铌铪合金化学分析方法 痕量杂质元素的测定 电感耦合等离子体质谱法 编制说明

铌铪合金化学分析方法痕量杂质元素的测定电感耦合等离子体质谱法编制说明一、工作简况1.1任务来源根据国标委《国家标准化管理委员会关于下达2022年第二批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》【国标委发〔2022〕22号】，由西安汉唐分析检测有限公司负责起草《铌铪合金化学分析方法痕量杂质元素的测定电感耦合等离子体质谱法》国家标准。项目计划编号为20220745-T-610，项目周期为22个月，计划完成年限为2024年，归口单位为全国有色金属标准化技术委员会。1.2主要参加单位和工作成员及其所作的工作本文件起草单位：西安汉唐分析检测有限公司、广东省科学院工业分析检测中心、有色金属经济研究院、国标（北京）检验认证有限公司、宝钛集团有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂、承德天大钒业有限责任公司、甘肃精普检测科技有限公司、西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司。西安汉唐分析检测有限公司作为标准起草负责单位，在工作前期，对铌铪合金的检测需求和现阶段国内外检测方法现状进行了充分的调研和梳理，并制定了系统的研究方案。在标准制定过程中，完成了试验样品的搜集和分发；完成了分析方法的研究工作；撰写了标准文件、研究报告和编制说明；完成了数据分析统计工作；广泛征求了国内同行试验室及相关企业的意见。广东省科学院工业分析检测中心为第一验证单位，在标准制定过程中对标准文件和研究报告中的各项试验参数进行了验证，同时提供了试验样品的精密度数据，对标准文件、研究报告和编制说明提出了相应的修改建议。有色金属经济研究院、国标（北京）检验认证有限公司、宝钛集团有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂、承德天大钒业有限责任公司、甘肃精普检测科技有限公司、西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司为第二验证单位，在标准制定过程中对试验样品进行了测试，提供了精密度数据，并对标准文件提出了修改建议。本文件主要起草人：1.3主要工作过程西安汉唐分析检测有限公司在接到标准制订任务后，成立了标准编制组，并召开了标准项目编制启动会议，对标准编写工作进行了部署和分工，主要工作过程经历了以下几个阶段。1.3.1起草阶段（1）2022年7月，接到《国家标准化管理委员会关于下达2022年第二批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》文件通知。（2）2022年11月，在厦门举办的全国有色金属标准化技术委员会及各分技术委员会年会上，形成《铌铪合金化学分析方法痕量杂质元素的测定电感耦合等离子体质谱法》标准任务落实会会议纪要，确定了由广东省科学院工业分析检测中心为第一验证单位，有色金属经济研究院、国标（北京）检验认证有限公司、宝钛集团有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂、承德天大钒业有限责任公司、甘肃精普检测科技有限公司、西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司为第二验证单位。（3）2022年11月，组建《铌铪合金化学分析方法痕量杂质元素的测定电感耦合等离子体质谱法》起草小组：撰写开题报告，落实课题组长及课题成员的任务，确定标准编审原则。（4）2023年4月，完成相应分析方法样品的收集和相关研究工作，形成讨论稿、研究报告、征求意见表等，交广东省科学院工业分析检测中心、有色金属经济研究院、国标（北京）检验认证有限公司、宝钛集团有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂、承德天大钒业有限责任公司、甘肃精普检测科技有限公司、西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司，并连同验证样品一起分别寄往各验证单位。（5）2023年5月，陆续收到各验证单位的研究报告及反馈意见，对参与验证单位的意见和建议进行汇总处理，对讨论稿进行修改，完善试验报告，撰写编制说明。二、标准化文件编制原则2.1符合性：本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》、GB/T20001.4—2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》、GB/T6379.2—2004《测量方法与结果的准确度》的要求进行了编写。2.2合理性：反映当前国内各生产企业的技术水平，宜于应用，经济上合理，兼顾现有资源的合理配置。2.3先进性：本文件涉及的内容，技术水平不低于当前国内先进水平。三、标准主要内容的确定依据本文件为首次制定，是在充分调研了生产实际水平后完成的。起草单位和第一验证单位就溶样酸的选择、同位素质量数、检出限和定量限进行了研究。