JJF 1961-2022 纯度标准物质定值计量技术规范 高纯金属纯度标准物质 高清晰版.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 9 6 12 0 2 2纯度标准物质定值计量技术规范高纯金属纯度标准物质M e t r o l o g i c a lT e c h n i c a l S p e c i f i c a t i o nf o rP u r i t yA s s e s s m e n t o fC e r t i f i e dR e f e r e n c eM a t e r i a l sH i g hP u r i t yM e t a lC e r t i f i e dR e f e r e n c eM a t e r i a l s 2 0 2 2-0 4-2 9发布2 0 2 2-1 0-2 9实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布学兔兔 标准下载纯度标准物质定值计量技术规范高纯金属纯度标准物质M e t r o l o g i c a lT e c h n i c a l S p e c i f i c a t i o nf o rP u r i t yA s s e s s m e n t o fC e r t i f i e dR e f e r e n c eM a t e r i a l sH i g hP u r i t yM e t a lC e r t i f i e dR e f e r e n c eM a t e r i a l sJ J F1 9 6 12 0 2 2 归 口 单 位:全国标准物质计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院 参加起草单位:上海材料研究所国标(北京)检验认证有限公司钢研纳克检测技术股份有限公司 本规范委托全国标准物质计量技术委员会负责解释J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载本规范主要起草人:周 涛(中国计量科学研究院)崔彦杰(中国计量科学研究院)吴 冰(中国计量科学研究院)张见营(中国计量科学研究院)参加起草人:马冲先(上海材料研究所)陈雄飞(国标(北京)检验认证有限公司)唐本玲(钢研纳克检测技术股份有限公司)J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 通用要求(1)4.1 标准物质候选物的筛选与前处理(1)4.2 标准物质定性分析(1)4.3 纯度定值方法原则(1)5 定值方法分类、原理与关键点(2)5.1 直接测量法(2)5.2 杂质元素扣除法(3)6 定值与不确定度评定(4)6.1 杂质元素扣除法定值(4)6.2 库仑法定值(5)6.3 合成标准不确定度和扩展不确定度(7)7 计量溯源性(7)8 定值结果表达(8)附录A 高纯铜纯度定值实例(9)J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载引 言本规范用以规范我国高纯金属纯度标准物质的定值。本规范为首次发布。J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载纯度标准物质定值计量技术规范高纯金属纯度标准物质1 范围本规范适用于高纯金属纯度标准物质的研制,对于纯金属纯度的确定也可参照使用。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 0 0 5 标准物质通用术语和定义J J F1 3 4 2 标准物质研制(生产)机构通用要求J J F1 3 4 3 标准物质定值的通用原则及统计学原理J J F1 5 0 7 标准物质的选择与应用凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语J J F1 0 0 5界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 高纯金属化学纯度 c h e m i c a lp u r i t yo fh i g hp u r i t ym e t a l s高纯金属中主元素所占的比重,通常以质量分数(%或g/g)及其倍数表示。