Научная статья на тему 'Улучшение аналитических характеристик определения примесей в жаропрочных никелевых сплавах методом ИСП-МС'

Улучшение аналитических характеристик определения примесей в жаропрочных никелевых сплавах методом ИСП-МС Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
146
32
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Труды ВИАМ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) / никелевые сплавы / определение вредных примесей / микроволновая пробоподготовка. / mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS) / nickel alloys / de- termination of impurities / microwave sample preparation.

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — П. В. Якимович, А. В. Алексеев

Проведено определение P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в образцах сложнолегированных никелевых сплавов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Приведена методика растворения пробы и подготовки ее к анализу. Применены различные методы устранения спектральных интерференций и повышения чувствительности определения: реакционно-столкновительная ячейка и математическая коррекция. Диапазон определяемых концентраций составил 0,000007–0,0401% (по массе), относительное стандартное отклонение не превышает 0,05.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT OF ANALYTICAL CHARACTERISTICS FOR THE DETERMINATION OF IMPURITIES IN HIGH TEMPERATURE NICKEL ALLOYS USING ICP-MS

In this work, the determination of P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te, Sb in samples of complex alloy nickel alloys by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was carried out. The technique of dissolving the sample and preparing it for analysis. Applied different techniques for elimination of spectral interferences and improve sensitivity definitions: reaction-collision cell and mathematical correction. Range of determined concentrations were 0,00001–0,087% by weight, relative standard deviation not greater than 0,05.

Текст научной работы на тему «Улучшение аналитических характеристик определения примесей в жаропрочных никелевых сплавах методом ИСП-МС»

УДК 669.018.44:669.245 П.В. Якимович1, А.В. Алексеев1

УЛУЧШЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВАХ МЕТОДОМ ИСП-МС

DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-5-3-11

Проведено определение P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в образцах сложнолегированных никелевых сплавов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Приведена методика растворения пробы и подготовки ее к анализу. Применены различные методы устранения спектральных интерференций и повышения чувствительности определения: реакционно-столкновительная ячейка и математическая коррекция. Диапазон определяемых концентраций составил 0,000007-0,0401% (по массе), относительное стандартное отклонение не превышает 0,05.

Ключевые слова: масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), никелевые сплавы, определение вредных примесей, микроволновая пробоподготовка.

P.V. Yakimovich1, A.V. Alekseev1

IMPROVEMENT OF ANALYTICAL CHARACTERISTICS FOR THE DETERMINATION OF IMPURITIES IN HIGH TEMPERATURE NICKEL ALLOYS USING ICP-MS

In this work, the determination of P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te, Sb in samples of complex alloy nickel alloys by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was carried out. The technique of dissolving the sample and preparing it for analysis. Applied different techniques for elimination of spectral interferences and improve sensitivity definitions: reaction-collision cell and mathematical correction. Range of determined concentrations were 0,00001-0,087% by weight, relative standard deviation not greater than 0,05.

Keywords: mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS), nickel alloys, determination of impurities, microwave sample preparation.

;Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials» State Research Center of the Russian Federation]; e-mail: admin@viam.ru

Введение

Сплавы на основе никеля позволяют изготавливать конструкции и детали, способные выдерживать длительные силовые и тепловые нагрузки, сохраняя при этом все свои основные свойства [1, 2]. Эксплуатационные характеристики и надежность являются основными показателями качества материалов, изготавливаемых из данных сплавов. Для проектирования и производства современных летательных аппаратов необходимо создавать новые типы жаропрочных сплавов со все более лучшими свойствами. Данные сплавы нашли широкое применение при производстве газотурбинных двигателей различных конструкций [3-6]. Множество различных химических элементов (Cr, Mo, W, Ti, Al, Co, Hf, Ta, Nb и Re) являются компонентами никелевых сплавов, обеспечивая необходимые свойства выпускаемым материалам [7]. Однако присутствие других

элементов (вредных примесей, к которым относятся P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb) Периодической системы даже в микроколичествах может негативно влиять на механические свойства. Таким образом, определение содержания вредных примесей в жаропрочных никелевых сплавах - чрезвычайно важная задача.

Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) является наиболее предпочтительным методом многоэлементного анализа. Положительные характеристики данного метода - высокая чувствительность, возможность одновременного определения большого количества элементов и точность анализа [8, 9].

При определении меди, цинка, мышьяка и селена данным методом возникают трудности, связанные с наличием спектральных интерференций, проявляющихся в наложение на сигналы определяемых элементов сигналов от мешающих ионов.

Практически полностью избавиться от масс-спектральных интерференций можно с помощью гидридной генерации паров, где в результате химической реакции определяемых элементов с водородом образуются их гидриды, которые далее попадают в масс-спектрометр уже без мешающих элементов [10]. К сожалению, для метода гид-ридной генерации паров ограничением также являются наличие необходимого оборудования, сужение перечня определяемых элементов до одного-двух и большая трудоемкость и сложность процесса гидридообразования, связанная с влиянием легирующих элементов на стадии образования определяемых гидридов.

Для преодоления спектральных интерференций также возможно использование специальных ячеек подавления/устранения интерференций, являющихся неотъемлемой частью современных ИСП-МС спектрометров [11].

Необходимо также упомянуть о методе ИСП-МС высокого разрешения [12, 13], который подходит для определения меди, цинка, мышьяка и селена в никелевых сплавах, но имеет недостатки, такие как высокая стоимость оборудования и неполное разрешение некоторых спектральных помех - например, определения примесей кадмия в присуствии молибдена.

Таким образом, цель данной работы состояла в повышении точности определения и снижении пределов определения P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в сложнолегиро-ванных никелевых сплавах методом ИСП-МС путем преодоления спектральных интерференций с помощью различных методов и выбора оптимальных условий измерений.

Работа выполнена в рамках реализации комплексной научной проблемы 9.1. «Монокристаллические жаропрочные суперсплавы, включая естественные композиты» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [1, 2].

Материалы и методы Аппаратура

Масс-спектрометр iCAP Qс (фирмы Thermo Fisher Scientific, Германия) использовали для определения P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в никелевых сплавах. Для достижения максимальных аналитических сигналов определяемых элементов выполняли автоматическую настройку параметров работы прибора в соответствии со стандартной процедурой подготовки прибора, заданной производителем (табл. 1). При этом были достигнуты следующие характеристики чувствительности: уровень оксидных ионов 156CeO/140Ce=2,0%,

137 2+ 137 7 • 3

уровень двухзарядных ионов Ba/ Ba=2,5%, 7Li>35000 (имп/с)/(мкг/дм3), 238U>300000 (имп/с)/(мкг/дм3).

Таблица 1

Параметры настройки прибора_

Параметр прибора Значение параметра

Плазмообразующий газ, л/мин 14,0

Вспомогательный газ, л/мин 0,8

Распылительный газ, л/мин 0,99

Скорость перистатического насоса, об/мин 40

Глубина плазмоотбора, мм 5

Мощность RF генератора, Вт 1400

Число каналов на массу 1

Число сканов в реплике 50

Число реплик для образца 3

Продолжительность интегрирования (Dwell time), с 0,01

Напряжение на экстракторе (Extraction Lens 2), В 164

Напряжение на фокусной линзе (CCT Focus Lens), В 3,6

Разрешение, а.е.м. 0,7

Распылитель Микропоточный, концентрический РБЛ-8Т (400 мкл/мин)

Распылительная камера Кварцевая, циклонная с термоэлектрическим охлаждением

Температура распылительной камеры, °C 2,7

Самплер Стандартный никелевый

Скиммер Стандартный никелевый со вставкой 3,5 мм

Работа реакционно-столкновительной ячейки с гелием в режиме дискриминации по кинетической энергии (KED) позволяет избежать возникновения новых интерфе-ренций, которые имеют место при использовании реакционноспособных газов, что позволяет анализировать образцы со сложной матрицей и переменным составом. Произведена настройка работы реакционно-столкновительной ячейки в режиме KED с гелием, при этом значение напряжения на входе в квадруполь Pole Bias составило 18 В, напряжение на выходе из ячейки ССТ Bias Bias: 21 B. Расход гелия через ячейку подобран вручную и составил 6 мл/мин, при этом достигнут минимальный уровень оксидных ионов 156CeO/140Ce=0,5%. Для растворения проб использовали систему микроволновой пробоподготовки MARS 6 (CEM, США) с тефлоновыми автоклавами MARS Xpress Plus (CEM, США) объемом 100 см3.

