[发明专利]钨基类样品的消解方法和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化钨、金属钨、硬质合金等以钨为主要基体成份的金属或合金产品的检测分析领域，具体地讲，本发明涉及一种在高压密闭条件下采用微波以硝酸消解样品并且同步以无机络合剂磷酸络合钨，从而使钨基体稳定地以离子形态保存于溶液中而不会产生钨酸沉淀的方式制备碳化钨、金属钨或硬质合金等样品溶液的方法，以及运用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)等分析方法对所制备的样品溶液进行元素检测的方法

背景技术

金属钨及其合金是现代工业、国防和高新技术应用中极为重要的功能材料之一，在航空航天、原子能、船舶汽车、电子电气、石油化工、金属加工、设备制造以及军事工业等诸多领域应用广泛。钨主要用来生产硬质合金和钨铁，可制造刀具、汽车曲轴缸筒、燃气轮机、辐射防护屏、电子管、金属表层硬化材料、颜料染料、照明器材，耐热钢以及制造枪炮、卫星火箭、飞机舰船等。随着经济发展和科技进步，中国钨应用范围不断扩大，品种日益增多，极大地满足了经济建设和国防军事的需要。

金属钨是难熔金属，硬度大、密度高、高温强度好。常温下不易被酸、碱和王水侵蚀，溶解于硝酸和氢氟酸的混合酸，并以钨酸沉淀形式析出。

碳化钨(WC，Wolfram Carbide)是生产硬质合金的主要原料，硬度与金刚石相近。我国碳化钨粉除供国内使用外，还大量出口德美日法等国家。碳化钨性质稳定，不溶于盐酸、硝酸、硫酸，溶于硝酸-氢氟酸并且钨基体以钨酸沉淀形式析出。

虽然国内外对硬质合金及其原料碳化钨、金属钨的检测分析方法进行了许多研究，诸如分光光度法等化学方法、原子发射光谱、原子吸收光谱、原子质谱、电化学以及活化分析等检测钨基样品的非专利技术文献报道。而且我国也有以光度法等化学方法和原子吸收光谱法为主的钨基硬质合金检测国家标准GB/T 5124《硬质合金分析方法》和GB/T 4324《钨化学分析方法》。但是，此类方法由于当时的技术手段的局限均存在有较多不足。

由于高浓度钨具有在酸性介质中易以钨酸形式沉淀析出的特点，总结分析现有技术，以酸溶湿法消解高钨样品的溶液制备方法，可分类为沉淀或萃取分离钨基体以及络合稳定避免钨沉淀析出这两种截然不同的技术路线。

仅就络合稳定钨基体以避免钨酸沉淀析出的样品溶液制备方法而言，现有技术是以过氧化钠-酒石酸、浓氨水-柠檬酸铵、浓氨水-酒石酸、硫酸-硫酸铵或硫酸-磷酸、焦硫酸钾-高氯酸-柠檬酸-过氧化氢等试剂组合在电热板敞开体系中进行某些含钨样品的消解反应，并通过有机络合剂与钨生成稳定络合物而使高浓度的钨基体以离子形态存在于溶液中而避免析出钨酸沉淀。此类方法明显存在许多缺点：如消解体系组成复杂，所制备的样品溶液基体组成复杂且盐类浓度太高，以及用氨水、过氧化钠等碱性试剂消解样品均非常不适合ICP-AES、ICP-MS等检测仪器方法的测定要求；尤其是，大量使用的柠檬酸铵、酒石酸等有机络合试剂多用于传统化学分析方法，不适用于仪器分析方法，如对ICP-AES造成严重碳化物分子光谱干扰，对ICP-MS造成未分解或沉积的碳化物颗粒堵塞进样锥孔，对AAS产生碳化物分子散射干扰等，均影响检测结果准确度。

需要特别指出的是，上述试剂组合在电热板敞开消解体系下对碳化钨、金属钨等样品的消解完全无效。虽然国标GB/T 5124《硬质合金分析方法》等方法用HF-HNO₃可消解碳化钨、金属钨、硬质合金等高钨基体样品，但会析出钨酸沉淀且游离碳等碳化物消解不完全。结合本领域常识可在HF-HNO₃组合中添加柠檬酸、酒石酸等有机络合剂，但仍无法避免钨酸沉淀析出，原因可能是HF-HNO₃消解的高温强酸介质破坏了柠檬酸、酒石酸等有机试剂结构，从而使其失去了与钨发生络合反应的能力，导致样品溶液制备失败。