主题：【第十届原创】（官人按）MSF法测定CuP14分析方法的研究应用

MSF法测定CuP14分析方法的研究应用

陈妮绒 张磊 肖红英

中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司

【摘要】：本文对电感耦合等离子发射光谱测定磷铜中磷含量进行探讨，做大量分析试验确立分析线和积分时间，把仪器调到最佳工作状态，同时铜铁元素对于磷测定的干扰进行分析，最终建立MSF模型解决磷铜中磷的测定。
关键词：MSF数学模型、CuP14、磷元素
Abstract：In this paper, the ICP and exploration on thedetermination of phosphorus content in phosphor copper. Do a lot of testing toestablish analysis line and the integration time , the instrument to the bestworking state, and interference in the determination of copper iron forphosphorus is analyzed, eventually MSF model is established to solve thedetermination of phosphorus in phosphor copper.
Keyword:MSF Mathematicmodel  CuP14  Phosphorus
1 前言
磷在锑青铜中有脱氧、增加流动性、固溶强化以及提高耐蚀性与耐磨性的作用。锑青铜中含磷量不得大于0.5%，否则，会在锑青铜中形成低熔点组成物，在高温加工时造成热脆。所以锑青铜中磷的含量必须严格控制。
CuP14是配制ZQSbXXX中的磷的重要原料，ZQSbXXX又是制造某重点型号制造主动液压轴承、从动液压轴承、转子、圈、转接座和轴承的原材料，所以必须准确快速的测定CuP14中磷的含量。
CuP14是用原子吸收光谱和磷钼酸铵分析法测定，这两种方法需要分析时间都在6小时左右，需要十几步才能完成，中间环节稍微出一点问题，平行误差就会很大。由于CuP14中磷含量比较高，这两种方法分析步骤繁琐，分析结果偏差大，分析耗费时间较长，不是解决这个问题的最佳方案。探索用MSF法测定CuP14的磷含量，缩短试验时间，提高试验的准确度。

2 试验部分
2.1仪器及工作条件
2.1.1仪器
美国PE公司ICP-OES（Optima 5300 V）电感耦合等离子体光谱仪。
2.1.2工作条件
液 氩 压 力    0.6-0.8KP
等离子体功率      1500瓦
雾化器流量      0.85L/Min
辅助气体流量      0.2L/Min
冷 却 气 体      15L/Min
光源稳定延迟  15 S
蠕动泵试样流量    1.50ML/Min
分 析 谱 线      P213.617nm
2.2试剂及标准溶液
2.2.1试剂
王水　　HNO3+HCl+H2O（1+3+4）
2.2.2 标准溶液
纯铜标液：称取纯铜1.0000g用王水10ML溶解，定容于100ML容量瓶，制备成为10mg/ML的标准铜标液，然后吸取8.5ML定容到100ML容量瓶中，配制成为85%的铜标准溶液。
纯磷标液：准确称取化学纯试剂磷酸二氢钠（Na2HPO4.12H2O）1.1563，溶解到100ML容量瓶中，制备成为浓度为1mg/mL的磷标准溶液。
铁标准溶液：称取纯铁0.1000g用10ML王水溶解，定容到100ML容量瓶中，制备成为1mg/ML的铁标准溶液，吸取0.3ML定容到100ML容量瓶中，制备成为0.3%的铁标准溶液。
2.3试验方法
2.3.1 溶样
称取CuP14试样0.1g，用（1+3+4）HNO3+HCl+H2O王水10ML溶解试样，定容到100ML容量瓶中，摇匀备用。
2.3.2内标的配制
内标元素采用单标，分别配制P 14%、Fe 0.3%、Cu 85%。
2.3.3标样和控样的配制
标样和控样的配制含量如下表 1 ：
表 1 标准和控制样品的含量配制

标样和控样	含量 %
	P	Fe	Cu
1#	10	0.3	85
2#	15	0.3	85
3#	14	0.3	85

备注：1#和2#是标准样品，3#是控制样品。
2.3.4 MSF模型的建立
2.3.4.1建立方法
将所需要的检测元素按照常规操作建立方法。P作为分析元素，选用213.617nm的谱线，将方法命名为CuP14-11.9。
2.3.4.2分析元素
    在测定磷铜过程中，只有Cu、Fe是干扰元素，P是分析元素。在2.3.4.1中的方法中进行检测，空白溶液当做空白检测，其他单标溶液直接当做样品来检测即可。空白当空白测定，单标当分析物，然后建立MSF模型。
2.3.4.3构建MSF模型
点击MSF图案，再出来的窗口中选择MSF模式，然后出现图1中的检测数据。