Реагенты и объекты исследования

Для растворения проб использовали азотную и соляную кислоты марки «осч», очищенные с помощью системы перегонки без кипения BSB-939-IR (фирма Berghof, Германия), и 40% (по массе) фтористоводородную кислоту (фирма Merck, Германия). В качестве растворителя применяли деионизованную воду (сопротивление - не менее 18,2 мОм). В качестве внутреннего стандарта, который вводили вручную, использовали раствор индия с концентрацией 2 мкг/л, приготовленный из стандартного раствора индия с концентрацией 1 г/л производства фирмы High-Purity Standards (США). При построении градуировочных зависимостей для аналитического определения применяли стандартные растворы P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb с концентрацией 1 г/л производства фирмы High-Purity Standards (США). Стандартные растворы легирующих элементов сплава (Ti, Cr и Co) с концентрацией 1 г/л производства фирмы High-Purity Standards (США) использовали для приготовления добавок в количестве 20 мг/л (каждого) к растворенному сплаву для оценки мешающего влияния в ходе масс-спектрометрических измерений.

Исследованы три сертифицированных стандартных образца (СО) состава сплава типа ВЖМ-5: ВЖМП-1, ВЖМП-2 и ВЖМП-3, изготовленные во ФГУП «ВИАМ».

Пробоподготовка образцов к анализу

Образцы никелевых сплавов массой по 0,5 г (по четыре параллельных пробы) растворяли в 10 мл воды, 8 мл ИКО3 и 2 мл ИБ. Вода необходима для лучшего растворения получаемых в процессе разложения солей, а также для равномерного распределения микроволновой мощности. Вначале к образцу добавляли воду, далее последовательно - плавиковую и азотную кислоты. Нагрев автоклавов в микроволновой системе до 120°С осуществляли в течение 20 мин, затем еще 20 мин поддерживали температуру 120°С. Максимальная мощность нагрева задавалась из расчета 150 Вт на автоклав, предельное давление - не более 20 ат (~2 МПа). Полученный раствор доводили до объема 100 мл и разбавляли до концентрации 0,5 г/л по матрице, далее его использовали непосредственно для измерения [14].

Для построения градуировочных зависимостей интенсивностей сигналов от концентрации использовали метод добавок, при котором известные содержания определяемых элементов вводят как добавки непосредственно в анализируемый образец. Внутренние стандарты применяли для коррекции дрейфа сигнала в течение измерений и матричного влияния компонентов основы сплава на интенсивности сигналов определяемых элементов.

Сбор и обработку данных проводили, используя программное обеспечение масс-спектрометра 01е§га. За результат измерений принимали среднее арифметическое результатов четырех параллельных проб (включая все стадии пробоподготовки). При этом должно выполняться условие приемлемости повторяемости:

4-|Хтах-Хтт|-100 <

(XI + X2 + Хз + X4) - Г'

где Х1, Х2, Х3, Х4 - результаты параллельных определений массовой доли компонента, %; г - значение предела повторяемости, %.

Результаты и обсуждение

Перед началом анализа необходимо выбрать изотопы определяемых элементов с учетом максимальной их распространенности для достижения максимального аналитического сигнала и с минимальным числом возможных интерференций (табл. 2) [15, 16].

