NB/SH/T 0864-2023 润滑脂中元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法
适用于未使用过的润滑脂中多种元素含量的测定，采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法。
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适用范围
适用于未使用过的润滑脂中多种元素含量的测定，采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法。 适用金属元素：铝、锑、钡、钙、铁、锂、镁、钼、钠、锌。 适用非金属元素：硼、磷、硅、硫。 各元素测定范围和推荐波长见表1。含量低于表1范围的元素，可采取增加样品量的方法测定；含量高于此范围的元素，可采取减少样品量或样品溶解后增大稀释倍数的方法测定；但尚未确定这些条件下的精密度。 也适用于其他金属，如铋、镉、铬、铜、铅、锰、钾、钛等元素的测定，但尚未确定其精密度，这些金属可认为是润滑脂的杂质或添加元素。 不适用于经过试样制备后产生肉眼可见的不溶物（假设该不溶物包含了部分待测元素）的润滑脂样品元素含量的测定。 表1 待测元素的测定范围和推荐波长 | 元素 | 质量分数范围/（mg/kg） | 推荐波长/nm | |---|---|---| | 铝 | 10～600 | 167.038，308.215，396.152，309.271 | | 锑 | 10～2300 | 206.833，217.581，231.147 | | 钡 | 50～800 | 223.540，233.527，455.404，493.409 | | 硼 | 500～12600 | 208.959，249.677，249.773 | | 钙 | 20～50000 | 315.887，317.933，364.441，396.847，422.673 | | 铁 | 10～360 | 238.204，259.941 | | 锂 | 300～3200 | 670.780，610.364，460.289 | | 镁 | 30～10000 | 279.079，279.553，280.278，285.213 | | 钼 | 50～22000 | 135.387，202.030，281.615 | | 磷 | 50～2000 | 177.495，178.287，213.618，214.914，253.398 | | 硅 | 10～15000 | 288.158，251.612 | | 钠 | 30～1500 | 589.595 | | 硫 | 1600～28000 | 182.034，180.731，182.625 | | 锌 | 300～2200 | 202.548，206.191，213.856，334.557，481.053 | 注：使用低于190nm的波长测定磷、硫等元素时，需要真空或用惰性气体吹扫光路。
方法原理
准确称量润滑脂试样，将试样经硫酸盐灰分消解或密闭容器微波消解进行分解，用酸溶液定容。用虹吸或蠕动泵将酸溶性标准溶液和试样溶液导入ICP仪器进行测量，通过比较酸溶性标准溶液与试样溶液中元素的发射强度，计算试样溶液中被测定元素的含量。（见第4章 方法概要）
主要仪器
天平：感量为0.001g或0.0001g，量程能满足配制溶液及样品称取的需要。 6.2 电感耦合等离子体发射光谱仪：具有石英矩管的ICP仪器和高频发生器能形成等离子体的光谱仪（无论顺序扫描型或同时测定型）均可使用。 6.3 蠕动泵：宜使用蠕动泵来提供稳定的溶液流速，泵流量范围为0.5mL/min～3mL/min。泵管应能在稀释剂中耐受至少6h。 6.4 微波消解仪 6.4.1 宜使用带有温度传感器和压力传感器的微波消解仪，以保证样品准备的安全性和准确度。 6.4.2 微波炉：宜使用有足够功率（至少1000W）的商用实验室微波消解炉，配有微波消解盘或类似配件。警示：采取必要措施以防高频射线辐射。 6.4.3 微波消解罐：由可透过微波、耐溶剂的惰性聚合物材料（如四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物PFA和改性聚四氟乙烯TFM）组成。对于更高的压力，微波消解罐可以采用不同材料组成的、多层的、可透过微波的内衬，以保证强度、耐受力和安全性。内罐容积至少为45mL，并至少能承受3040kPa的压力且能控制压力释放。