阅读说明：本技术 一种测定锌及锌合金中镁含量的方法 (Method for measuring magnesium content in zinc and zinc alloy ) 是由 张亮亮 吴锐红 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：一种测定锌及锌合金中镁含量的方法,包括：称取样品,向样品中加入稀盐酸,待样品的剧烈反应停止后,将样品置于低温电炉上加热继续溶解,直至样品溶解完全,室温冷却后加入水；向处理后的样品中加入干扰消除剂,采用水对混合溶液进行定容,摇匀得到待测样品；火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液,分析测定吸光值并绘制工作曲线；吸入待测样品,根据待测样品的吸光值在镁含量的工作曲线上查找得出待测样品中的镁含量。采用LaCl<Sub>3</Sub>、SrCl<Sub>2</Sub>或8-羟基喹啉中的一种作为干扰消除剂,能在极大程度上减少铝在吸光值测定时对镁元素的干扰；操作简单,检出限低,准确度高、线性范围广,能满足锌及锌合金中镁的测定要求。(A method for determining the magnesium content in zinc and zinc alloys comprises the following steps: weighing a sample, adding dilute hydrochloric acid into the sample, placing the sample on a low-temperature electric furnace for heating and continuously dissolving after the violent reaction of the sample is stopped until the sample is completely dissolved, and adding water after cooling at room temperature; adding an interference elimination agent into the treated sample, adopting water to perform constant volume on the mixed solution, and shaking up to obtain a sample to be detected; the flame atomic absorption spectrometer sequentially sucks the blank solution and the magnesium standard series solution, analyzes and determines a light absorption value and draws a working curve; and (4) sucking a sample to be detected, and searching the working curve of the magnesium content according to the light absorption value of the sample to be detected to obtain the magnesium content in the sample to be detected. By using LaCl 3 、SrCl 2 Or one of 8-hydroxyquinoline is used as an interference eliminator, so that the interference of aluminum on magnesium element in the light absorption value measurement can be greatly reduced; simple operation, low detection limit, high accuracy and wide linear range, and can meet the requirement of measuring magnesium in zinc and zinc alloy.)

一种测定锌及锌合金中镁含量的方法

技术领域

本发明属于检测方法技术领域，涉及一种测定锌及锌合金中镁含量的方法。

背景技术

锌及锌合金在有色金属中的使用仅次于铜和铝，被广泛应用于汽车、家用电器、轻工、机械和电池等领域。通常纯锌中锌的质量分数在99.0～99.9％，最高可达99.99％，而锌合金是以锌为基体加入铝、铜、镁等其它元素而构成的有色合金，按成分可划分为锌铝合金和锌铜合金，一般铝的质量分数在0.2～16％之间，铜质量数分在0.2～5.5％之间，铁不超过0.3％，其它元素为微量杂质。虽然锌合金中的镁是作为微量元素掺入，但微量镁的掺入可细化组织，从而增强了合金强度，同时还可减少晶间腐蚀，改善合金的抗磨损性能。但若锌合金中镁的含量高于0.08％时，会使合金的韧性下降、流动性变差，易使合金在熔融状态下产生氧化损耗等不利行为。而镁作为锌合金中的必测元素，这就使得建立一种易于操作、测定准确的分析方法很有必要。

虽锌合金中镁含量的测定已有相关报道，但是其测试过程中存在共存元素对于镁元素的干扰，而导致测试结果不准确；另外，现有锌合金中镁含量的测定范围窄，应用受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定锌及锌合金中镁含量的方法，解决了测定镁合金方法中存在的共存元素对于镁元素的干扰而导致测试结果不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种测定锌及锌合金中镁含量的方法，包括以下步骤：

步骤1、称取样品，向样品中加入稀盐酸，待样品的剧烈反应停止后，将样品置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，室温冷却后加入水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入干扰消除剂，采用水对混合溶液进行定容，摇匀得到待测样品；

