zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2020-86-3-11-19zldm-1170Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISАнализ медных сплавов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и искровым пробоотборомAnalysis of copper alloys by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry with spark samplingЧерниковаИ. И.ChernikovaI. I.

Инна Игоревна Черникова

393055, Липецк, ул. Московская, 30

Inna I. Chernikova

30 Moskovskaya ul., Lipetsk, 398055

nsonslso@yandex.ruФурсоваС. С.FursovaS. S.

Светлана Сергеевна Фурсова

393055, Липецк, ул. Московская, 30

Svetlana S. Fursova

30 Moskovskaya ul., Lipetsk, 398055

ЕрмолаеваТ. Н.ErmolaevaT. N.

Татьяна Николаевна Ермолаева

393055, Липецк, ул. Московская, 30

Tat’yana N. Ermolaeva

30 Moskovskaya ul., Lipetsk, 398055

Липецкий государственный технический университетРоссияLipetsk State Technical UniversityRussian Federation2020240320208631119Copyright © Черникова И.И., Фурсова С.С., Ермолаева Т.Н., 20202020Черникова И.И., Фурсова С.С., Ермолаева Т.Н.Chernikova I.I., Fursova S.S., Ermolaeva T.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1170

Разработана методика определения Ag, As, Bi, Fe, Ni, Pb, Sb, Sn, Zn, Cu в медных сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС ИСП) с искровым пробоотбором. Путем исследования влияния параметров разряда на интенсивность аналитических линий и значения относительного стандартного отклонения (sr) выбраны условия искрового пробоотбора: мощность разряда — 2,55 кВт, его частота — 500 Гц, время предобжига — 50 с. Изучены условия атомно-эмиссионного определения элементов: выбраны наиболее интенсивные аналитические линии, для которых отсутствуют спектральные наложения. Показано преимущество применения метода внутреннего стандарта и способа многомерной градуировки спектрометра, которую проводили с использованием монолитных стандартных образцов медных сплавов. Правильность результатов определения элементов в медных сплавах подтверждена путем анализа стандартных образцов и сравнения результатов анализа с данными, полученными по рекомендованным ГОСТ методикам. Статистическая обработка результатов измерений по критерию Стьюдента не выявила систематических погрешностей. Результаты определения элементов по разработанной методике показывают, что за счет рационального сочетания искрового пробоотбора и АЭС ИСП удается достичь высокой прецизионности, экспрессности и экономичности — время анализа сокращается до 30 мин и исключается необходимость применения химических реактивов.

A procedure for determination of Ag, As, Bi, Fe, Ni, Pb, Sb, Sn, Zn, and Cu in copper alloys using ICP AES with spark sampling has been developed. Spark sampling conditions were specified when studying the effect of discharge parameters on the line intensity and relative standard deviation (sr) (the discharge power level changed from 1 to 9 units on the SSEA scale (from 2.10 to 3.30 kW), discharge frequencies and pre-firing time ranged within 100 to 800 Hz and 30 to 70 sec, respectively). The conditions of atomic emission determination of normalized elements were studied. Analytical lines were selected taking into account the maximum intensity in the absence of spectral overlaps. The advantage of using the method of internal standard and the method of multidimensional calibration of the spectrometer is shown. Calibration of the spectrometer was carried out using monolithic standard samples of copper alloys. The accuracy of determination of the elements in copper alloys was proved in analysis of standard samples and comparative analysis of the obtained results and data obtained by recommended GOST methods. Statistical processing of the measurement results by the Student criterion did not reveal systematic errors. The results of the determinations obtained by the developed method show that rational combination of spark sampling and ICP-AES analysis provided high precision of rapid (duration of analysis is reduced to 30 minutes) and cost-effective determination without a necessity of using chemical reagents.