3.1方法检测范围根据实际产品中的元素种类和含量检测需求，并结合电感耦合等离子体质谱仪的检测能力范围，确定出本文件中铌铪合金中锂、铍、硼、镁、铝、钒、锰、钴、镍、铜、锌、镓、砷、锶、钼、铬、镉、锡、锑、铅、铋、铀含量的测定范围为0.0001%～0.010%，铁含量的测定范围为0.0010%～0.010%。3.2溶样酸的选择铌在铌铪合金中的含量大约可达到80%以上，是一种热导率好，熔点高，耐腐蚀性好的金属，铌不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。因此铌铪合金通常采用氢氟酸在低温加热条件下溶解，溶解后期溶液底部出现的黑色不溶物，一般是难溶的碳化物或氮化物，可以通过滴加硝酸使之完全溶解，保证溶液清亮。因此，在既能保证溶液酸度适中不水解，又能兼顾经济环保与设备保护的前提下，本试验选择2mL氢氟酸、1mL硝酸溶解样品。GB/T38513—2020《铌铪合金化学分析方法铪、钛、锆、钨、钽等元素的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》中，溶解铌铪合金样品时，氢氟酸用量为2mL，硝酸用量为5mL。与之相比本试验硝酸用量减少，主要是因为称取样品量减少，1mL硝酸就可使其完全氧化溶解。3.3同位素质量数根据待测元素同位素丰度高和无干扰的原则来进行选择，待测元素推荐的同位素质量数见表1。在质谱检测过程中，绝大部分的元素的测定选择标准模式，但因Fe元素与载气Ar气所产生的ArO存在严重的干扰，所以在本实验中对Fe元素的测定采取碰撞模式进行检测。表1同位素质量数%79BVNiU3.4检出限和定量限对11份全流程空白溶液进行测定，计算标准偏差，以3倍的标准偏差作为检出限，10倍的标准偏差作为检测下限，各元素检出限和定量限统计结果见表2。表2检出限和定量限BV表2检出限和定量限（续）NiU3.5精密度和准确度试验3.5.1精密度按照试验方法，对铌铪合金样品进行精密度试验，平行9次测定样品中各元素含量，结果见表3（/表3方法精密度实验%%%%////////B////////////V////////////////表3方法精密度实验（续）%%%%Ni////////////////////////////////////////////////U////由于所收集到的铌铪合金样品中杂质元素含量较低，故试验通过加标合成样品进行精密度试验。加入5μg/g、10μg/g、30μg/g、60μg/g杂质元素，进行加标回收试验，即在称完样品后直接在相应烧杯中加入适量的混合标液，加酸溶解样品，合成样品1#、2#、3#和4#。按相同的检测方法对合成样品进行准确度实验，测定结果见表4～表7。表4铌铪合成样品精密度实验%%00B000V00/////////////0Ni0表4铌铪合成样品精密度实验（续）%%00000000000U0表5模拟样品精密度试验%%00B000V0000Ni000000表5模拟样品精密度试验（续）%%000000U0表6模拟样品精密度试验%%00B000V0000Ni000000000000U0表7模拟样品精密度试验%%00B000V0000Ni000000000000U03.5.2准确度分析通过合成样品实验，同时可计算出加标回收率，结果见表8。从表中数据可看出，各元素的加标回收率均在90%～120%之间，说明方法准确。表8铌铪合金加标回收率%%%%00B00表8铌铪合金加标回收率（续）0V000//0Ni000000000000U0四、标准中涉及专利的情况本文件不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益等情况5.1标准的必要性以铌铪为代表的高温合金在航空航天领域获得了重要应用。该合金具有优异的综合性能，主要用于火箭发动机辐射冷却喷灌和推力室身部、空间发电系统熔融钠及钠钾合金压力管和涡轮泵、喷气发动机高温结构部件等。其质量控制对于我国航空航天事业的持续发展具有举足轻重的作用。该标准的建立不仅能满足生产单位和企业用户急需，而且可以填补铌铪合金分析领域的空白，有利于铌铪合金的质量控制，为铌铪合金的综合开发提供有力的保证。5.2标准的预期作用标准充分考虑了我国铌铪合金生产企业和使用加工企业的生产工艺技术水平。根据实际需求进行了大量相关试验，最终形成了本标准。本标准操作简便、快速，分析结果准确、可靠，代表了我国在铌铪合金检测领域的最高水平。本标准颁布执行后，有利于生产采用统一的分析方法开展产品质量检验工作，有利于市场公平交易环境的形成，具有较大的社会效益。六、采用国际标准和国外先进标准的情况6.1采用国际标准和国外先进标准的程度经查，国外无相同类型的国际标准。6.2国际、国外同类标准水平的对比分析经查，国外无相同类型的国际标准。6.3与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况6.4标准水平分析本标准的建立提升了检测效率，有利于生产单位生产效率的提高，标准总体达到了国内先进水平。七、与现行法律、法规、强制性国家标准及相关标准协调配套情况本文件与有关的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。本文件与现行标准及制定中的标准无重复交叉情况。八、重大分歧意见的处理经过和依据编制组严格按既定编制原则进行编写，本文件起草过程中未发生重大的分歧意见。