步骤3、制备空白溶液和镁标准系列溶液；

步骤4、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析测定吸光值并绘制工作曲线；

步骤5、然后吸入待测样品，根据待测样品的吸光值在步骤4得到的工作曲线上查找得出待测样品中的镁含量。

本发明的特点还在于：

步骤1中，称样量为0.050～0.200g，样品与稀盐酸的比例为1g：100mL。

步骤1中，若样品溶解不彻底，可向样品中加入30％过氧化氢。

步骤2中，加入的干扰消除剂为LaCl₃、SrCl₂或8-羟基喹啉其中之一。

步骤2中，干扰消除剂的加入量为5.0～20.0mL，样品和干扰消除剂的比例为1g：100mL。

步骤3中，制备空白溶液的具体过程如下：

在100ml容量瓶中加入2.5～10.0mL稀盐酸，样品和盐酸的比例为1g：50mL，并加入干扰消除剂，用水对其进行定容，摇匀得到空白溶液。

步骤3中制备镁标准系列溶液具体过程为：向多个100ml容量瓶中加入不同镁含量的标准溶液，该标准溶液包括锌合金标准样品溶液、锌合金标准样品溶液与镁标准液的混合液，然后向每个容量瓶加入相同体积干扰消除剂，混合后采用超纯水对其进行定容，得到镁标准系列溶液。

步骤4、5中，火焰原子吸收光谱仪分析之前，元素灯预热5min，使稳定后的电流为6mA，能量为51counts。

步骤4、5中，仪器工作参数为：分析线285.21nm，狭缝宽度0.7nm，吸收信号类型AA，计算方式Time Average，乙炔流量2.50L/min，空气流量10.00L/min，测量次数3次。

本发明的有益效果是：本发明的测定锌及锌合金中镁含量的方法，采用LaCl₃、SrCl₂或8-羟基喹啉中的一种作为干扰消除剂，能在极大程度上减少铝在吸光值测定时对镁元素的干扰；操作简单，检出限低，准确度高、线性范围广，能满足锌及锌合金中镁的测定要求。

附图说明

图1是本发明一种测定锌及锌合金中镁含量的方法的锌合金中实施例的工作曲线图(SrCl₂作为干扰消除剂)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种测定锌及锌合金中镁含量的方法，包括以下步骤：

步骤1、称取样品0.050～0.200g至100mL锥形瓶中，向样品中加入5.0～20.0mL稀盐酸(酸与水的体积比为1：1)溶解样品，样品与稀盐酸的比例为1g：100mL。待样品的剧烈反应停止后，将锥形瓶置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，若样品溶解不完全，可滴加2～4滴30％的过氧化氢，室温冷却后沿锥形瓶瓶壁加入超纯水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入5.0～20.0mL干扰消除剂，样品量和干扰消除剂的比例为1g：100mL。混合后转入玻璃容量瓶中，采用超纯对混合溶液进行定容，摇匀得到待测样品；干扰消除剂为LaCl₃、SrCl₂或8-羟基喹啉中的一种。

步骤3、制备空白溶液：在100ml容量瓶中加入2.5～10.0mL稀盐酸，样品和盐酸的比例为1g：50mL，并加入干扰消除剂，用超纯水对其进行定容，摇匀得到空白待测样品；

步骤4、制备镁标准系列溶液：向多个100ml容量瓶中加入不同镁含量的标准溶液，该标准溶液包括锌合金标准样品溶液、锌合金标准样品溶液与镁标准液的混合液，然后向每个容量瓶加入相同体积干扰消除剂，混合后采用超纯水对其进行定容，得到镁标准系列溶液；

步骤5、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析并绘制工作曲线，其中横坐标为镁的浓度值，纵坐标为吸光值；

步骤6、然后火焰原子吸收光谱仪吸入待测样品，得到待测样品的镁含量，本发明采用什么软件，能够自动根据火焰原子吸收光谱仪的分析结果绘制工作曲线，并显示出待测样品的镁含量

每次测定分析之前元素灯预热5mins，稳定后的电流为6mA，能量为51counts；火焰原子吸收光谱仪的参数为：分析线285.21nm，狭缝宽度0.7nm，吸收信号类型AA，计算方式Time Average，乙炔流量2.50L/min，空气流量10.00L/min，测量次数3次。

本发明对于溶解样品用的酸和干扰消除剂进行如下选择试验：

对锌及锌合金样品的溶解通常是选用稀盐酸或稀硝酸，本发明为了对比不同溶样酸对干扰消除剂的作用效果和对合金样品测定结果的影响，现对经稀盐酸和稀硝酸溶解后的锌合金Z50(镁含量为0.0238％)样品溶液，分别加入不同类型的干扰消除剂并执行分析，测定结果见表2、表3。

表1不同干扰消除剂在硝酸溶解的锌合金样品中的试验结果

表2不同干扰消除剂在盐酸溶解的锌合金样品中的试验结果

由表1和表2分析结果可以看出：

1)通过在锌合金样品溶液中加入不同类型的盐溶液，得出在硝酸介质中，SrCl₂、LaCl₃、柠檬酸、抗坏血酸均显著增加了锌合金中镁元素的吸光值；在盐酸介质中，除SrCl₂、LaCl₃、柠檬酸、抗坏血酸等盐溶液外，8-羟基喹啉也显著增加了锌合金中镁元素的吸光值。

