中,加30mL盐酸(7.3.2)低温加热至完全溶解,冷却至室温。移入1000mL容量瓶中用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1mg 铁。
7.3.8 镍标准贮存溶液:准确称取1.0000g金属镍(≥99.99%)于烧杯中,加入15mL硝酸(7.3.1),在水浴上加热溶解,然后加入2mL硫酸(7.3.3),继续加热蒸干直至硫酸白烟冒尽,取下冷却,加入150mL水和5mL硫酸(7.3.3)浸出,加热使盐类溶解,冷却后将溶液移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1mg镍。
7.3.9 硅标准贮存溶液:称取2.1394g二氧化硅(≥99.99%)于铂坩埚中,加入10g碳酸钠-碳酸钾混合熔剂,混匀,在喷灯上熔融至清亮,再灼烧10min。冷却后用热水浸取,加热至溶液澄清,冷却后移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含1mg硅。
7.3.10 混合标准溶液:分别移取铝标准贮存溶液(7.3.4)、钙标准贮存溶液(7.3.5)、铜标准贮存溶液(7.3.6)、铁标准贮存溶液(7.3.7)、镍标准贮存溶液(7.3.8)和硅标准贮存溶液(7.3.9)各10mL于100mL容量瓶中,加入10mL硝酸(7.3.1)以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含以上元素各100μg/mL。
7.3.11 镧基体贮存溶液:称取7.3298g氧化镧(≥99.99%)于200mL烧杯中,加入50mL硝酸(7.3.1),加热溶解至清,冷却后移入250mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含25mg镧。
7.3.12 镁基体贮存溶液:称取6.2500g镁(≥99.99%)于300mL烧杯中,加入50mL水,分次加入100mL硝酸(7.3.1),加热溶解至清,冷却后移入50mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含25mg镁。
7.3.13 氩气(≥99.99%)。
7.4 仪器
7.4.1 电感耦合等离子体光谱仪,分辨率<0.006nm(200nm处)。
7.4.2 光源:氩等离子体光源。
7.5 试样
将块状试样去掉表面氧化层,处理成屑状,取样后立即称量。
注:加工、处理试样时,确保试样清洁,防止污染。
7.6 分析步骤
7.6.1 试料
称取1g试样(7.5),精确至0.0001g。
7.6.2 测定数量
称取两份试料(7.6.1)进行平行测定,取其平均值。
7.6.3 空白试验
随同试料(7.6.1)做空白试验。
7.6.4 测定
7.6.4.1 分析试液的制备
将试料(7.6.1)置于200 mL烧杯中,加入50mL水,分次加入25mL硝酸(7.3.1),待剧烈反应后,加热溶解至清。冷却后移入200 mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。
7.6.4.2 标准系列溶液的配制
7.6.4.2.1 样品标准系列溶液的配制
分别移取0mL、0.50mL、1.00 mL、3.00 mL、10.00 mL、25.00mL混合标准溶液(7.3.10)于6个100 mL容量瓶中,再加入5.00mL镧基体贮存溶液(7.3.11)和15.00mL镁基体贮存溶液(7.3.12),以水稀释至刻度,混匀。此标准系列溶液中被测元素的浓度分别为0μg/mL、0.5 μg/mL、1μg/mL、3μg/mL、10 μg/mL、25μg/mL。
7.6.4.2.2 空白标准系列溶液的配制
分别移取0mL、0.50mL和1.00 mL混合标准溶液(7.3.10)于3个100 mL容量瓶中,加入10mL硝酸(7.3.1),以水稀释至刻度,混匀。此标准系列溶液中被测元素的浓度分别为0μg/mL、0.5 μg/mL、1μg/mL。
7.6.4.3 测量
7.6.4.3.1 推荐分析线见表16。
表16
元素
谱线/ nm
元素
谱线/ nm
Al
237.312、167.019
Fe
238.204、234.350
Ca
396.847、393.366
Ni
216.555、231.604
Cu
327.395、324.754
Si
251.432、212.412
7.6.4.3.2 将分析试液(7.6.4.1)与标准系列溶液(7.6.4.2)同时进行氩等离子体光谱测定。
7.7 结果计算
计算结果以质量分数w计,数值以百分含量(%)表示,按式(7)计算。
(7)
式中:
C——自工作曲线上查得分析试液(7.6.4.1)中待测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);
C0——自工作曲线上查得空白溶液中待测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL)