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PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質譜儀測定高純銅中14種雜質元素

純銅具有優異的導電性、導熱性、抗磁性、高塑性、耐蝕性等性能，可用于制造電線電纜、羅盤、航空儀表等。工業純銅中常含有微量的Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等雜質元素，會大大降低銅的導電導熱性能。

鋼研納克采用PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質譜儀，建立了純銅雜質元素檢測方案。該方案選用基體匹配和內標校正法克服純銅基體效應，通過碰撞池來消除多原子離子干擾，建立起對純銅中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14種元素的檢測分析方法。

圖1：純銅電芯

樣品制備與前處理

樣品前處理方法參考標準《GB/T 5121.28-2021銅及銅合金化學分析方法 第28部分：鉻、鐵、錳、鈷、鎳、鋅、砷、硒、銀、鎘、錫、銻、碲、鉛和鉍含量的測定 電感耦合等離子體質譜法》，本實驗經過一定改進后形成了本方法。

稱取一定量純銅樣品于聚四氟乙烯燒杯中，加入硝酸加熱消解后，將溶液轉移至50ml塑料容量瓶，加入內標，定容搖勻。同等條件做空白。待分析。

稱取相同質量的純銅標準品，經與樣品相同步驟前處理后作為基體溶液加入到標準溶液中， 再加入內標后定容。內標元素根據各元素質量數分別選擇45Sc、103Rh、187Re。

在測試過程中，待測元素受干擾較為嚴重，因此選用基體匹配和內標校正法克服基體效應，開啟碰撞氣利用動能歧視原理來消除干擾。

圖2：純銅樣品

待測元素同位素質量數選擇

在測定中，從“質譜干擾”和“同位素豐度”兩方面考慮選出各元素的最佳質量數。

表1 待測元素質量數選擇表

結果與討論

1、                      待測元素譜圖和工作曲線

按照儀器設定的工作條件對標準溶液系列進行測定，以待測元素質量濃度為橫坐標，強度為縱坐標，繪制校準曲線，見表2。部分代表性元素工作曲線如下圖3~圖7。

表2 待測元素標準曲線濃度表

圖3： Mn工作曲線

圖4： Zn工作曲線

圖5： Ag工作曲線

圖6： Cd工作曲線

圖7： Pb工作曲線

2、                      檢測結果、方法檢出限和精密度

以下結果是在重復性條件下獲得的兩次獨立測試結果的測定值，計算其平均值。根據GB/T 5121.28-2021，在該平均值范圍內兩個測試結果的絕對差值均未超過重復性限(r)規定，符合標準中的精密度要求。測定樣品加標結果，各元素回收率均在90%~110%之間。結果見表3。

表3 樣品檢測結果和加標測定結果表

*：該值低于工作曲線zd點，作為參考結果。

結論

采用PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質譜儀同時測定純銅中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14種元素，方法簡單，分析結果準確可靠，測定結果穩定，加標回收良好，適用于高純銅中雜質元素含量的測定。