ICP-OES测定5052铝合金中镁的测量不确定度评定

兰标景，陆科呈，刘俊生

（广西南南铝加工有限公司，广西　南宁　５３００３１）

利用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ＩＣＰ－ＯＥＳ）测定５０５２铝合金中镁元素，分析检测过程中的不确定度摘 要：

来源，包括样品称量、定容、标准曲线拟合等，根据不确定度传递公式的特点，采用相对标准不确定度评定各个分量，重点评定了标准曲线拟合引入的不确定度，并对各个不确定度来源对不确定度的贡献进行评价。经计算得出合成不确定度（uc(Y)＝０．０２５７％）和扩展不确定度（Ｕ９５＝０．００５％）。

ＩＣＰ－ＡＥＳ；不确定度；铝合金；镁关键词：

Ｏ６５７　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１８）０９－０２４５－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Evaluation of Measurement Uncertainty of Magnesium in Aluminium Alloy 5052

Determinated by ICP-OES Method

LAN󰀁Biao-jing,󰀁LU󰀁Ke-cheng,󰀁LIU󰀁Jun-sheng󰀁

（ＡＬＮＡＮ　Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　Ｉｎｃ．，　Ｎａｎｎｉｎｇ　５３００３１，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｕｓｉｎｇ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ａｔｏｍｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　（ＩＣＰ　－　ａｎｄ　ｅｎｇａｇｅ）　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ｉｎ　５０５２　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ，　ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓａｍｐｌｅ　ｗｅｉｇｈｉｎｇ，　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｖｏｌｕｍｅ，　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｏｒｍｕｌａ，　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．　Ｔｈｅ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　（ｕ＝０．０２５７％）　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　（ｕ＝　０．００５％）　ｗｅｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．

Keywords:　ＩＣＰ－ＯＥＳ　ｍｅｔｈｏｄ；　Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；　Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　ａｌｌｏｙ；　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ

1 实验部分

（1）主要仪器与试剂。iCAP6300型电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP光谱仪），赛默飞世尔科技有限公司。

电子分析天平，BSA124S-W型，赛多利斯科学仪器有限公司。铝合金光谱标样，系列编号：5961、5962、5963、5964、5965，东北轻合金有限责任公司。（2）ICP光谱仪工作参数。RF功率1150 W，雾化器气体流量0.6 L/min，辅助气流量0.5 L/min，分析转速50 r/min。（3）标准曲线系列。为减少基体干扰，确保结果的准确性，系列标准溶液中的基体、合金系列与待测试样要求一致。系列标准溶液是取高纯铝、5961～5965铝合金光谱系列标样的铝屑，然后用和试验样品一样的溶样方法、一样的定容体积配制而成。（4）实验方法。在制样过程按照《铝及铝合金化学分析方法第 25部分电感耦合等离子体原子发射光谱法》，样品

[1]

和标准系列均使用碱溶酸化法溶样。样品溶样过程具体如下：准确称取5052铝合金铝屑样品0.2009 g于聚四氟乙烯烧杯中，加6 mL NaOH（400 g/L），待剧烈反应停止后，低温加热至溶解完全，加25 mL盐酸（1+1）和25 mL 硝酸（1+1）酸化，冷却后，用容量瓶定容至500 mL。在ICP光谱仪选定的工作条件下，使用系列标准溶液进行校准，得到工作曲线；接着进行待测溶液的测定，利用工作曲线测定待测样品中镁的含量。

fVC0+∆+XM其中：Y—样品中镁的质量百分比， %； f—样品溶液的稀释系数，本方法中f=1，无量纲；V—待测溶液的定容体积，mL；C0—样品溶液中镁的质量浓度值， mg/L； M—样品质量，g；Δ—各种因素造成的重复性影响的修正值；X—

[2]

数值修约。

Y=3 不确定度来源分析

由实验方法的数学模型及其它有关信息分析，可判断影响测定过程不确定度来源主要有以下几方面：样品的称量过程、定容过程、工作曲线拟和、数值修约等。

根据测量不确定度传播律公式，合成标准不确定度可表示为：

u(Y)=cu2(fVC0)+u2(∆)+u2(X)M本实验不进行稀释过程，故稀释系数f=1，其f引入的不确定度u(f)=0。

4 标准不确定度分量的评定

4.1 称量过程引入的标准不确定度u(M)

称量过程的不确定度主要来自电子分析天平的准确性、分辨力和称量过程的重复性，其中称量过程的重复性将在各种因素造成的重复性影响修正值引入的不确定度分量中考虑。（1）电子分析天平的准确性引入的标准不确定度分量u1(M)。电子分析天平校准证书给出的校准扩展不确定度U = 0.5 mg，故（2）电子分析天平的分辨力引入的标准不确定度分量u2(M)。所用电子分析天平的分辨力为0.1 mg，按照均匀分布，则其引入的标准不确定度分量。