3.2 杂质元素扣除法 e l e m e n t a l i m p u r i t yd e d u c t i o nm e t h o d在基于元素质量分数总和为1 0 0%的前提下,通过扣减其中所有杂质元素总量,获得主元素化学纯度值的方法。4 通用要求4.1 标准物质候选物的筛选与前处理4.1.1 应在合理成本的前提下,选择纯度相对较高、均匀性和稳定性良好的样品。注:可以是市售、定制或再制备的样品。4.1.2 样品宜选择易于表面清洗的形式(如柱状、薄片、屑状等),减少切削等易污染操作。注:样品的选择应避免粉末形式,并考虑便于称量且与测量方法相适应。4.1.3 样品测量前应按照适宜方法进行表面清洗,除去表面污染物和氧化层。4.2 标准物质定性分析采用质谱法或光谱法进行定性分析,确保候选物主成分的元素种类符合预期要求。4.3 纯度定值方法原则4.3.1 纯金属纯度测量可采用两种方法:一是直接测量法,直接测量主元素含量;二1J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载是间接测量法,即杂质元素扣除法,通过测量所有杂质元素,扣除所有杂质总量后得到纯度量值。若纯度量值不确定度需达到0.0 1%及以下,应采用杂质元素扣除法。4.3.2 使用杂质元素扣除法时,为确保纯度量值的准确性,应考虑从氢到铀共9 1种杂质元素的影响,对杂质元素进行测量或合理评估。4.3.3 由于杂质元素含量较低,对应的测量方法不尽相同且相对较少,因此对测量方法应开展充分研究,对方法的检出限和测量不确定度进行详细考察,提供足够的证据表明对杂质含量测量的准确性和不确定度评定的合理性。4.3.4 对于5种惰性气体元素H e、N e、A r、K r、X e,由于A r在自然界中占惰性气体总量的9 9%以上,若在金属原料提纯过程中未引入特殊惰性气体包夹工艺,可用A r的测量结果合理估算惰性气体总量。4.3.5 对于9种放射性元素T c、P o、A t、R n、F r、R a、A c、P m、P a,在金属原料没有来自放射性矿物时,可依据放射性元素的来源及半衰期对其含量进行合理评估。4.3.6 对纯度不确定度评定影响较大的主要杂质元素,宜采用两种或两种以上不同原理的独立测量程序进行测量,以排除单一方法可能存在的系统偏差;若难以采用两种或两种以上方法测量,应进行详细的方法确认和实验室间的测量验证,并考虑杂质含量不确定度评定的合理性。5 定值方法分类、原理与关键点高纯金属纯度定值方法根据原理不同,可分为两大类别,应综合各种方法的技术要求、杂质含量高低与成本等因素,选择合适的定值方法。5.1 直接测量法5.1.1 库仑法原理:通过测量被测物定量地进行某一电极反应,或与某一电极反应产物定量地进行化学反应过程中所消耗的电量,进行定量分析。库伦法的分析基础是法拉第电解定律。分析金属溶液主要采用控制电位库仑法。方法关键点:1)被测物的电化学反应严格按照反应式进行,具有“1 0 0%电流效率”(即在电极上不产生其他的副反应);2)电流、时间和样品质量等输入量可溯源至相应的S I单位;3)计算纯度时,需扣除干扰元素的总含量。5.1.2 电解重量法原理:通过称量沉积于电极表面的沉积物质量,测定溶液中被测离子含量。被测金属离子以金属状态在阴极析出,或以氧化物形态在阳极析出,可通过电解前后称量比较,计算得到金属的纯度值。根据电解过程的不同,电解重量法可分为恒电流电解法和控制阴极电位电解法等。方法关键点:1)应选择适宜的电解液,充分搅拌溶液;2)控制合适的电流密度,避免淀积速度过快导致淀积物脱落;2J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载3)测量电解残液中被测元素剩余量并进行加和计算;4)测量淀积物中干扰杂质元素含量并进行扣除计算。