2)本实验中，5％盐酸(酸与水的体积比为1：20，下同)的吸光值(0.0063)要小于5％硝酸的吸光值(0.0088)，并且在同一类型盐溶液作用下，经盐酸溶解后的锌合金样品中测得的镁的吸光值基本上均高于硝酸溶样后的测定值，由此可见，盐酸的作用效果要优于硝酸。因此，实验选用盐酸溶样。另外，酸的物理干扰可通过统一加酸量予以消除。

干扰判定

为了明确锌及锌合金中可能的共存元素对镁的干扰情况，现对其共存元素进行干扰判定。实验之前，预先准备14个100mL的容量瓶，1^#容量瓶加入超纯水作为校准空白，2^#～14^#容量瓶均加入5mL 10mg/L的镁标准溶液，然后向3^#～14^#容量瓶中依次加入表4中对应序号的单元素标准溶液，定容摇匀后，执行分析。

将单一共存元素与0.5mg/L的镁标液所获得的混合溶液的净吸光值与纯镁标准溶液吸光值之比记为干扰因子f，其值表示这一共存元素对镁的干扰程度。

表3单元素纯溶液对镁的干扰试验

注：列表中各元素的浓度为执行测定时溶液中单元素的浓度值。

由表3可以看出：在测定锌合金中镁元素时，只有铝和钛对镁的测定存在一定程度的影响，而锌对镁的影响主要是基体效应，它可通过加入锌基体元素或采用锌合金标准样品建立工作曲线予以消除。因此，干扰解决的关键就是减小或消除铝和钛对镁的影响。

干扰消除

基于之前的讨论结果，因为在测定锌合金中镁元素时，只有铝和钛对镁存在干扰，现分别对铝和钛进行干扰消除试验。同时考虑到本实验是采用盐酸溶样，继而可选用SrCl₂、LaCl₃、柠檬酸、抗坏血酸或8-羟基喹啉作为干扰消除剂。

执行铝元素干扰的消除试验：预先准备8个100mL的容量瓶，1^#容量瓶加入超纯水作为校准空白，2^#～8^#容量瓶均加入5mL 10mg/L的镁标准溶液，继续向3^#～8^#容量瓶均加入浓度为5mL 1000mg/L的铝标准溶液，再向4^#～8^#容量瓶中依次加入表5中对应序号的干扰消除剂(加入量均为5mL)，定容摇匀后执行分析，测定结果见表4。

表4不同干扰消除剂对铝干扰程度的抑制效果

由表4可以看出：向含铝的分析溶液中加入LaCl₃、SrCl₂和8-羟基喹啉，均使镁的吸光值显著增加。并通过与镁单标液的分析结果相比较，LaCl₃和SrCl₂基本上消除了铝对镁的干扰，而8-羟基喹啉也极大程度上减小了铝的干扰。

执行钛元素干扰的消除试验：预先准备8个100mL的容量瓶，1^#容量瓶加入超纯水作为校准空白，2^#～8^#容量瓶均加入5mL 10mg/L的镁标准溶液，继续向3^#～8^#容量瓶均加入浓度为1mL 1000mg/L的钛标准溶液，再向4^#～8^#容量瓶中依次加入表5中对应序号的干扰消除剂(加入量均为5mL)，定容摇匀后执行分析，测定结果见表5。

表5不同干扰消除剂对钛干扰程度的抑制效果

由表5可以看出：向含钛的分析溶液中加入LaCl₃、柠檬酸和抗坏血酸，均增加了镁的吸光值，基本上消除了钛对镁的干扰。

基于锌合金的发展现状，除了变形锌合金(如Zn-Cu-0.1Ti)中含有少量钛元素外，其它形式的锌合金中钛含量极低，并且由表5可知，浓度为1.0％的钛对镁的干扰较小，因而通常情况下可忽略钛对镁测定的影响，只需考虑铝的干扰情况。所以在测定锌合金中镁元素时，只考虑选用LaCl₃、SrCl₂或8-羟基喹啉作为干扰消除剂，以消除铝对镁的干扰。

通过以上方式，本发明的测定锌及锌合金中镁含量的方法，采用LaCl₃、SrCl₂或8-羟基喹啉中的一种作为干扰消除剂，能在极大程度上减少铝在吸光值测定时对镁元素的干扰；操作简单，检出限低，准确度高、线性范围广，能满足锌及锌合金中镁的测定要求。