Таблица 2

Изотопы определяемых элементов и их основные интерференции_

Определяемый элемент Изотоп Распространенность изотопа, % Мешающие ионы Распространенность иона-интерферента, % Способ подавления интерференции

Р 31Р 100 15К1бО+ 3,45 Математическая коррекция

еа шса 12,80 95Мо16О+ 10,25 Измерение 111Са в режиме КЕБ или в стандартном режиме с добавкой Мо при уровне мешающего влияния, равном определяемому содержанию Са

Си 65Си 30,83 49^160+ 5,49 Измерение 65Си в режиме КЕБ или в стандартном режиме с добавкой Т1 при уровне мешающего влияния, равном определяемому содержанию Си

гп 667п 27,9 50Т116О+; 50Сг16О+ 5,39 4,33 Измерение 667п в режиме КЕБ или в стандартном режиме с добавкой Т1 и Сг при уровне мешающего влияния, равном определяемому содержанию 7п

Л8 75Л8 100 59Со16О+ 99,76 Измерение "Л8 в режиме КЕБ или в стандартном режиме с добавкой Со при уровне мешающего влияния, равном определяемому содержанию Л8

Бе 82Бе 9,2 50Сг16О16О+ 4,32 Измерение 82Бе в режиме КЕБ или в стандартном режиме с добавкой Сг при уровне мешающего влияния, равном определяемому содержанию Бе

Те 125Те 7,14 - - -

БЬ 121БЬ 57,21 105ра16О+ 33,45 Измерение 121БЬ в режиме КЕБ

В табл. 2 предлагается несколько способов подавления интерференций. Целью дальнейшего исследования является поиск оптимального варианта решения поставленной задачи.

Определение содержания P, As, Se, Cd, ^, Zn, Te и Sb в стандартных образцах никелевых сплавов в стандартном режиме измерений (STD) без использования уравнений математической коррекции

В табл. 3 приведены результаты определения содержания Р, Лб, Бе, Сё, Си, 2п, Те и БЬ в интервале содержаний 0,000007-0,0401% (по массе) в трех сертифицированных стандартных образцах ВЖМП-1, ВЖМП-2 и ВЖМП-3, которые легированы хромом, кобальтом и титаном. Определение выполняли с использованием внутреннего стандарта.

Таблица 3

Результаты определения содержания P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в стандартных образцах никелевых сплавов в режиме измерений STD без использования уравнений математической коррекции (n=4, Р=0,95)

Наименование образца* Содержание элементов, % (по массе)

Cu Zn As Se P Cd Te Sb

ВЖМП-1 (0,00057±0,00021 Cu; 0,00014±0,00003 Zn; 0,00020±0,00002 As; 0,00002 Se; 0,00055±0,00001 P; 0,00004±0,00001 Cd; 0,000010±0,000003 Te; 0,000007±0,000001 Sb) 0,00098± ±0,00012 0,00064± ±0,00008 0,0012± ±0,0002 0,0005± ±0,0001 0,00045± ±0,00005 0,00005± ±0,00002 0,000014± ±0,000004 0,000005± ±0,000001

ВЖМП-2 (0,0220±0,0009 Cu; 0,00040±0,00003 Zn; 0,00060±0,000022 As; 0,00110±0,00011 Se; 0,0120±0,0009 P; 0,00015±0,00004 Cd; 0,00050±0,00008 Te; 0,00031±0,0008 Sb) 0,0224± ±0,0008 0,00090± ±0,00002 0,0016± ±0,00006 0,0016± ±0,0002 0,0132± ±0,0005 0,00014± ±0,00002 0,00052± 0,00008 0,00027± ±0,00007

ВЖМП-3 (0,0401±0,0031 Cu; 0,00020±0,00004 Zn; 0,0047±0,0006 As; 0,0046±0,0004 Se; 0,0240±0,0009 P; 0,00018±0,00003 Cd; 0,0021±0,0003 Te; 0,00090±0,00009 Sb) 0,0406± ±0,0006 0,00070± ±0,00003 0,0056± ±0,0006 0,0051± ±0,0004 0,0245± ±0,0005 0,00012± ±0,00002 0,0027± ±0,0007 0,00085± ±0,00009

* В скобках указаны аттестованные значения содержаний в % (по массе): Cu, Zn, As, Se, P, Cd, Te и Sb.

