銅合金因為其獨(dú)特的材料特性，在工業(yè)生產(chǎn)、航空、航天領(lǐng)域廣泛使用。銅合金通常是一種共晶合金體。在目前的銅合金材質(zhì)中，其性能主要為Cu元素以及其他雜質(zhì)元素的含量所決定。因為Cu元素以及其他雜質(zhì)元素的含量以及性質(zhì)各異，所以在定量研究以及材料特性上也表現(xiàn)出較大的不同，因此對銅合金的雜質(zhì)元素測定具有重要意義。

      磷、硫元素具有較低的電離效率，會大大降低分析信號強(qiáng)度，導(dǎo)致單四極桿ICP-MS靈敏度不能滿足測試要求，且磷、硫元素易受干擾；而三重四極桿（ICP-MS/MS）擁有優(yōu)越的反應(yīng)池技術(shù)，使待測元素P在反應(yīng)池中進(jìn)行氧氣質(zhì)量轉(zhuǎn)移。因此，P+可以很高效地轉(zhuǎn)化成它們的氧化物離子PO+，可以通過測量這些產(chǎn)物離子測定P，從而避開了在原始質(zhì)量數(shù)m/z 31上的質(zhì)譜干擾。同理，S+可以高效地轉(zhuǎn)化成它們的氧化物離子SO+，避開了在原始質(zhì)量數(shù)m/z 32上的質(zhì)譜干擾，再配合雙四極桿模式，使干擾離子在進(jìn)入反應(yīng)池之間被第一級四極桿截留，從而消除對SO+的干擾。因此ICP-MS/MS使用氧氣質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式，能夠將待分析物與干擾物高效分離從而實(shí)現(xiàn)S、P元素的測定。

      本應(yīng)用中心對銅合金使用硝酸消解，采用ICP-MS/MS氧氣質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式測試銅合金中的P、S。通過對銅合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試分析，2種元素的測試值都在認(rèn)定值的不確定度范圍之內(nèi)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度與參考值基本一致。該方法可以實(shí)現(xiàn)銅合金樣品中P、S含量的穩(wěn)定測試分析。

關(guān)鍵詞：ICP-MS/MS、冶金、銅合金

實(shí)驗部分

儀器 

型號：EXPEC 7350型ICP-MS/MS

配置：EXPEC 7350 高基體高鹽進(jìn)樣系統(tǒng)

圖1 電感耦合等離子質(zhì)譜儀 

表1 電感耦合等離子質(zhì)譜儀檢測參數(shù)

試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

      試劑：優(yōu)級純硝酸；

      純水：18.2 MΩ·cm去離子水；

      標(biāo)準(zhǔn)溶液：磷、硫單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 μg/mL，國家有色金屬研究院。

樣品處理

      準(zhǔn)確稱取0.1000g （精確到0.00001g）Cu合金樣品于15 mL PFA Beaker中；依次加入2 mL硝酸放于150℃電熱板加熱，待其消解完全，統(tǒng)一用超純水定容至100 mL離心管，待上機(jī)測試。

標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

      在表2所示的濃度范圍內(nèi)，所有待測元素線性相關(guān)系數(shù)值均大于0.999。將全程序樣品空白連續(xù)分析11次，所得結(jié)果以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差稀釋倍數(shù)計算各元素檢出限，見表1。各元素測定質(zhì)量數(shù)、分析模式、線性相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)以R來衡量)也列于表1。

表1 測定元素質(zhì)量數(shù)、相關(guān)系數(shù)及檢出限

方法精密度

      將制備的7份平行樣進(jìn)行方法精密度測試，各元素精密度測試結(jié)果見表2，各元素的測定值的RSD值均優(yōu)于2.00%，表明該方法精密度良好。

表2 方法精密度 

實(shí)際樣品測試

表3 銅合金中元素含量測試結(jié)果（mg/kg）

結(jié)語

      采用ICP-MS/MS氧氣質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式測試銅合金中的P、S。通過對銅合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試分析，結(jié)果表明，P、S元素線性相關(guān)系數(shù)（R）均大于 0.999，儀器檢出限為0.03690~0.7480 μg/L，測試精密度優(yōu)于2.00%，2種元素的測試值都在認(rèn)定值的不確定度范圍之內(nèi)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度與參考值基本一致。本方法可以實(shí)現(xiàn)銅合金樣品中P、S含量的穩(wěn)定測試分析。

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• 附錄

設(shè)備與耗材方案

一、EXPEC 7350高基體高鹽進(jìn)樣系統(tǒng)配置詳情

二、試劑及標(biāo)準(zhǔn)品