原子吸收光谱法快速测定镍钴合金镀液中镍、钴的含量

发布时间:2023-12-30点击：次

镍钴合金常用于制造装饰性镀层、防护性镀层、磁性镀层等[1,2] ,镀层中镍和钴的含量决定了镀层的耐蚀性、耐候性和磁性等性能。目前主流的分析镍、钴镀液的方法有两种:一是戴永盛等[1,2,3] 采用常规的化学络合滴定分析方法,二是毕韶丹等[4,5,6,7] 采用比色法,用分光光度计测定镍钴镀液中镍、钴含量。滴定法在测定时干扰因素较多、灵敏度低,对于背景复杂的电镀液体系的测试结果误差较大,而比色法通过加入显色剂和不同掩蔽剂,前处理步骤繁琐。本文采用原子吸收光谱法(AAS)[8,9] ,通过研究镍钴合金镀液中可能存在的杂质的干扰程度,建立适用于镀液中镍和钴元素的测定方法。

1 实验材料及方法

1.1 仪器与试剂

原子吸收分光光度计;镍、钴空心阴极灯(北京有色金属研究总院),Master-D UV实验室纯水系统(上海和泰仪器有限公司)。

钴、镍标准溶液均为1000 mg/L,购自国家有色金属及电子材料分析测试中心;纯水产自Master-D UV实验室纯水系统;硝酸为优级纯,购自广州化学试剂厂;镍合金镀液为电镀企业提供。

1.2 实验方法

1.2.1 空白溶液

量取3 m L硝酸,用水稀释至100 m L即得2%硝酸溶液。

1.2.2 校准曲线溶液制备

钴元素校准曲线溶液:分别取钴标准溶液适量,用2%硝酸溶液稀释至浓度为0.00 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、1.50 mg/L、2.00、3.00 mg/L的校准曲线溶液。同法配制浓度为0.00 mg/L、0.50mg/L、1.00 mg/L、3.00 mg/L、4.50 mg/L、6.00 mg/L的镍元素校准曲线溶液。

1.2.3 样品溶液制备

准确量取镍钴合金镀液1 m L至100 m L容量瓶中,用2%硝酸溶液稀释至刻度,摇匀。分别准确量取该液0.5 m L和1 m L,置于两个100 m L容量瓶中,用2%硝酸溶液稀释至刻度,摇匀即得样品溶液。

1.2.4 AAS仪器条件

钴元素的测定条件为:分析波长240.7 nm,灯电流0.2 m A,滤波系数0.6,燃烧器高度5 mm,燃气流量为1300 m L/min。镍元素的测定条件为:分析波长232.0 nm,灯电流0.2 m A,滤波系数0.6,燃烧器高度6 mm,燃气流量为1300 m L/min。

1.2.5 样品测定

仪器开机预热后,调整仪器参数,进样元素的校准曲线溶液,绘制校准曲线,以校准曲线法测定样品溶液中的镍和钴的含量。

2 结果与讨论

2.1 基体干扰试验

镍钴合金电镀主要有两种工艺,一是硫酸盐镍钴电镀,镀液成分有硫酸镍、硫酸钴、氯化镍、溴化钾、硫酸镁、硼酸,二是氨基磺酸盐镍钴电镀,镀液的主要成分氨基磺酸镍、氨基磺酸钴、氯化镍、硼酸。在电镀过程中,由底材、挂具、制备镀液的原材料等可能引入锌、铜、铬、铁等的杂质。在原子吸收光谱法中,燃气流量在1300 m L/min时铝、硼、磷、钾、镁在空气乙炔测试条件下很难原子化或者形成难以解离气化物和碳化物,因此采用1300 m L/min流量测定镀液中的镍和钴,可排除这些元素的干扰。杂质的存在可能会对镍和钴的测定产生干扰,因此根据常用的镍钴镀液的组成,通过加入相应的杂质元素以确认干扰情况。参照样品溶液制备步骤(1.2.3),制备4份杂质加标溶液,铜、铁、锌、铬在样品溶液中的加标浓度分别为1.0 mg/L,按AAS仪器条件进行测定溶液中的镍和钴。铜、铁、锌、铬的杂质加标样品溶液中,镍元素的回收率为100.1%、100.1%、100.3%、100.2%,钴元素的回收率为99.2%、97.1%、97.6%、97.4%,表明几种杂质元素不干扰镍和钴的测定。

2.2 线性范围、相关系数、检出限

按1.2.2步骤制备校准曲线溶液,对校准曲线溶液进行测定,以元素的浓度(mg/L)为横坐标x,吸光度A为纵坐标y,绘制校正曲线。通过测定11次空白的吸光度,计算方法的检出限。线性回归方程、相关系数和检出限见表1。镍、钴元素在相应浓度范围内的线性关系良好,相关系数均不小于0.9991,检出限满足测试要求。

表1 回归方程、相关系数和检出限Tab.1 Regression equations,correlation coefficients and limit of detection of nickel and cobalt 下载原表

2.3 精密度

按1.2.3平行制备6份样品溶液,测定镍钴合金镀液中的镍和钴的含量,结果如表2。镍、钴的RSD分别为0.6%和1.6%,表明方法重复性好,精密度高。

2.4 准确度

制备10份样品溶液,分别添加低、中、高3个浓度(镍为1.0、2.0、2.5 mg/L;钴为0.5、1.0、1.5 mg/L)的镍和钴元素,每个浓度平行测定3次,并通过未加标的样品溶液校正,计算加入的镍和钴的回收率,结果见表3。镍的回收率为96%~98%,RSD为0.4%~3.1%,钴的回收率为95%~102%,RSD为0.6%~5.0%,表明方法的准确度符合检测要求。

2.5 实际样品测试

测试了不同日期加料前后镍合金镀液中的镍和钴含量,计算钴和镍的加料量,并与企业实际添加量进行对比(见表4)。表明该方法具有较好的实用性,适用于企业日常生产的需求。

表2 精密度实验结果Tab.2 Test results of precision 下载原表