宜选用不含硅的聚四氟乙烯（PTFE）密闭容器，能够承受消解0.2g样品所产生的压力（一个100mL的容器，0.2g样品所产生的压力可能超过690kPa）。 6.4.4 微波消解仪温度控制器：为消解方法提供主要的反馈控制装置。消解过程中，应安装一个温度传感器来实施温度控制（一个罐或多个罐）。微波消解系统应能敏感地检测出±2.5℃内的温度变化，并允许在2s内调节微波系统的功率输出。 6.4.5 旋转盘：转速至少为3r/min，可保证在多数系统中微波辐射均匀分布。 6.5 坩埚：瓷坩埚、石英坩埚或铂金坩埚，50mL。 6.6 容量瓶：玻璃容量瓶或聚丙烯或类似材料制成的容量瓶，25mL和50mL。 6.7 马弗炉：温度保持在525℃±25℃，可同时容纳数个（不少于3个）50mL坩埚，可选用有通氧能力的马弗炉。警示：采取必要措施以防接触过热的表面。 6.8 电炉：1kW（可调）。
试剂与标准物质
全部试剂均应使用指定纯度。如果事先经过验证，其他级别试剂能达到足够纯度而不影响测定精确度时，也可使用。 7.1 硫酸：浓硫酸，分析纯，≥98%（质量分数）。警示：可引起严重烧伤，具有腐蚀性。 7.2 硝酸：浓硝酸，分析纯，65%～68%（质量分数）。警示：可引起严重烧伤，具有腐蚀性。 7.3 盐酸：浓盐酸，分析纯，36%～38%（质量分数）。警示：可引起严重烧伤，具有腐蚀性。 7.4 氢氟酸：浓氢氟酸，分析纯，≥40%（质量分数）。警示：可引起严重烧伤，具有腐蚀性。 7.5 水溶性标准溶液：单元素水溶性标准溶液质量浓度为100mg/L。可按GB/T 602配制，也可直接购买。多元素水溶性标准溶液使用更方便。 7.6 内标：水溶性的钴、铟、钪、钇或其他单元素标准溶液，质量分数为500mg/kg，润滑脂试样或校准标准溶液不含此组分。 7.7 水：符合GB/T 6682—2008中二级水的要求。 7.8 质量控制（QC）样品：一个或多个稳定的并具代表性的润滑脂样品。
关键条件
设备：由于各种仪器设计、ICP激发源之间的差异及各种分光光度计选择分析波长的不同，故不能给出详细的（统一固定的）仪器操作条件。可参考各仪器手册中的操作条件设置仪器参数。 10.2 蠕动泵：如果需要用蠕动泵，每次启动前先检查泵进样管，必要时更换。检查溶液提取率，将其调节到所需要的值。 10.3 ICP激发源：在试样分析前30min就要点燃等离子体，在此预热周期内吸入去离子水或稀酸（5%）溶液进行雾化。注：某些仪器制造者推荐较长的预热周期，以便使标准曲线斜率的变化减少到最小。 10.4 波长轮廓扫描：按仪器操作说明书进行波长轮廓扫描。 10.5 操作参数选择：建立适当的仪器操作工作条件，以便能测量所希望的元素。这些参数包括：元素、波长、背景校正点（可选）、元素间干扰系数（见5.1）和积分时间。每次测量要求多次积分（通常为3次）。 12.1 分析前对特定仪器应确定分析线性范围。通过测定空白溶液和系列校准标准溶液（建议3～5个浓度点），建立各元素的标准曲线，标准曲线相关系数R²值≥0.9999。试样溶液的测量浓度必须落在各标准曲线的线性范围内。 12.2 在开始每组样品测试之前，用空白溶液和校准标准溶液进行两点校准。用核查标准溶液确认每个元素是否处于校准状态。当核查标准溶液的所有元素分析结果在预期浓度5%误差范围内时，则可进行试样分析，否则需要对仪器进行调整并重新进行校准。 12.3 由强度比计算校正因子K。还可通过仪器制造商所提供的计算机程序校准仪器。 13.2 按照校准标准溶液的条件[即相同的积分时间，背景校正点（可选），等离子体维持的条件等]，以相同的方式分析试样溶液，得到溶液中待测元素的浓度。在两个试样之间至少要用水喷雾冲洗60s。如果试样中含硼，在试样测定之间，要用水多运行（冲洗）60s或更久。 13.3 如果分析物的浓度超过了标准曲线的线性范围，就应将试样溶液稀释到标准曲线的线性范围之内，然后重新分析。 13.4 每分析5个试样后测试一次核查标准溶液。如果所得结果超过预期浓度的5%时，需要重新校正仪器，并重新分析检测样品。
计算与结果
按式（1）计算试样中待测元素的质量分数。 ω = (ρ × V) / m ····················································· （1） 式中： ω — 试样中待测元素质量分数，单位为毫克每千克（mg/kg）； m — 样品质量，单位为克（g）； ρ — 测试液中待测元素质量浓度，单位为毫克每升（mg/L）； V — 定容体积，单位为毫升（mL）。 按式（2）计算测试液中待测元素质量浓度ρ。 ρ = K (Ie − IBe) ·················································· （2） 式中： Ie — 元素e的强度； IBe — 元素e的空白强度； K — 校正因子，校正因子由系列校准标准溶液与其对应强度进行线性回归分析得出。 （注：原文式（1）〔原文不清〕显示为“ω = ρV/m”形式，公式符号排版有噪声，〔待核〕（〔原文不清〕）。）
