技术特点
加标回收
基体匹配
难电离元素分析
碳化硼具有高温耐磨性能、耐腐蚀性能、优异的热稳定性能，可以吸收中子而不形成任何放射性同位素，其与铝粉混合制备而成的B4C/Al铝基复合材料，作为中子屏蔽材料，在核工业中广泛使用。硼的含量对其屏蔽性能起决定性的作用，工业生产制备过程中对碳化硼中各元素含量具有严格的技术要求，因此，碳化硼中元素检测具有重要意义。
由于碳化硼的耐腐蚀性能，其溶解存在很大的困难，国标中采用碱溶法，容易造成基体效应，不利于杂质元素的测定。另外，B为难电离的非金属元素，消解过程中易损失。本文采用氢氟酸、硫酸、硝酸等混合酸对碳化硼进行微波消解，随后用ICP-5000及耐氢氟酸进样系统对样品中B、Cu、Fe、Mg、Mn、Ti、Zn元素进行测定，并进行了加标回收试验。
样品前处理
准确称取0.1g(至0.0001g)粉末样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入一定量混合酸，静止一段时间，待反应停止后，加盖密封，置于微波消解仪内，以一定的升温程序进行微波消解，程序结束后，冷却，转移至塑料瓶中，加水至100g，待测。
仪器配置
仪器：ICP-5000等离子体原子发射光谱仪；
分析参数见表1。
表1 ICP-5000的仪器条件
参 数 | 设 置 |
RF功率 | 1150 w |
冷却气 | 12 L/min |
辅助气 | 1.00 L/min |
雾化气 | 0.60 L/min |
进样泵速 | 50 rpm |
冲洗泵速 | 100 rpm |
观测方式 | 垂直 |
观测高度 | 12mm |
分析时间 | 长波10 s，短波15s智能积分 |
标准溶液的配置
采用与样品一致的试剂配制标准溶液，进行基体匹配，标准溶液配制梯度见表2。线性相关系数均大于0.999。
表2各元素的标准溶度配制梯度
溶液编号 | 元素名称 | 标准溶液浓度（μg/mL） |
1 | B、Cu、Fe、Mg、Mn、Ti、Zn | 0\1.0\2.0\5.0 |
检出限
按样品空白连续11次测定的3倍SD计算元素的检出限(LOD)，结果列于表3。
表3 元素的检出限
元素波长(nm) | LOD（μg/L） |
Al 396.1 | 5.4 |
B 249.7 | 1.8 |
Cu 324.7 | 2.1 |
Fe 259.9 | 1.2 |
Mg 279.5 | 0.09 |
Mn 257.6 | 2.1 |
Ti 336.1 | 1.2 |
Zn 213.8 | 2.1 |
方法精密度
采用ICP-5000测定碳化硼样品，取3次平行处理，测量结果见表4。
测量次数 | Al | B | Cu | Fe | Mg | Mn | Ti | Zn |
1 | 75.9 | 19.7 | 0.0632 | 0.0776 | ND | 0.0013 | 0.0020 | 0.0082 |
2 | 75.5 | 20.3 | 0.0665 | 0.0745 | ND | 0.0014 | 0.0020 | 0.0083 |
3 | 74.7 | 20.7 | 0.0661 | 0.0776 | ND | 0.0013 | 0.0019 | 0.0082 |
平均值 | 75.4 | 20.2 | 0.0653 | 0.0766 | —— | 0.0013 | 0.0020 | 0.0082 |
RSD% | 0.81 | 2.48 | 2.76 | 2.34 | —— | 2.79 | 2.46 | 0.82 |
加标回收率
消解前在样品中加入一定量标准溶液，进行加标回收试验，加标回收率见表5所示。
元素 | 加标前（mg/kg） | 加标量（mg/kg） | 加标后（mg/kg） | 加标回收率（%） |
Cu | 0.6273 | 0.5 | 1.1172 | 98.0 |
Fe | 0.7627 | 0.5 | 1.2672 | 100.9 |
Mg | ND | 0.5 | 0.4920 | 94.7 |
Mn | 0.0027 | 0.5 | 0.4864 | 96.7 |
Ti | 0.0377 | 0.5 | 0.5381 | 100.1 |
Zn | 0.1050 | 0.5 | 0.5870 | 96.4 |
结论
本文采用ICP-5000测定碳化硼中Al、B、Cu、Fe、Mg、Mn、Ti、Zn等8种元素含量，计算检出限和方法精密度，并进行加标回收试验。结果表明：方法的精密度（3次平行处理的相对标准偏差）均小于3%，各元素的加标回收率介于94%～101%.