Из приведенных в табл. 3 данных видно, что при определении содержания Р, Лб, Бе, Сё, Си, 2п, Те и БЬ в стандартном режиме измерений без межэлементной коррекции получают сильно завышенные результаты по сравнению с аттестованными значениями, особенно при уровне мешающего влияния, сопоставимом с концентрацией определяемого элемента, что свидетельствует о наличии спектральных интерференций и необходимости их подавления.

Определение содержания P, As, Se, Cd, ^, 2п, Te и 8Ь в стандартных образцах никелевых сплавов в режиме измерений КЕБ

В табл. 4 приведены результаты определения содержания Р, Лб, Бе, Сё, Си, 2п, Те и БЬ в режиме измерений КЕБ без использования уравнений математической коррекции, в интервале содержаний 0,000007-0,0401% (по массе) в трех сертифицированных стандартных образцах ВЖМП-1, ВЖМП-2 и ВЖМП-3, которые легированы хромом, кобальтом и титаном. Определение выполняли с использованием внутреннего стандарта.

Таблица 4

Результаты определения содержания P, As, Se, Cd, Zn, Te и Sb в стандартных образцах никелевых сплавов в режиме измерений KED

без использования уравнений математической коррекции (п=4, Р=0,95)

Наименование образца* Содержание элементов, % (по массе)

Си гп лб Бе Р Сё Те БЬ

ВЖМП-1 (0,00057±0,00021 Си; 0,00014±0,00003 Zn; 0,00020±0,00002 As; 0,00002 Бе; 0,00055±0,00001 Р; 0,00004±0,00001 С^ 0,000010±0,000003 Те; 0,000007±0,000001 Sb) 0,00055± ±0,00013 0,00015± ±0,00002 0,0013± ±0,0003 0,0004± ±0,0001 0,00052± ±0,00005 0,00005± ±0,00002 0,000014± ±0,000004 0,000007± ±0,000001

ВЖМП-2 (0,0220±0,0009 Си; 0,00040±0,00003 Zn; 0,00060±0,000022 As; 0,00110±0,00011 Se 0,0120±0,0009 Р; 0,00015±0,00004 Cd; 0,00050±0,00008 Те; 0,00031±0,0008 Sb) 0,0217± ±0,0009 0,00039± ±0,00004 0,0016± ±0,0001 0,0015± ±0,0002 0,0121± ±0,0005 0,00014± ±0,00002 0,00052± ±0,00008 0,00027± ±0,00007

ВЖМП-3 (0,0401±0,0031 Си; 0,00020±0,00004 Zn; 0,0047±0,0006 As; 0,0046±0,0004 Se; 0,0240±0,0009 Р; 0,00018±0,00003 Cd; 0,0021±0,0003 Те; 0,00090±0,00009 Sb) 0,0398± ±0,001 0,00019± ±0,00003 0,0058± ±0,0004 0,0050± ±0,0003 0,0240± ±0,0005 0,00012± ±0,00002 0,0027± ±0,0007 0,00085± ±0,00009

* В скобках указаны аттестованные значения содержаний в % (по массе): Си, 7п, лб, Бе, Р, Сё, Те и БЬ.

Из приведенных в табл. 4 данных видно, что содержания Си и 2п определяют достаточно точно, а Лб и Бе - нет. Причина заключается в следующем: в режиме КЕБ водород оказывает нежелательное влияние на соотношение сигнал/фон на массах ионов

75 82 58 • 16 1 "Ь

Лб и Бе вероятно, из-за увеличения образования молекулярных ионов и

Лг Лг Н Н в реакционно-столкновительной ячейке. В связи с этим необходимо проведение измерений в режиме КЕБ со 100% гелия без добавления водорода.

