目前，不锈钢中各元素含量的测定方法主要有化学分析法、火花放电原子发射光谱法、辉光放电原子发射光谱法、X射线荧光光谱法等。化学分析法主要见于现行系列标准 GB/T 223《钢铁及合金化学分析方法》中涉及不锈钢检测的部分，包括分光光度法、重量法、电位法、容量法等。这些化学分析法的前处理方式各不相同，但存在着不同程度的操作繁琐、检测周期长、试剂成本高等缺点。原子发射光谱法主要见于标准 GB/T 11170—2008《不锈钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法（常规法）》、GB/T 34209—2017《不锈钢 多元素含量的测定 辉光放电原子发射光谱法》，X射线荧光光谱法主要见于标准SN/T 3789—2014《不锈钢中铝、钴、铜、锰、钼、镍、磷、硫、硅、钛的测定 波长色散X射线荧光光谱法》。以上方法均采用固体进样方式，且只需对样品进行简单前处理，分析快速，但其对样品表面质量和尺寸要求高，不适合分析尺寸较小、形状不规则的样品。

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）采用液体进样方式，不受样品外形、尺寸的影响，且具有快速、分析精度高、线性范围宽等特点，应用范围十分广泛。相关标准 YB/T 4396—2014《不锈钢 多元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》提供了不锈钢中硅、锰、磷、钒、镍、钼、钛、铜、铝、钴等元素含量的测定方法，缺乏主元素铬、钨和铌等的测定方法。SN/T 2718—2010《不锈钢化学成分测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》相较 YB/T 4396—2014 多了铬和钨的测定方法，但其采用的消解试剂（盐酸和硝酸）不能充分溶解特定不锈钢样品，同时其为了实现铬和镍的准确测定，上机测定前会稀释样品溶液，这可能会对低含量元素测定造成影响。

研究人员基于不锈钢样品中不同元素的特性，对于铬、镍、锰、磷、铜、钼、钒、钛、钴等9种元素，采用盐酸、硝酸、氢氟酸进行微波消解，消解后加入高氯酸高温赶酸，以彻底驱除氢氟酸，降低其对 ICP-AES 石英进样系统的影响；同时采用基体匹配与钇内标法校正非光谱干扰，提高定量准确度。对于硅、铌、钨等3种元素，则采用上述三酸体系微波消解后，直接用水稀释，采用耐氢氟酸进样系统进样测定；在消解液中保留适量氢氟酸，是为了使其与钨、铌等易水解元素形成稳定络合物，防止其沉淀损失。所建方法成功实现了对不锈钢中硅、锰、磷、铬、镍、钼、钛、铜、钒、钴、钨、铌等12种元素的快速、准确测定，满足了科研与生产中对高通量、高精度分析的需求。

1.1 铬、镍、锰、磷、铜、钼、钒、钛、钴

称取样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入盐酸、硝酸和氢氟酸，加盖并用力矩扳手拧紧后，置于微波消解仪中，按照升温程序消解。消解结束后，冷却至室温，打开消解罐，加入高氯酸，敞口置于赶酸仪中，于180 ℃蒸至近干。取下冷却，加入硝酸溶液，用少量水冲洗消解罐壁，赶酸仪余温加热溶解盐类，然后用水冲洗并转移至玻璃容量瓶中，加入钇标准储备溶液，用水定容，摇匀。选择石英进样系统，按照试验条件测定。

1.2 硅、铌、钨

称取样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入盐酸、硝酸和氢氟酸，加盖并用力矩扳手拧紧后，置于微波消解仪中，按照升温程序消解。消解结束后，冷却至室温，将消解液转移至塑料容量瓶中，用水定容，摇匀。选择耐氢氟酸进样系统，按照试验条件测定。

2.1 消解方法的选择

试验以7个不锈钢标准样品作为待测对象，考察了以下3种方法的消解效果。方法一：加入20mL体积比 3∶1∶8 的盐酸-硝酸-水混合溶液（稀王水溶液），在电热板上于 180～240 ℃加热溶解样品1h。方法二：加入20mL稀王水溶液，在电热板上于 180～240 ℃加热溶解样品 1h 后，再加入2mL高氯酸，在电热板上于260～280℃加热冒烟 2～3 min。方法三：加入6mL盐酸、2mL硝酸和 0.5 mL 氢氟酸，同试验条件进行微波消解。7个不锈钢标准样品的消解效果见表1。

表1 消解方法的比对

结果显示：经方法一和方法二采用稀王水溶液消解后，有4个不锈钢样品消解不完全，两个在补加高氯酸处理后黑色不溶物有所减少；而经方法三（硝酸、盐酸和氢氟酸微波消解）消解后，7个不锈钢消解液均变清亮。因此，试验选择方法三消解样品。

在采用方法三消解后，不锈钢中铬、镍含量较高，可能影响测定精密度。以标准样品GSB03-2029-06（铬、镍认定值分别为 28.24％，24.28％）为待测对象，分别采用 （石英进样系统）和 （耐氢氟酸进样系统）方法连续测定11次，并计算铬、镍测定值的相对标准偏差（RSD）。结果显示：石英进样系统所得的铬 、镍测定值分别为 28.29％，24.27％，RSD分别为 0.78％，0.80％；耐氢氟酸进样系统所得的铬、镍测定值分别为 28.33％，24.31％，RSD分别为 1.2％，1.2％。两种方法所得的测定值和认定值基本一致，但是石英进样系统测得的RSD低于耐氢氟酸进样系统的，说明石英进样系统测定镍、铬的精密度更好，因此在经方法三消解后加入高氯酸加热驱赶氢氟酸，用于测定铬、镍、锰、磷、铜、钼、钒、钛、钴等元素；而氢氟酸能络合钨、铌等元素防止其水解，故在消解结束后不进行赶酸，直接使用耐氢氟酸进样系统测定硅、铌、钨等元素。

