ICS 77.080.01 CCS H 11
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T223.90—2021
钢铁及合金硅含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法
Iron,steel andalloyDetermination of silicon contentInductivelycoupled
plasma atomic emission spectrometric method
(ISO/TR17055:2002,Steel—Determinationofsiliconcontent-
Inductively coupled plasma atomic emission spectrometric method, MOD)
2022-03-01实施
2021-08-20发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T223.90—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件使用重新起草法修改采用ISO/TR17055：2002《钢 硅含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》。
本文件增加了“术语和定义”一章。 本文件与ISO/TR17055：2002的技术差异及其原因如下：
扩展了第1章“范围”中的测定范围，以更好地满足实验室需求；一关于规范性引用文件，本文件做了具有技术差异的调整，以适应我国的技术条件，调整情况集
中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下： ·用等同采用国际标准的GB/T6379.1代替了ISO5725-1：1994（见9.2）； ·用等同采用国际标准的GB/T6379.2代替了ISO5725-2：1994（见9.2）； ·用修改采用国际标准的GB/T6682代替了ISO3696：1987（见第5章）； ·用非等效采用国际标准的GB/T12806代替了ISO1042：1998（见6.1）； ·用GB/T12808代替了ISO648：1977（见6.1)； ·用等同采用国际标准的GB/T20066代替了ISO14284：1996（见第7章）； ·删除了ISO5725-3：1994（见9.2）。 调整了第5章中所用的试剂及硅储备液浓度，并增加了用六氟硅酸胺配制硅储备液的方法：一增加了“6.2.2分析谱线”中两条推荐的分析谱线，为操作者提供更多的选择；修改了“6.2.5检出限（LOD)和定量限（LOQ)”，将国际标准中的“背景等效浓度”替换为“定量
一
限”，与2004年以后发布的相关国际标准保持一致；增加了“6.5移液器”，以确保量取标准溶液体积的准确性：
-
修改了第8章“试验步骤”中的校准方法，采用校准曲线法，以提高标准的可操作性；
-
一增加了“8.3.1试料溶液的制备”中对样品溶解温度的控制要求，以确保试料溶解过程中硅不
挥发；修改了“9.2精密度”，重新组织精密度试验确定精密度，以满足产品质量控制的要求，
-
本文件做了下列编辑性修改：一为与现有系列标准一致，将标准名称改为《钢铁及合金硅含量的测定电感耦合等离子体原
子发射光谱法》；一增加了附录A（规范性）“测量仪器性能指标的方法”。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：钢研纳克检测技术股份有限公司、宝山钢铁股份有限公司、上海材料研究所、宝武
特种冶金有限公司、南通市产品质量监督检验所、马鞍山钢铁股份有限公司、河钢集团有限公司、国家金属制品质量监督检验中心、天津市特种设备监督检验技术研究院、浙江省特种设备科学研究院、抚顺特殊钢股份有限公司、江阴市产品质量监督检验所、青岛海检集团有限公司、邯郸钢铁集团有限责任公司、 中国船舶重工集团公司第七二五研究所、天津钢铁集团有限公司。
本文件主要起草人：罗岁斌、罗倩华、刘晓波、马超、杨国武、刘庆斌、陈海岚、陶美娟、张文华、陈刚、 宋祖峰。
1 GB/T223.90—2021
钢铁及合金硅含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法
警告：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。 使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件
1范围
本文件规定了用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硅含量的方法。 本文件适用于生铁、铸铁、非合金钢、低合金钢及合金钢中质量分数为0.01%～5%的硅含量的
测定。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T6379.1 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第1部分：总则与定义（GB/T6379.1一 2004,ISO 5725-1:1994,IDT)
GB/T6379.2测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复
性与再现性的基本方法（GB/T6379.2一2004，ISO5725-2：1994，IDT)
GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法（GB/T6682一2008，ISO3696：1987，MOD） GB/T12806 实验室玻璃仪器单标线容量瓶（GB/T12806—2011，ISO1042：1998，NEQ） GB/T12808 实验室玻璃仪器单标线吸量管 GB/T20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法（GB/T20066一2006，ISO14284：
1996,IDT)
3术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4原理
试料以盐酸、硝酸和氢氟酸的混合酸溶解。如需要.加入内标元素.稀释至一定体积。溶液经过滤