Определение содержания P, As, Se, Cd, ^, 2п, Te и Sb в стандартных образцах никелевых сплавов в режиме измерений STD с использованием уравнений

математической коррекции

Из-за высокого содержания кобальта, титана и хрома в сплаве целесообразно использовать коррекцию спектральных интерференций (без измерений изотопов мешающих элементов) путем добавок известных количеств мешающего элемента в анализируемый раствор - так называемая «межэлементная коррекция».

Изотопы определяемых элементов, мешающие ионы и значения коэффициентов уравнений коррекции, рассчитанные исходя из уровня мешающего влияния (кажущейся концентрации), приведены в табл. 5.

Таблица 5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Массы используемых изотопов, основные интерференции и коэффициенты уравнений

коррекции для масс-спектрометрического определения Cu, Zn, As и Se

Элемент Изотоп Распространенность Мешающие Коэффициент уравнения

изотопа, % ионы коррекции

Cu 65Cu 30,83 49Ti16O+ 0,00041

Zn 66Zn 27,9 50Ti16O+; 50Cr16O+ 0,00052

As 75As 100 59Co16O+ 0,0010

Se 82Se 9,2 50Cr16O16O+ 0,0005

Проведено определение содержания P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в режиме измерений STD с использованием уравнений математической коррекции в интервале содержаний 0,000007-0,0401% (по массе) в трех сертифицированных стандартных образцах ВЖМП-1, ВЖМП-2 и ВЖМП-3, которые легированы хромом, кобальтом и титаном. Определение выполняли с использованием внутреннего стандарта (табл. 6).

Таблица 6

Результаты определения содержания P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb в стандартных образцах никелевых сплавов в режиме измерений STD

c использованием уравнений математической коррекции (n=4, Р=0,95)

Наименование образца* Содержание элементов, % (по массе)

Cu Zn As Se P Cd Te Sb

ВЖМП-1 (0,00057±0,00021 Cu; 0,00014±0,00003 Zn; 0,00020±0,00002 As; 0,00002 Se; 0,00055±0,00001 P; 0,00004±0,00001 Cd; 0,000010±0,000003 Te; 0,000007±0,000001 Sb) 0,00052± ±0,00009 0,00015± ±0,00002 0,00017± ±0,00003 0,00006± ±0,00002 0,00052± ±0,00005 0,00005± ±0,00002 0,000014± ±0,000004 0,000007± ±0,000001

ВЖМП-2 (0,0220±0,0009 Cu; 0,00040±0,00003 Zn; 0,00060±0,000022 As; 0,00110±0,00011 Se; 0,0120±0,0009 P; 0,00015±0,00004 Cd; 0,00050±0,00008 Te; 0,00031±0,0008 Sb) 0,0228± ±0,0007 0,00042± ±0,00003 0,00056± ±0,00007 0,0012± ±0,0001 0,0121± ±0,0005 0,00014± ±0,00002 0,00052± ±0,00008 0,00027± ±0,00007

ВЖМП-3 (0,0401±0,0031 Cu; 0,00020±0,00004 Zn; 0,0047±0,0006 As; 0,0046±0,0004 Se; 0,0240±0,0009 P; 0,00018±0,00003 Cd; 0,0021±0,0003 Te; 0,00090±0,00009 Sb) 0,0412± ±0,0024 0,00018± ±0,00003 0,0048± ±0,0003 0,0044± ±0,0003 0,0240± ±0,0005 0,00012± ±0,00002 0,0027± ±0,0007 0,00085± ±0,00009

* В скобках указаны аттестованные значения содержаний в % (по массе): Cu, Zn, As, Se, P, Cd, Te и Sb.

Как видно из данных табл. 6, наиболее точным является определение с использованием уравнений математической коррекции, при этом достигается лучшее соответствие найденного и аттестованного значений.

Пределы обнаружения содержания P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb

в никелевых сплавах

В экспериментах с концентрацией растворенного вещества 1 г/л пределы обнаружения составили в % (по массе): 0,000008 Cu; 0,000007 Zn; 0,00001 As; 0,00005 Se;

0.000004.P; 0,000004 Cd; 0,000001 Te; 0,000007 Sb.