实施例1

步骤1、称取0.100g样品至100mL锥形瓶中，向样品中加入10mL稀盐酸(酸与水的体积比为1：1)溶解样品，待样品的剧烈反应停止后，将锥形瓶置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，若加热后样品未完全溶解，向样品中加入2～4滴30％的过氧化氢溶液，室温冷却后沿锥形瓶瓶壁加入超纯水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入10mL SrCl₂，混合后转入玻璃容量瓶中，采用超纯对混合溶液进行定容至100mL，摇匀得到待测样品；

步骤3、制备空白溶液：在100mL容量瓶中加入5mL盐酸，并加入10mL SrCl₂，采用超纯水对其进行定容，摇匀得到空白待测样品；

步骤4、制备标准样品溶液：在5个100mL容量瓶中依次加入标准溶液Z48(编号C41X GLV40，Mg：0.0034％)、Z50(编号C43 X Z60，Mg：0.0238％)、Z48和5mL 10mg/L镁标液的混合液、Z49(编号C41X GLV30，Mg：0.00145％)和8mL10 mg/L镁标液的混合液、Z50和10mL10mg/L镁标液的混合液，并向每个容量瓶加入10mL SrCl₂，混合后采用超纯水对其进行定容，得到不同梯度的镁标准系列样品溶液；

步骤5、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析完毕后，应用软件会自动绘出工作曲线，其中横坐标为镁的浓度值，纵坐标为吸光值，如图1所示，其线性回归方程为A＝0.018 51+1.086 42ρ，R＝0.9996；

步骤6、然后吸入2个待测样品(1^#和2^#)，见表1，其测定结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定结果相比较，两者数据基本一致。

表1锌合金样品中镁的测定结果(％)

注：本次试验是以10mL的SrCl₂作为干扰消除剂。

实施例2

步骤1、称取0.100g样品至100mL锥形瓶中，向样品中加入10mL稀盐酸(酸与水的体积比为1：1)溶解样品，待样品的剧烈反应停止后，将锥形瓶置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，若加热后样品未完全溶解，向样品中加入2～4滴30％的过氧化氢溶液，室温冷却后沿锥形瓶瓶壁加入超纯水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入10mL LaCl₃，混合后转入玻璃容量瓶中，采用超纯对混合溶液进行定容至100mL，摇匀得到待测样品；

步骤3、制备空白溶液：在100mL容量瓶中加入5mL盐酸，并加入10mL LaCl₃，采用超纯水对其进行定容，摇匀得到空白待测样品；

步骤4、制备标准样品溶液：在5个100mL容量瓶中依次加入标准溶液Z48(编号C41X GLV40，Mg：0.0034％)、Z50(编号C43 X Z60，Mg：0.0238％)、Z48和5mL 10mg/L镁标液的混合液、Z49(编号C41X GLV30，Mg：0.00145％)和8mL10 mg/L镁标液的混合液、Z50和10mL10mg/L镁标液的混合液，并向每个容量瓶加入10mL LaCl₃，混合后采用超纯水对其进行定容，得到不同梯度的镁标准系列样品溶液；

步骤5、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析完毕后，应用软件会自动绘出工作曲线，其中横坐标为镁的浓度值，纵坐标为吸光值，其线性回归方程为A＝0.019 21+1.472 65ρ，R＝0.9992；

步骤6、然后吸入2个待测样品(3^#和4^#)，见表2，其测定结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定结果相比较，两者数据基本一致。

表2锌合金样品中镁的测定结果(％)

注：本次试验是以10mL的LaCl₃作为干扰消除剂。

实施例3

步骤1、称取0.100g样品至100mL锥形瓶中，向样品中加入10mL稀盐酸(酸与水的体积比为1：1)溶解样品，待样品的剧烈反应停止后，将锥形瓶置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，若加热后样品未完全溶解，向样品中加入2～4滴30％的过氧化氢溶液，室温冷却后沿锥形瓶瓶壁加入超纯水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入10mL 8-羟基喹啉，混合后转入玻璃容量瓶中，采用超纯对混合溶液进行定容至100mL，摇匀得到待测样品；

步骤3、制备空白溶液：在100mL容量瓶中加入5mL盐酸，并加入10mL 8-羟基喹啉，采用超纯水对其进行定容，摇匀得到空白待测样品；

步骤4、制备标准样品溶液：在5个100mL容量瓶中依次加入标准溶液Z48(编号C41X GLV40，Mg：0.0034％)、Z50(编号C43 X Z60，Mg：0.0238％)、Z48和5mL 10mg/L镁标液的混合液、Z49(编号C41X GLV30，Mg：0.00145％)和8mL10 mg/L镁标液的混合液、Z50和10mL10mg/L镁标液的混合液，并向每个容量瓶加入10mL 8-羟基喹啉，混合后采用超纯水对其进行定容，得到不同梯度的镁标准系列样品溶液；