5.1.3 络合滴定法原理:络合滴定法是以络合反应为基础的滴定分析方法,主要以对金属元素有较强络合能力的氨羧络合剂为滴定剂。在络合反应中,提供配位原子的物质称为配位体或络合剂。代表物质:乙二胺四乙酸及其二钠盐。方法关键点:1)形成的络合物要相当稳定,络合常数Ka1 08,否则不易得到明显的滴定终点;2)在一定反应条件下,络合数具有唯一性(即只形成一种配位数的络合物);3)络合反应速度快,具有适当的方法确定滴定终点;4)计算纯度时,需扣除干扰元素的总含量;需要络合剂标准物质。5.2 杂质元素扣除法高纯金属纯度定值时杂质元素含量低、种类多、基体效应强,宜采用灵敏度高、定量限低的分析方法,如高分辨辉光放电质谱法(G DM S)、高分辨电感耦合等离子体质谱法(HR-I C P-M S)、电感耦合等离子体质谱法(I C P-M S)、电感耦合等离子体光谱法(I C P-O E S)、石墨炉原子吸收光谱法(G F-AA S)等测量金属半金属杂质元素。G DM S与HR-I C P-M S具有分辨率高、检出限低、同时测量元素种类多等特点,作为优先推荐方法。其他非金属元素可采用惰性气体融熔-红外/热导法、高频感应炉燃烧红外吸收法、二次离子质谱法、离子色谱法等方法进行测量,放射性元素可采用谱仪和能谱仪等放射性方法进行测量。5.2.1 高分辨辉光放电质谱法原理:在低压(1 0P a 1 0 0P a)的惰性气体(高纯A r或高纯H e)氛围中,阴阳极之间施加足够高的电压时,惰性气体被击穿电离,形成等离子体,正离子撞击阴极(样品)表面通过动能传递使阴极发生溅射,将固体样品原子化,样品原子在等离子体中被电离,样品离子流引入质量分析器经整形分离后进入检测器,离子流强度与该元素含量成正比。特点:1)对固体样品直接进行分析;2)同时测量7 0种以上的元素;3)高分辨率,能分离大部分多原子离子干扰;4)元素定量限可达到1n g/g;5)不同元素灵敏度差异小、基体效应小。方法关键点:1)可采用仪器中标准相对灵敏度因子(S t d R S F s)值进行结果校正;2)可使用适宜的基体标准物质或自制校正样品对仪器进行校准。5.2.2 高分辨电感耦合等离子体质谱法原理:在常压下,惰性气体(高纯A r)通过高频高强度感应电磁场被击穿电离,形成高温等离子体,采用雾化器将溶液样品送入等离子体,样品在高温下汽化电离,样3J J F1 9 6 12 0 2 2学兔兔 标准下载品离子流经质量分离后,通过可调节宽度的狭缝,实现干扰离子的分辨,最终到达检测器,离子流的强度与该元素含量成正比。特点:1)同时测量6 0种以上的元素;2)高分辨率,能分离大部分多原子离子干扰;3)金属样品中元素定量限可达到1 0n g/g。方法关键点:1)样品转化成溶液,稀释10 0 0倍后仍有较强的基体效应,应采用标准加入技术进行测量以降低基体干扰;2)对于难溶解或易形成沉淀的杂质元素如A g、A u、C r、M o、N b、P t、S i、T a等,需注意样品的溶解过程,避免沉淀造成损失;3)应考察流程空白对定量限和测量结果的影响。5.2.3 惰性气体融熔-红外/热导法原理:在惰性气体(高纯H e)氛围下,金属样品在高纯石墨坩埚中,被高温加热熔融,样品中的氧、氮、氢被释放出来,形成C O和C O2、N2、H2O,被载气带至红外检测池和热导检测池中分别进行氧、氮、氢的测量。方法关键点:1)测量应采用有证标准物质进行结果校正;2)可通过实验研究考察气体元素的释放率,使其尽可能达到1 0 0%。5.2.4 高频感应炉燃烧红外吸收法原理:在高纯氧氛围下,金属样品在陶瓷坩埚中高温燃烧,样品中的碳、硫被释放,氧化成C O或C O2和S O2,被载气带至红外检测池中分别进行碳、硫的测量,红外吸收峰面积与元素含量成正比。方法关键点:同5.2.3。6 定值与不确定度评定高纯金属纯度定值方法中,杂质元素扣除法通过测量所有杂质元素含量,扣除杂质总量计算纯度值;库仑法、电解重量法、络合滴定法等直接测量方法均是通过测定主元素含量,然后扣除相关干扰杂质后计算得到纯度值。6.1 杂质元素扣除法定值6.1.1 杂质测量与纯度赋值杂质元素扣除法测量纯度可采用公式(1)进行计算:P=1-(w1+w2+w3+w4)1 0 0%(1)式中:P 化学纯度(