2.3.4.4 调用MSF
分别右键点击“试样识别码”在每一个溶液的谱线，空白标记为空白、Cu、Fe标记为干扰、P标记为分析物。到此MSF建模完成。
最后把峰算法改为MSF，并保存方法，如图2。最后将光谱校正中调用保存的MSF模型CuP14-11.9，如图3。

2.3.5 分析试样
在ICP的工作页面，分别测定空白、标样、控样、试样，标准试样的工作曲线如图4。

2.3.6 控制样品的试验结果
经过5次试验，统计控制样品的结果，如表2
                          表 2  控制样品的测试值

控制样品	①	②	③	④	⑤
含量%	13.95	14.10	14.05	13.90	14.05

备注：控制样品的含量是14.0%
2.3.7对实验结果进行可行性分析，进行T分布检验：
A 建立假设H0：X=μ，备择假设H1：X=μ,采用双侧检验。
B计算样本值的平均值X和标准差S：
    X=14.01        S=0.082
C 确定自由度：
    ν=5-1=4

另外，从CuP14的标准工作曲线可以看出，线性特别好，从而说明这种方法的准确可靠。
从T分布检验、控制样品的P含量和测试次数图、标准曲线显示图可以看出，试样方法准确可靠，可以通过MSF法准确测定CuP14中磷含量。
2.3.8 试样2015N38的试验结果
经10次试验，试样2015N38的结果统计如下表4：

表 3  2010N38的测试值

序号	测试值	相对偏差
1	15.17	0.01
2	15.06	0.003
3	14.90	0.008
4	14.85	0.17
5	14.95	0.005
6	14.80	0.015
7	15.20	0.012
8	14.86	0.011
9	15.24	0.015
10	15.19	0.011

3 结果与讨论
3.1 结果
通过2015N38的试验结果，证实该方法准确度高，可以投入CuP14的检测工作中。
3.2讨论
3.2.1谱线的选择
磷在213.617nm波长处受到铁、铜等一些元素的干扰，其标准曲线的线性范围差，几乎不能使用。在没有使用MSF技术时，P的检测只能选用178nm或177nm的谱线进行检测，但是由于处在紫外区，仪器光室通常需要通氮气长时间吹扫以避免氧气对于紫外线的吸收，同时由于其强度低，所以在耗时耗气的情况下，所得检测结果并不理想。因此，如果利用213这条谱线，对于检测工作非常有利，利用MSF可以解决213这条谱线的干扰情况，获得准确的检测结果。
3.2.2溶样酸的选择
分别选择硝酸（1+1）、盐酸（1+1）、王水（1+1）进行溶解试验，最终发现王水的溶解速度最快，溶解效果最好。
3.2.3 MSF应用
MSF采用MSF（多谱拟合技术）数学模型技术可有效消除铜铁谱线的干扰，它能把待测谱线从干扰谱线背景及噪音中分析出来，成为完整纯净的检测峰，测定结果的准确性得到显著提高。
使用MSF法测定CuP14中的磷含量，提高了工作效率、减少了化学试剂的使用，提高了试验的准确性，更好的为现场生产服务。
3.2.4试验效果
化学分析测定CuP14中磷的含量，此方法操作过程比较复杂、滴定结果的平行误差比较大，试验时间最少需要6小时。现在使用MSF法在ICP上测定CuP14中的磷含量，大概需要2个小时左右，测定结果稳定，可靠。从CuP14配制的ZQSbXXX磷的含量统计表，可以看出，ZQSbXXX中磷含量稳定在中线，提高了铸造产品化学成分上的的合格率。

表5 ZQSbXXX磷的含量统计：

炉批号	N-5-32	N-5-33	N-5-34	N-5-35	N-5-36	N-5-37	N-5-38
P含量%	0.22	0.25	0.27	0.23	0.21	0.24	0.21

备注：ZQSbXXX中磷含量范围0.15-0.3
4结论
在充分试验、分析的基础上，寻找合适的试验方法，配制与牌号近似的内标元素、从而抵消背景干扰，准确高效的测试CuP14中磷的含量，MSF法解决了化学分析方法测不准高含量磷的难题。