2 数学模型

按下式计算检测结果：

２０１８－０４收稿时间：

兰标景，男，生于１９８５年，广西河池人，助理工程师，研究方向：作者简介：化学检测研究。　

2018年 5月上 世界有色金属245

（3）称量过程引入的标准不确定度u(M)。称量过程引入的标准不确定度为天平准确性和分辨力引入的标准不确定度分量的合成，即

则相对标准不确定度为：

4.2 定容过程引入的标准不确定度u(V)

（1）容量瓶准确性引入的标准不确定度分量u1(V)。本实验定容采用500 mL-A级容量瓶。根据JJG196-2006《常用玻璃量器》给出的不同计量器具的容量允差， 500 mL-A级容量瓶允差为±0.25 mL，按三角分布计算，所以其标准不确定度分量

（2）温度变化引入的标准不确定度分量u2(V)。由于玻璃的体热膨胀系数远小于水的膨胀系数，故可忽略其影响。

-4

已知水的膨胀系数为2.1×10/℃，玻璃器具出厂校准温度为20 ℃，本实验使用温度与校准温度变化范围为±6 ℃，按均匀分布计算，k=3，所以温度变化引入的标准不确定度分量：

4.4 数值修约引入的标准不确定度u(x)最终报告数值修约至小数点后两位，故数值修约引入的标准不确定度为：

5 合成标准不确定度uc(Y)由前述数学模型可知，合成标准不确定度可表示如下：

分别将u(M)=0.0231%，u(∆)=0.011%，u(x)=0.0029%带入上式，得出合成标准不确定度：uc(Y)=0.0257%。另外，从前面的分析可以看出，在所考虑的不确定度来源中，标准曲线拟合引入的不确定度最大，其相对标准不确定度达到0.91%，其次是样品称量和定容过程，相对标准偏差分别达到0.1253%和0.076%。

fVC06 扩展不确定度

取置信概率P=95%，扩展因子k=2，在扩展不确定度：

7 测量不确定度报告

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定5052铝合金中镁的测量不确定度为0.05%，其测定结果可表示为：（2.51±0.05）%，置信概率P=95%。[1]󰀡尚德军，王军.测量不确定度的研究和应用进展[J].理化检验-化学分

册，2004，40(10):623-627.

[2]󰀡杨振宇.元素相对测量不确定度的评估[J].理化检验-化学分册，

2005，41(5):336-340.

4.3 标准曲线拟合引入的标准不确定度u(C0)实验所用镁系列标准溶液的浓度分别为8.55 mg/L、17.05 mg/L、23.60 mg/L、 33.10 mg/L、39.05 mg/L。用ICP光谱仪测定各浓度的谱线发射强度，每一浓度点测定3次，以质量浓度Cj为横坐标，谱线强度Yj为纵坐标，进行线性拟合。（上接244页）

通常来说，对信息进行数字形式的编程能够使得各大工矿行业的重型器械得到更好的操控，还能在各个行业进行多种适配。

伴随着科技的急速推进，逻辑控制器的操控功用性能主要是通过对器械进行任务分配编程，然后设置工作流程，这也使其成为现在的各大工矿领域在电气改造上主要的技术应用链条。

同时，该控制器在对安全隐患的模拟测算上具有明显优势。这对于对适用中的大型器械是否安全进行的监控具有显著作用。

3 结语

本文在根据对逻辑控制器这一手段的基本内容的分析基础上，探讨了当前情况下，逻辑控制器在起重机这一大型器械的电气方面如何进行改造应用。

基于这些讨论，本文还分析了逻辑控制器的使用对于起重机这一大型器械的电气改造方面的应用效果。

发现该手段的使用能够明显的提高器械的工作效率，并且在器械的适配过程中，增强其安全性能。希望本文能为起重机这一大型器械的电气化方向改造及应用提出有效的指导意见。2 逻辑控制器在起重机电气改造中的应用效果研究

对起重机这一大型器械进行电气方面的改造，逻辑控制器的适用对工作效果的影响会体现于很多方面。2.1 工作效率显著提升

利用控制手段在该器械的电气方面进行改设后，可以发现该器械的工作效率得到了明显的提升。

起重机一般大多应用于大型矿区的勘采和深挖，在这样高负荷的情况下，该控制器的适配能够取代传统的操控终端，使器械的多样的任务组合及时完成。2.2 器械安全性显著提高

由于该控制器实质上是一个微型电脑，所以，在它的报警单元中可以配置相关的安全级别、类型及显示等。通过对器械使用中的部件的监控与测算，可以实时的计量问题级别及安全性，再决定是否有必要进行提醒。

[1]󰀡侯祖清.单梁起重机升降电气控制系统的改造与应用[J].设备管理与维

修,2017(7):96-97.

[2]󰀡张崇亮.PLC在起重机的电气设计中的应用探析[J].海峡科技与产

业,2017(12):99-100.

[3]󰀡邓黎黎.PLC可编程控制器在水电站起重设备中的运用[J].水能经

济,2018(1):33-33.

[4]󰀡王芳,王亚东.PLC可编程控制器在天车电气控制系统的应用浅谈[J].

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246世界有色金属 2018年 5月上