背景介绍

　  高纯铬主成分含量高，杂质如碳、氮、氧、硅等元素含量低，其具有硬度大，熔沸点高，以及抗腐蚀能力强等特点。高纯铬主要应用于电气的触头生产，这种触头使用寿命长，不发生打弧粘连现象；同时也可以与铁、钴、镍、钨等元素一同用于冶炼各种特种钢和特种合金，这些特种钢和特种合金通常会具有耐高温、抗蠕变能力强等特点，是航空、宇航、汽车、造船等工业生产中不可缺少的材料；更高纯度要求的高纯铬可用于半导体和电子芯片行业。高纯铬中的各类杂质含量是决定所炼制的合金或钢材牌号的依据，同时也对合金及钢材的性能有着极大的影响。在高精尖领域(如航天航空、半导体等)，材料纯度将是决定这些行业发展高度的上限，因此对于作为重要添加材料的高纯铬，完善其杂质含量检测方法具有重要的现实意义。

     国家标准方法GB/T4702.12—2016《金属铬中铅锡铋锑砷含量的测定电感耦合等离子体质谱法》中缺少铝、铜、镉、锰、铊、镧、铈等元素的分析，不能满足目前高纯铬中痕量元素测定的市场需求。当前已建立一系列测定高纯铬中杂质含量的方法，如：测定高纯铬中有害元素硫含量的高频燃烧-红外吸收光谱法，该法的比较级水平为1％；测定高纯铬中氮、氧含量的红外吸收热导法，该法需要大量样品(大于250g)破碎后进行筛选以提高样品的代表性，操作复杂；测定高纯铬中硅、磷、铝、铁、铜、钒、锰、镍、锌等９种痕量元素含量的电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，该法在高纯铬中杂质含量测定方面的应用取得了一定进展；还有测定高纯铬中10种痕量元素的辉光放电质谱法(GD-MS)，但该法成本高昂。

     电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术是目前被公认的强有力的元素分析技术，其具有检出限低、灵敏度高、选择性好、线性范围宽、分析时间短、进样量小的优异特性，被广泛应用在冶金、材料、生物医学、食品安全等领域。ICP-MS对高纯铬中痕量元素的检出限可达到0.00001％(质量分数)，但该技术中使用的酰氯化基体分离受温度和酸的加入量影响较大，基体分离条件的筛选较为复杂。

本文亮点

     本工作建立了ICP-MS测定高纯铬中铝、锰、砷、锡、锑、镉、汞、铅、铜、铋、硼、镧、铈等13种痕量元素的分析方法，在原有的ICP-MS测定痕量元素的种类上增加了稀土金属以及砷、镉、铅、汞等有害元素含量的测定；通过基体匹配法和内标法消除基体干扰，在温和条件下，对于沸点相对较低的成分，测定精度明显提升，且操作方法简单高效；优化了仪器参数、工作条件，并验证了试验结果的准确性和精密度。

内容简介

     来自上海材料研究所和上海海关工业品与原材料检测技术中心的黄丹宇、陶美娟、郅惠博三位研究人员称取少量试样加入盐酸和硝酸，加热溶解后定容所得即为待测溶液，按仪器工作条件测定。基体匹配法和内标法定量。

     在ICP-MS分析过程中，基体会对待测元素的响应信号产生不同程度的增强或抑制作用，影响待测元素的测定结果。常见的高纯金属的基体消除方法有基体分离法和基体匹配法。基体分离法是指在样品前处理过程中将基体化学分离出来。基体匹配法是99.9999％的高纯铬为基体制作标准曲线进行测定。由结果可知，基体匹配法测得的结果与推荐值相符；而基体分离法中挥除铬基体时造成部分元素损失，进而测得的部分元素含量偏低，元素锑、硼仪器测得值扣除空白值后甚至会出现负值，同时基体分离法前期工作复杂，影响日常工作效率。因此，试验选择基体匹配法来进行基体校正。

     同位素应选择天然同位素丰度值较高的元素，尽量避免基体与氧、氩、氯、氮等原子形成多原子离子的质谱干扰，对于其中有较多质量数可选择的元素如镉、汞、铜，可以参考后续标准曲线的线性系数、检出限、精密度、加标回收率等相关数值，选择最优的同位素。制备不同质量浓度的混合标准溶液系列。按仪器工作条件测定，绘制标准曲线。将空白样品连续测定多次得到方法检出限。由实验结果可知，高纯铬中13种元素的线性关系良好，检出限较低。

     按照试验方法对高纯铬样品进行3个浓度水平的加标回收试验，得到上述13种元素的加标回收率满足测定要求。对同一试样在不同时间段测定多次，并计算测定值的相对标准偏差(RSD)，得到该方法精密度较好。为验证试验结果的准确性，将本实验室所得结果与上海海关工业品与原材料检测技术中心采用该方法所测得的结果进行比对，得到不同实验室间所得的测定结果一致。

论文总结

     本工作采用基体匹配法校正基体，建立了ICP-MS测定高纯铬中13种痕量元素的分析方法。测得各元素的检出限为0.001~0.29μg·L-1，测定值的RSD为1.0％~4.2％，加标回收率为86.0％~114％。通过比对不同实验室间的测定结果，证明试验结果的准确性。该方法具有简单可靠、精密度好、检出限低、准确性高的特点，符合目前检测行业对高纯铬的相关测定要求。

作者：黄丹宇1，陶美娟1，郅惠博2

单位：1.上海材料研究所；2.上海海关工业品与原材料检测技术中心

来源：《理化检验-化学分册》2021年第8期