本发明专利技术公开一种使用微波消解电感耦合等离子体发射光谱法分析测定钢中痕量硼的方法仅用少量的盐酸、硝酸、氢氟酸及磷酸，实现了钢中硼的完全分解，同时又没有硼的损失。整个样品消解过程完全在密闭的环境中进行，操作简单、对环境的污染小。并通过在消解酸中加入少量的磷酸，抑制了硼的挥发，使硼的回收率增加，提高了分析的精度和准确度。
【技术实现步骤摘要】
使用微波消解ICP-AES法分析钢中痕量硼的方法
本专利技术属于钢铁
，涉及一种钢铁成分的分析方法，具体的说是钢铁中痕量硼(主要针对质量分数在0.0002％-0.0005％)的测定方法。
技术介绍
钢中痕量硼的分析方法有很多，现行国家标准分析方法主要有三个：甲醇蒸馏-姜黄素光度法，简称光度法(GB/T223.75-2008)；火花放电原子发射光谱法，简称火花源-OES法(GB/T4336-2016)；微波消解-电感耦合等离子体质谱法，简称ICP-MS法(GB/T223.81-2007)。在这三种方法中，分析范围及分析精度可以满足某些特殊钢种技术要求的只有GB/T223.81-2007，即能够分析硼质量分数在0.0002％-0.0005％，当硼质量分数为0.0002％时，重复性为0.00009％，再现性为0.00025％。火花源-OES法虽然可以分析0.0001％-0.0005％的硼，但标准未能给出其在此含量水平范围内的分析精度，不仅我国的国家标准如此，美标ASTME415-17及日标JISG1253：2002也是如此，这与火花源-OES法使用局限性有关。光度法只能分析质量分数在0.0005％以上的硼。电感耦合等离子体原子发射光谱法，简称ICP-AES法，目前我国未制定相关的国家标准分析方法，日本工业标准中有硼定量方法-硼酸三甲酯蒸馏分离法，标准号为JISG1258-7：2007，使用的是ICP-AES分析方法，可以定量分析钢中质量分数在0.0001％-0.010％范围内的硼，方法虽然灵敏度高，但是整个过程需要使用石英器皿进行蒸馏分离，操作过程繁复，分析流程长。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术的缺点，提出一种分析测定钢中痕量硼的方法，该方法是利用ICP-AES方法测定钢中痕量硼，特别是钢中质量分数在0.0002％-0.0005％范围内的硼，分析准确度及精度达到GB/T223.81-2007的要求，无需使用检出限低但价格昂贵的ICP-MS仪器，也无需经过繁复的蒸馏分离步骤。本分析方法具有分析速度快，操作方法简单，分析检出限低，分析准确度和精度均好的优点。本专利技术的具体技术方案如下：一种使用微波消解电感耦合等离子体发射光谱法分析测定钢中痕量硼的方法，其特征在于包括如下步骤：(一)样品溶解：将盐酸、硝酸和水按体积比1：1：2配置成混合酸溶液，按每0.5g样品加入10ml混合酸溶液、0.5ml氢氟酸、1ml磷酸的比例，将待测样品、混合酸溶液、氢氟酸、磷酸置于密闭式微波消解仪中进行消解，选择RamptoTemperature控制模式，升温过程缓慢进行，分三步，第一步在5分钟内升至70℃，保温10分钟，第二步在5分钟内升至100℃，保温10分钟，第三步在5分钟内升至120℃，保温15分钟；(二)ICP测定：ICP-AES光谱仪选择182.641nm作为硼分析线；ICP-AES光谱仪等离子体设置参数如下：RF功率：1150-1350w；雾化器气体流量：0.5-0.6L/min；垂直观测高度：10-12mm。优选地，ICP-AES光谱仪等离子体设置参数如下：RF功率：1150w；雾化器气体流量：0.6L/min；垂直观测高度：12mm。本专利技术利用电感耦合等离子体发射光谱仪分析钢中痕量硼的方法，该方法应用于钢铁企业中，使钢铁中痕量硼(质量分数低于0.0005％)的分析实现了快速、准确、经济并且环保性好，解决了使用ICP-AES方法测定钢中痕量硼的问题。首先，本方法使用微波消解技术，仅用少量的盐酸、硝酸、氢氟酸及磷酸(每0.5g样品对应总酸量约6.5ml)，实现了钢中硼的完全分解，同时又没有硼的损失。整个样品消解过程完全在密闭的环境中进行，操作简单、对环境的污染小。而传统的敞开式的加热溶解、需要使用的酸量至少是30ml，而且要通过硫酸冒烟才能将样品中的硼完全分解，冒烟时间及温度也要严格控制，操作条件苛刻，不易掌握，对环境污染大。通过在消解酸中加入少量的磷酸，抑制了硼的挥发，使硼的回收率增加，提高了分析的精度和准确度。整个分析过程无需繁复的分离操作，避免使用价格较高的整套石英蒸馏器皿和大量有毒的甲醇试剂，减少了分析成本和对环境的污染，减少对操作人员的健康损害。再者，本方法使用钢铁企业常用的电感耦合等离子体原子发射光谱仪作为分析测量设备实现了对钢中痕量硼的测定，分析精度达到了GB/T223.81-2007的要求，不需使用价格昂贵的电感耦合等离子体质谱仪，使分析成本降低，分析精度可以满足生产要求。