步骤5、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析完毕后，应用软件会自动绘出工作曲线，其中横坐标为镁的浓度值，纵坐标为吸光值，其线性回归方程为A＝0.017 66+1.049 37ρ，R＝0.9994；

步骤6、然后吸入2个待测样品(5^#和6^#)，见表3，其测定结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定结果相比较，两者数据基本一致。

表3锌合金样品中镁的测定结果(％)

注：本次试验是以10mL的8-羟基喹啉作为干扰消除剂。

实施例4

步骤1、称取0.050g样品至100mL锥形瓶中，向样品中加入5mL稀盐酸(酸与水的体积比为1：1)溶解样品，待样品的剧烈反应停止后，将锥形瓶置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，若加热后样品未完全溶解，向样品中加入2～4滴30％的过氧化氢溶液，室温冷却后沿锥形瓶瓶壁加入超纯水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入5mL SrCl₂，混合后转入玻璃容量瓶中，采用超纯对混合溶液进行定容至100mL，摇匀得到待测样品；

步骤3、制备空白溶液：在100mL容量瓶中加入2.5mL盐酸，并加入5mL SrCl₂，采用超纯水对其进行定容，摇匀得到空白待测样品；

步骤4、制备标准样品溶液：在5个100mL容量瓶中依次加入标准溶液Z48(编号C41X GLV40，Mg：0.0034％)、Z50(编号C43 X Z60，Mg：0.0238％)、Z48和5mL 10mg/L镁标液的混合液、Z49(编号C41X GLV30，Mg：0.00145％)和8mL10 mg/L镁标液的混合液、Z50和10mL10mg/L镁标液的混合液，并向每个容量瓶加入5mL SrCl₂，混合后采用超纯水对其进行定容，得到不同梯度的镁标准系列样品溶液；

步骤5、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析完毕后，应用软件会自动绘出工作曲线，其中横坐标为镁的浓度值，纵坐标为吸光值，其线性回归方程为A＝0.017 13+1.127 46ρ，R＝0.9992；

步骤6、然后吸入2个待测样品(7^#和8^#)，见表4，其测定结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定结果相比较，两者数据基本一致。

表4锌合金样品中镁的测定结果(％)

注：本次试验是以5mL的SrCl₂作为干扰消除剂。

实施例5

步骤1、称取0.200g样品至150mL锥形瓶中，向样品中加入20mL稀盐酸(酸与水的体积比为1：1)溶解样品，待样品的剧烈反应停止后，将锥形瓶置于低温电炉上加热继续溶解，直至样品溶解完全，若加热后样品未完全溶解，向样品中加入2～4滴30％的过氧化氢溶液，室温冷却后沿锥形瓶瓶壁加入超纯水；

步骤2、向步骤1处理后的样品中加入20mL SrCl₂，混合后转入玻璃容量瓶中，采用超纯对混合溶液进行定容至100mL，摇匀得到待测样品；

步骤3、制备空白溶液：在100mL容量瓶中加入10mL盐酸，并加入20mL SrCl₂，采用超纯水对其进行定容，摇匀得到空白待测样品；

步骤4、制备标准样品溶液：在5个100mL容量瓶中依次加入标准溶液Z48(编号C41X GLV40，Mg：0.0034％)、Z50(编号C43 X Z60，Mg：0.0238％)、Z48和5mL 10mg/L镁标液的混合液、Z49(编号C41X GLV30，Mg：0.00145％)和8mL10 mg/L镁标液的混合液、Z50和10mL10mg/L镁标液的混合液，并向每个容量瓶加入20mL SrCl₂，混合后采用超纯水对其进行定容，得到不同梯度的镁标准系列样品溶液；

步骤5、火焰原子吸收光谱仪依次吸入空白溶液和镁标准系列溶液，分析完毕后，应用软件会自动绘出工作曲线，其中横坐标为镁的浓度值，纵坐标为吸光值，其线性回归方程为A＝0.017 54+1.074 35ρ，R＝0.9994；

步骤6、然后吸入2个待测样品(9^#和10^#)，见表5，其测定结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定结果相比较，两者数据基本一致。

表5锌合金样品中镁的测定结果(％)

注：本次试验是以20mL的SrCl₂作为干扰消除剂。