2.2 微波消解程序的选择

消解效果会受温度、功率、时间等因素的影响。一般情况下，消解温度越高、功率越大、时间越长，样品消解越完全。为了确定不锈钢样品的消解程序，首先设定消解功率为1200W，比较了最高消解温度分别为 160，180，200，210 ℃时的样品消解效果，发现温度不小于180℃时消解液方能变清亮，样品消解完全。因此，试验固定最高消解温度为180℃，比较了不同时间（25，30，35，40 min）消解时的效果。结果显示，消解时间不小于 30min 时消解液清亮，消解效果好。因此，试验固定最高消解温度为180 ℃，消解时间为30 min，比较了不同消解功率（800，1000，1200，1400W）下的消解效果。结果显示，消解功率不小于1000W 时，消解液清亮，样品消解完全。另外，考虑到一次升温可能导致消解罐压力过大，试验采用分步升温的方式。

2.3  基体效应及其消除

不锈钢为铁基体样品，为了降低基体效应，试验采用与样品铁含量相当的一系列不锈钢标准样品制作工作曲线。同时，样品中铬、镍含量较高，其高信号可能影响这两种元素的准确测定。为此，试验以YSBC41333-2008、GSB03-2034-06、YSBC37382-16为待测对象，按照试验方法平行测定9次，考察了钇内标法和外标法的测定效果，结果见表2。

表2　钇内标法和外标法测定结果的比较（n=9）

结果显示，与外标法相比，钇内标法所得的测定值更接近认定值，且其RSD也更优，因此试验选择采用钇内标法测定铬、镍元素。

2.4 分析谱线的选择及干扰校正

在采用ICP-AES测定时，可供选择的元素分析谱线非常丰富，通常选择特征谱线或干扰少的谱线作为分析谱线。为选择最优分析谱线，称取若干份0.05 g铁粉，按照试验方法溶解后加入各元素标准溶液，配制成铬质量浓度为 50～300mg·L−1、镍质量浓度为 20～250 mg·L−1、铜质量浓度为 0.5～30 mg·L−1、锰质量浓度为 5～150 mg·L−1、硅质量浓度为 5～20mg·L−1、磷质量浓度为0.05～0.5 mg·L−1、钼质量浓度为 0.1～30 mg·L−1、钒质量浓度为 0.1～10 mg·L−1、钛质量浓度为 0.01～10 mg·L−1、钴质量浓度为0.1～2.0 mg·L−1、铌质量浓度为 1～10 mg·L−1、钨质量浓度为 0.05～1.0 mg·L−1 的铁基体匹配混合标准溶液，并按照条件测定，比较了不同分析谱线下的发射强度、共存元素干扰和稳定性等。结果显示：在 9 次重复测定的 RSD 不大于3.0％的条件下，含量较高的铬、镍应选择稳定性较好的次灵敏线Cr 267.716nm、Ni 341.473nm；钒、钴、钼测定会受钛干扰，钛测定会受钼、铬干扰，铌测定会受铬的干扰，但均可通过简单的光谱干扰系数校正，干扰情况及干扰消除效果见表3；其他元素之间不存在相互干扰。

表3 部分元素的干扰及其消除效果

2.5 工作曲线和检出限

按照试验方法测定标准样品系列，以各元素的质量分数为纵坐标，对应的发射强度（铬和镍为对应的发射强度与钇发射强度比值）为横坐标绘制工作曲线，线性参数见表4。

按照试验方法测定11份高纯铁粉，计算测定值的标准偏差s，以 3s 计算检出限，结果见表4。

表4 线性参数和检出限

结果显示，各元素的相关系数均不小于0.9990，检出限为0.00028％～0.0033％，满足测定要求。

2.6 精密度和准确度试验

称取不锈钢标准样品 YSBC37382-16、YSBC41333-2008、YSBC11346-2014各9份 ，按照试验方法测定，结果见表5。由各待测元素对应检测标准提供的重复性限r和再现性限R，利用公式（1）确定临界差（测定次数 n=9）评判结果的准确度。即当测定结果的平均值与认定值之差的绝对值不大于临界差时，为结果满意。其中，硅、锰、磷、镍、铜、钼、钒、钛、钴的重复性限 r 和再现性限 R由 YB/T 4396—2014 提供，铬由 GB/T 223.11—2008《钢铁及合金 铬含量的测定 可视滴定或电位滴定法》提供，钨和铌由 YB/T 4395—2014《钢 钼、铌和钨含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》提供。

表5 精密度和准确度试验结果（n=9）

由表5可知，12种元素测定值的 RSD为0.30％～2.7％，表明本方法精密度较高；平均值与认定值之差的绝对值均小于临界差，表明本方法结果准确可靠。

研究人员以盐酸、硝酸、氢氟酸通过微波消解法前处理不锈钢样品，ICP-AES测定硅、锰、磷、镍、铬、铜、钼、钒、钛、钴、钨和铌等12种元素的含量。经不锈钢标准样品验证，该方法准确可靠，且精密度好、简单快捷，满足科研生产中对不锈钢样品的快速、准确分析的要求。