附图说明图1是钢中痕量B182.641nm分析线光谱图。图2是钢中痕量B分析校准曲线。具体实施方式本专利技术测定钢中痕量硼的方法可以从样品溶解和样品的ICP-AES法测定两个方面来阐述：1.1样品溶解硼在钢中主要以固溶体存在，还能形成氮化硼、氧化硼及铁碳硼等硼化物。各种形态的硼对酸的稳定性极不同，这使含硼钢的分解及测定比较困难。通常固溶硼、硼氧化物、铁碳硼化合物能为稀酸所分解，这部分硼在分析中被称作“酸溶硼”，但由于采用酸的种类、浓度及加热方式的不同，往往使酸溶硼的分析结果各异。氮化硼具有高度的稳定性，不能被一般的稀酸溶解，在分析中将这部分硼称为“酸不溶硼”，酸不溶硼的分解一般采用碳酸钠熔融法。一般高合金钢、镍基高温合金中含铌、钽、钛、铝等元素，对氮的亲和力远大于硼，因此很少形成氮化硼，经硫酸冒烟后可得全硼量。而对碳素钢、中低合金钢有时可得全硼量，有时介于酸溶硼和全硼之间。本方法使用微波消解技术，采用混合稀酸溶解样品，通过调整混合稀酸的种类及配比，并对微波消解程序进行编制，找出合适的混合酸、浓度、配比及消解程序，使钢样中的硼既能全部溶解，又防止硼在消解过程中的挥发损失。1.1.1溶解酸的确定。这里的混合稀酸是盐酸、硝酸和水，体积比为1∶1∶2，每0.5g样品加入的混合稀酸量为10ml，为使硼能全部溶解，加入0.5ml氢氟酸，氟离子与硼络合形成[BF4]-，使硼溶解，同时加入1ml的磷酸以抑制硼的挥发损失使用稀盐酸硝酸(HCl+HNO3+H2O＝1+1+2)优点是用于消解中低合金钢速度快且消解效果好，硝酸含量过高，消解速度慢，盐酸含量过高，不利于碳化物的破坏，且此稀酸配比消解钢样比浓酸反应速度快；氢氟酸加入是利用其与硼形成氟硼络离子，从而促进硼的溶解，考虑试剂空白的因素，氢氟酸加入量以能使试样硼完全消解即可，不宜多加；同时考虑到在稀酸性条件下，氟硼络离子不稳定，温度超过130℃易分解成硼酸，而硼酸易随水蒸气挥发，造成硼的挥发损失；由于磷酸与硼反应可以生成难挥发的稳定络合物，因此加入磷酸防止硼挥发，但由于磷酸本身粘稠性强，不易雾化，过多的加入会使雾化效率降低，实验发现1.0ml的量是适宜的。综合考虑，本专利技术确定的混合酸配比，试剂空白低，雾化效率高，溶解钢中痕量硼速度快且彻底，并且挥发损失少，硼回收率高，使本法分析具有高的灵敏度。1.1.2微波消解程序的编制。整个消解过程是在密闭消解罐中进行的，选择RamptoTemperature(线性升温)控制模式，升温过程宜缓慢进行，分三步，第一步在5分钟内升至70℃，保温10分钟，第二步在5分钟内升至100℃，保温10分钟，第三步在5分钟内升至120℃，保温15分钟。分步升温的好处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种使用微波消解电感耦合等离子体发射光谱法分析测定钢中痕量硼的方法，其特征在于包括如下步骤：（一）样品溶解：将盐酸、硝酸和水按体积比1：1：2配置成混合酸溶液，按每0.5g样品加入10ml混合酸溶液、0.5ml氢氟酸、1ml磷酸的比例，将待测样品、混合酸溶液、氢氟酸、磷酸置于密闭式微波消解仪中进行消解，选择Ramp to Temperature控制模式，升温过程缓慢进行，分三步，第一步在5分钟内升至70℃，保温10分钟，第二步在5分钟内升至100℃，保温10分钟，第三步在5分钟内升至120℃，保温15分钟；（二）ICP测定：ICP‑AES光谱仪选择182.641nm作为硼分析线；ICP‑AES光谱仪等离子体设置参数如下：RF功率：1150‑1350w；雾化器气体流量：0.5‑0.6 L/min；垂直观测高度：10‑12mm。
【技术特征摘要】
1.一种使用微波消解电感耦合等离子体发射光谱法分析测定钢中痕量硼的方法，其特征在于包括如下步骤：（一）样品溶解：将盐酸、硝酸和水按体积比1：1：2配置成混合酸溶液，按每0.5g样品加入10ml混合酸溶液、0.5ml氢氟酸、1ml磷酸的比例，将待测样品、混合酸溶液、氢氟酸、磷酸置于密闭式微波消解仪中进行消解，选择RamptoTemperature控制模式，升温过程缓慢进行，分三步，第一步在5分钟内升至70℃，保温10分钟，第二步在5分钟内升至100℃，保温10分钟，第三步在5分钟内升至120℃，保温15分钟；（二）ICP测定：ICP-AES光谱仪选择182.641nm作为硼分析线；ICP-AES光谱仪等离子体设置参数如下：RF功率：1150-1350w；雾化器气体流量：0.5-0.6L/min；垂直观测高度：10-12mm。2.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：程坚，高兵，汪五一，杜志忠，杨建平，刘素祥，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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