质量控制
本文件的精密度根据GB/T 6683.1，通过统计分析实验室间分析结果而确定。硼元素的精密度通过8个协作实验室对10个不同类型、不同硼含量范围的润滑脂样品进行分析、统计分析和计算得到。其他元素的精密度通过统计分析10个参与实验室对9个润滑脂样品进行双样分析而确定。按下述规定判断试验结果的可靠性（95%置信水平）。 17.2 重复性（r）：同一操作者，在同一实验室，使用同一仪器，按照相同的方法，对同一试样进行测定所得的两个连续试验结果之差不应超过表3的要求。 17.3 再现性（R）：不同操作者，在不同实验室，使用不同的仪器，按照相同的方法，对同一试样分别进行测定得到的两个单一、独立的试验结果之差不应超过表3的要求。 表3 润滑脂元素分析的精密度 单位为毫克每千克 | 元素 | 范围 | 重复性r | 再现性R | |---|---|---|---| | 铝 | 10～600 | 0.2163X₁^0.9 | 6.8156X₂^0.9 | | 锑 | 10～2300 | 0.3051X₁^0.8191 | 4.6809X₂^0.8191 | | 钡 | 50～800 | 0.3165X₁^0.7528 | 2.9503X₂^0.7528 | | 硼 | 500～12600 | 0.9727X₁^0.6765 | 0.1927X₂^0.9992 | | 钙 | 20～50000 | 2.2853X₁^0.7067 | 3.0571X₂^0.7067 | | 铁 | 10～360 | 0.8808X₁^0.7475 | 2.5737X₂^0.7457 | | 锂 | 300～3200 | 0.0720X₁^1.0352 | 0.1476X₂^1.0352 | | 镁 | 30～10000 | 0.6620X₁^0.6813 | 2.6155X₂^0.6813 | | 钼 | 50～22000 | 0.1731X₁^0.9474 | 0.4717X₂^0.9474 | | 磷 | 50～2000 | 1.2465X₁^0.6740 | 4.0758X₂^0.6740 | | 硅 | 10～15000 | 1.3859X₁^0.9935 | 4.8099X₂^0.9935 | | 钠 | 30～1500 | 6.5760X₁^0.5 | 11.571X₂^0.5 | | 硫 | 1600～28000 | 1.0507X₁^0.8588 | 1.5743X₂^0.8588 | | 锌 | 300～2200 | 0.1904X₁^0.8607 | 0.5912X₂^0.8607 | 注：X₁—两次重复试验结果的平均值/（mg/kg）；X₂—两个单一、独立试验结果的平均值/（mg/kg）。 （注：铁元素再现性指数原文为“0.7457”，与重复性指数“0.7475”不一致，〔待核〕（〔原文不清〕）。硼元素再现性系数“0.1927”明显小于重复性系数“0.9727”，〔待核〕（〔原文不清〕）。）
引用文件
规范性引用文件： GB/T 602 化学试剂 杂质测定用标准溶液的制备 GB/T 6682—2008 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 17476 润滑油和基础油中多种元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法 SH/T 0229 固体和半固体石油产品取样法 参考文献： [1] GB/T 17989.2 控制图 第2部分：常规控制图 [2] GB/T 6683.1 石油及相关产品 测量方法与结果精密度 第1部分：试验方法精密度数据的确定 [3] NB/SH/T 0843 石化行业测试系统的评价统计技术法 [4] ASTM D6792 石油产品、液体燃料和润滑油检测实验室质量管理系统的标准操作规程
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核验说明
〔待核〕和〔原文不清〕标明仍需核对标准原文的具体位置，并不表示已经核实。请勿将这些数值或步骤直接用于作业依据。