медные сплавыатомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмойискровой пробоотбормонолитные образцыcopper alloysinductively coupled plasma atomic emission spectrometryspark samplingmonolithic samplesReferencesОсинцев О. Е., Федоров В. Н. Медь и медные сплавы: отечественные и зарубежные марки. — М.: Машиностроение, 2004. — 336 с.Osintsev O. Ye., Fedorov V. N. Copper and copper alloys: domestic and foreign brands. — Moscow: Mashinostroenie, 2004. — 336 p. [in Russian].АМ 05757665-072-366–2011. МКХА цветного литья. Определение массовых долей железа, алюминия, цинка, олова, марганца, свинца, кремния, никеля и меди рентгенофлюоресцентным спектральным методом при оценке соответствия продукции обязательным требованиям и контроле технологии. ФР.1.31.2011.10553.AM 05757665-072-366–2011. Quantitative chemical analysis of color casting. Determination of the mass fractions of iron, aluminum, zinc, tin, manganese, lead, silicon, nickel and copper by the X-ray fluorescence spectral method in assessing compliance of products with mandatory requirements and technology control. FR.1.31.2011.10553 [in Russian].ГОСТ Р 56240–2014. Медь. Спектральный метод измерения примесей. — М.: Стандартинформ, 2015. — 6 с.RF State Standard GOST R 56240–2014. Copper. Spectral method for measuring impurities. — Moscow: Standartinform, 2015. — 6 p. [in Russian].Carter S., Clough R., Fisher A., et al. Atomic spectrometry update. Industrial analysis: metals, chemicals and advanced materials / J. Anal. At. Spectrom. 2019. Vol. 34. N 11. P. 2159 – 2216. DOI: 10.1039/C9JA90058F.Carter S., Clough R., Fisher A., et al. Atomic spectrometry update. Industrial analysis: metals, chemicals and advanced materials / J. Anal. At. Spectrom. 2019. Vol. 34. N 11. P. 2159 – 2216. DOI: 10.1039/C9JA90058F.West M., Ellis A. T., Potts P. J., et al. Atomic Spectrometry Update — a review of advances in X-ray fluorescence spectrometry and its applications / J. Anal. At. Spectrom. 2016. Vol. 31. N 9. P. 1706 – 1755. DOI: 10/1039/C6JA90034H.West M., Ellis A. T., Potts P. J., et al. Atomic Spectrometry Update — a review of advances in X-ray fluorescence spectrometry and its applications / J. Anal. At. Spectrom. 2016. Vol. 31. N 9. P. 1706 – 1755. DOI: 10/1039/C6JA90034H.Чудинов Э. Г. Атомно-эмиссионный анализ с индукционной плазмой / Итоги науки и техники. Аналитическая химия. Т. 2. — М.: ВИНИТИ, 1990. — 253 с.Chudinov E. G. Atomic emission analysis with induction plasma / Results of science and technology. Analytical chemistry. Part 2. — Moscow: VINITI, 1990. — 253 p. [in Russian].Томпсон М., Уолш Д. Н. Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивно-связанной плазмой. — М.: Недра, 1988. — 288 с.Tompson M., Walsh J. N. A Handbook of Inductively Coupled Plasma Spectrometry. — Glasgow – London: Blakcie, 1983. — 268 p.Васильева Л. А., Гринштейн И. Л. Современные способы пробоподготовки для спектральных методов анализа экологических образцов. — М.: ООО «Аналит», 2014.Vasil’eva L. A., Grinshtein I. L. Modern methods of sample preparation for spectral methods of analysis of environmental samples. — Moscow: Analit, 2014 [in Russian].Медведев Н. С., Кукарин В. Ф., Сапрыкин А. И. Оптимизация условий электроразрядного отбора проб при анализе сталей и сплавов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Аналитика и контроль. 2011. Т. 15. № 1. С. 37 – 46.Medvedev N. S., Kukarin V. F., Saprykin A. I. Optimization of conditions for electric-discharge sampling in the analysis of steels and alloys by atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma / Analit. Kontrol’. 2011. Vol. 15. N 1. P. 37 – 46. [in Russian].Троицкий Д. Ю., Медведев Н. С., Сапрыкин А. И. Возможности установки искрового пробоотбора для анализа металлических образцов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 1. Ч. II. С. 77 – 81.Troitskii D. Yu., Medvedev N. S., Saprykin A. I. Capabilites of spark sampling device for ICP-AES analysis of metal samples / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2017. Vol. 83. N 1. Part II. P. 77 – 81 [in Russian].Human H. G. C., Scott R. H., Oakes A. R. West C. D. The use of spark as a sampling — nebulising device for solid samples in atomic-absorbtion, atomic-fluorescence and inductively coupled plasma emission spectrometry / Analyst. 1976. Vol. 101. P. 265 – 271. DOI: 10/1039/AN9760100265.Human H. G. C., Scott R. H., Oakes A. R. West C. D. The use of spark as a sampling — nebulising device for solid samples in atomic-absorbtion, atomic-fluorescence and inductively coupled plasma emission spectrometry / Analyst. 1976. Vol. 101. P. 265 – 271. DOI: 10/1039/AN9760100265.Kiera A. F., Schmidt-Lehr S., Song M. Direct multielement trace analyses of silicon carbide powders by spark ablation simultaneous inductively coupled plasma optical emission spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B, 2008. Vol. 63. P. 287 – 292. DOI: 10.1016/j.sab.2007.11.016.Kiera A. F., Schmidt-Lehr S., Song M. Direct multielement trace analyses of silicon carbide powders by spark ablation simultaneous inductively coupled plasma optical emission spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B, 2008. Vol. 63. P. 287 – 292. DOI: 10.1016/j.sab.2007.11.016.Vujicic G., Steffan I. Spark ablation as sample introduction device for ICP-AES: Analysis of free cutting steels / Microchim. Acta. 1990. Vol. 101. P. 315 – 325. DOI: 10.1007/BF01244184.Vujicic G., Steffan I. Spark ablation as sample introduction device for ICP-AES: Analysis of free cutting steels / Microchim. Acta. 1990. Vol. 101. P. 315 – 325. DOI: 10.1007/BF01244184.Jiang Y., Li R., Chen Y. Elemental analysis of copper alloys with laser-ablation spark-induced breakdown spectroscopy based on a fiber laser operated at 30 kHz pulse repetition rate / J. Anal. At. Spectrom. 2019. Vol. 34. N 9. P. 1838 – 184. DOI: 10.1039/C9JA00169G.Jiang Y., Li R., Chen Y. Elemental analysis of copper alloys with laser-ablation spark-induced breakdown spectroscopy based on a fiber laser operated at 30 kHz pulse repetition rate / J. Anal. At. Spectrom. 2019. Vol. 34. N 9. P. 1838 – 184. DOI: 10.1039/C9JA00169G.Якубенко Е. В., Войткова З. А., Ермолаева Т. Н. Изучение особенностей градуировки по растворам в многоэлементном анализе конструкционных сталей методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и электроразрядным пробоотбором / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 10. С. 7 – 12.Yakubenko E. V., Voitkova Z. A., Ermolayeva T. N. Study of the features of graduation by solutions in a multi-element analysis of structural steels by atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma and electric discharge sampling / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2014. Vol. 80. N 10. P. 7 – 12 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.