Заключения

На основе проделанной работы можно сделать следующие выводы:

- микроволновое растворение никелевых сплавов, легированных Cr, Co и Ti, в смеси фтористоводородной и азотной кислот способствует полному растворению основы и переводу в раствор определяемых элементов (P, As, Se, Cd, Cu, Zn, Te и Sb);

- применение реакционно-столкновительной ячейки (режим измерения KED с газовой смесью: 8% водорода+92% гелия) позволило значительно уменьшить мешающее влияние оксидных ионов на определение Cu, Zn и Cd, но при этом никак не улучшило результаты определения As, Se, P, Te и Sb;

- межэлементная коррекция в стандартном режиме измерений позволила достаточно хорошо учесть мешающее влияние оксидных ионов Cr, Co и Ti, что подтверждается сравнением полученных результатов с аттестованными.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.

2. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/20719140-2015-0-1-3-33.

3. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Парфенович П.И. Конструирование литейных жаропрочных никелевых сплавов с поликристаллической структурой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. №2 (752). С. 47-55.

4. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Петрушин Н.В., Висик Е.М. Монокристаллический жаропрочный никелевый сплав нового поколения с низкой плотностью // Авиационные материалы и технологии. 2015. №2 (35). C. 14-25. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-14-25.

5. Ечин А.Б., Бондаренко Ю.А. Особенности структуры и свойства никелевого монокристаллического жаропрочного сплава, полученного в условиях переменного температурного градиента на фронте роста // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. №8. Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 07.07.2018). DOI: 10.18557/2307-60462015-0-8-1-1.

6. Каблов Е.Н., Бондаренко Ю.А., Ечин А.Б. Развитие технологии направленной кристаллизации литейных высокожаропрочных сплавов с переменным управляемым температурным градиентом // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 24-38. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-24-38.

7. Шеин Е.А. Тенденции в области легирования и микролегирования жаропрочных монокристаллических сплавов на основе никеля (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч. -технич. журн. 2016. №3 (39) Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 07.07.2018). DOI: 10.18557/2307-6046-2016-0-3-2-2.

8. Hu J., Wang H. Determination of Trace Elements in Super Alloy by ICP-MS // Mikrochim. Acta. 2001. Vol. 137. P. 149-155.

9. Алексеев А.В., Якимович П.В., Мин П.Г. Определение примесей в сплаве на основе ниобия методом ИСП-МС. Часть II // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. №7. Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.04.2019). DOI: 10.18557/2307-60462015-0-7-3-3.

10. Пупышев А.А., Эпова Е.Н. Спектральные помехи полиатомных ионов в методе масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Аналитика и контроль. 2001. Т. 5. №4. С. 335-369.

11. Gao Y., Liu R., Yang L. Application of chemical vapor generation in ICP-MS: A review // Chinese Science Bulletin. 2013. Vol. 58. No. 8. P. 1980-1991.

12. Лейкин А.Ю., Якимович П.В. Системы подавления спектральных интерференций в масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Журнал аналитической химии. 2012. Т. 67. №8. С. 752-762.

13. Nie X., Liang Y. Determination of trace elements in high purity nickel by high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry // Journal of Central South University. 2012. Vol. 19. P.2416-2420.

14. Jakubowski N., Prohaska T., Rottmann L., Vanhaecke F. Inductively coupled plasma- and glow discharge plasma-sector field mass spectrometry // Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2011. Vol. 26. P. 693-726.

15. Liu H., Chen S., Chang P. еt al. Determination of bismuth, selenium and tellurium in nickel-based alloys and pure copper by flow-injection hydride generation atomic absorption spectrometry with ascorbic acid prereduction and cupferron chelation extraction // Analytica Chimica Acta. 2002. Vol. 459. P. 161-168.

16. Якубенко Е.В., Войткова З.А., Черникова И.И., Ермолаева Т.Н. Микроволновая пробопод-готовка для определения Si, P, V, Cr, Mn, Ni, Cu, W методом АЭС-ИСП в конструкционных сталях // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. №1. С. 12-15.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.