（如有必要）后雾化进人电感耦合等离子体火炬中，测量硅分析谱线的发射强度，同时测量内标元素谱线的发射强度。
5 试剂与材料
除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯试剂和GB/T6682中规定的二级水
1 GB/T223.90—2021
5.1 高纯铁，硅含量不大于0.001%。 5.2 氢氟酸，p约1.15g/mL。 5.3 盐酸，p约1.19g/mL。 5.4 硝酸，p约1.42g/mL。 5.5 硝酸，p约1.42g/mL，稀释为1十1。 5.6 高氯酸，p约1.67g/mL。 5.7 混合酸，三份盐酸（见5.3）和一份硝酸（见5.4）混合 5.8 内标溶液，1000ug/mL。
选择合适的元素作为内标，制备成1000uμg/mL的溶液，使用时稀释至适当浓度 5.9 硅储备液，500ug/mL。
称取0.500g高纯硅（质量分数不低于99.95%），精确至0.001g。置于100mL聚四氟乙烯烧杯（见6.3）中，加入5mL水，在不加热的条件下，缓慢加人30mL氢氟酸（见5.2)和3mL硝酸（见5.4）的混合酸，室温水浴溶解。将溶液定量转移至1000mL聚丙烯容量瓶（见6.4)中，用水稀释至刻度，混匀。 应确保容量瓶使用温度与容量瓶校准时的温度一致
或称取1.5858g六氟硅酸铵（质量分数不小于99.99%），置于250mL聚四氟乙烯烧杯（见6.3）中，加人100mL水，10mL硝酸（见5.4），至溶解完全，滴加10mL氢氟酸（见5.2），将溶液转移至 500mL聚丙烯容量瓶（见6.4)中，用水稀释至刻度，混匀。应确保容量瓶使用温度与容量瓶校准时的温度一致。
此储备液1mL含500μg硅。 5.10硅标准溶液，100μg/mL。
用塑料移液管移取50.0mL硅储备液（见5.9）于250mL聚丙烯容量瓶（见6.4）中，加人5.0mL氢氟酸（见5.2），用水稀释至刻度，混匀。应确保容量瓶使用温度与容量瓶校准时的温度一致。
此标准溶液1mL含100μg硅。
6仪器
6.1 总体要求
本文件因使用氢氟酸，所有玻璃容量仪器均用耐氢氟酸材质（如聚丙烯）代替，容量仪器应参照 GB/T12806和GB/T12808进行校准。
使用普通实验室仪器以及下列仪器。
6.2电感耦合等离子体光谱仪
6.2.1一般要求
电感耦合等离子体发射光谱仪，应配备耐氢氟酸进样系统。 注：当使用聚四氟乙烯雾化器时，推荐添加表面活性剂，以避免因雾化器中流体的浸润性差导致的喷雾液化。也可
以使用无需表面活性剂的蓝宝石雾化器。 所用电感耦合等离子体发射光谱仪按照8.4优化后，应满足6.2.3～6.2.6给出的性能指标。 光谱仪既可以是同时型的，也可以是顺序型的。如果顺序型光谱仪可配备同时测量内标线的部件，
则可以使用内标技术，否则，不能使用内标法 6.2.2分析谱线
本文件没有规定特定的分析谱线，推荐使用的分析谱线列于表1。
2 GB/T223.90—2021
表1 推荐的分析谱线
波长 nm 184.685 185.005 251.611 288.158
元素
干扰元素 Mo
Si
Mo、Mn,W Cr、Mo,W、Al
6.2.3 光谱仪的最小实际分辨率
按附录A中A.1，计算所用波长的带宽，带宽应小于0.030nm。 6.2.4 最小短期精密度
按A.2，计算短期精密度。连续测定10次浓度最高的校准溶液的绝对强度或强度比，计算其相对标准偏差（RSD），其RSD值应小于0.4%。 6.2.5检出限（LOD)和定量限（LOQ）
按A.3，在仅含分析元素的溶液中，计算分析谱线的检出限（LOD)和定量限（LOQ）。计算结果应低于表2中给出的数值。
表2 检出限和定量限
LOD mg/L 0.15
LOQ mg/L 0.5
分析元素
Si
6.2.6 校准曲线的线性
校准曲线的线性通过计算相关系数进行检查，相关系数应不小于0.999。 6.3 聚四氟乙烯（PTFE)烧杯 6.4 聚丙烯容量瓶
容积为100mL，250mL，500mL，1000mL。
6.5 移液器
容量为100μL~1000μL和1mL~10mL。
取制样
>
按GB/T20066或适当的钢铁国家标准取制样。
3 GB/T 223.90—2021
8试验步骤
8.1试料量
根据硅含量，按表3称取试料，精确至0.0001g。
表3 试料量
硅含量（质量分数）
试料量 g 0.50 0.10
% 0.01~0.2 >0.2~5.0
8.2 空白试验
称取0.10g或0.50g高纯铁（见5.1），用相同量的所有试剂，按相同的操作步骤与试料平行测定，做空白实验。
如高纯铁中硅的质量分数大于0.001%，可用如下方法进行挥硅处理：将高纯铁置于150mL聚四
氟乙烯烧杯（见6.3)中，加入10mL硝酸（见5.5），于电炉上低温加热分解后，取下稍冷，加入0.5mL氢氟酸（见5.2)及2mL高氯酸（见5.6），加热蒸发至冒高氯酸白烟，取下冷却，用水吹洗杯壁，再次加热至冒高氯酸白烟并蒸发至湿盐状。然后，随同试样做空白试验
8.3测定 8.3.1试料溶液的制备
将试料置于150mL聚四氟乙烯烧杯（见6.3）中，加人10mL混合酸（见5.7），低温加热溶解试料（见注）。待试料溶解完全后，冷却至室温，用水冲洗烧杯内壁，调整体积至约20mL，滴加2mL氢氟酸（见5.2），摇匀，用可调温电热板或水浴加热5min，控制温度不超过60℃。取下，冷却至室温。转移至100mL聚丙烯容量瓶（见6.4）中，如使用内标，加入1.0mL内标溶液（见5.8）。用水稀释至刻度，混匀。如试液中有不溶残渣，干过滤，弃去第一次滤液，滤液直接用电感耦合等离子体原子发射光谱测定。
注：中低合金钢、生铁、铸铁、高速工具钢、硅钢样品可先加人5mL硝酸（见5.5)低温加热分解试料，待反应停止
后，再加人7.5mL盐酸（见5.3），继续加热至试料完全溶解。
8.3.2校准溶液的制备 8.3.2.1硅质量分数在0.01%~0.2%
称取0.500g高纯铁（见5.1），分别置于6个聚四氟乙烯烧杯（见6.3）中，加人10mL混合酸（见 5.7），低温加热溶解后，冷却至室温，补加2mL氢氟酸（见5.2）。
将溶液转移至6个100mL聚丙烯容量瓶（见6.4)中，如采用内标法，在每个容量瓶中加人1.0mL 内标溶液（见5.8）。
用移液管或移液器（见6.5），按表4加人硅标准溶液（见5.10），用水稀释至刻度，混匀。
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