Relativkonduktometrisches Verfahren zur simultanen Bestimmung extrem niedriger Kohlenstoff- und Schwefelgehalte in Metallen

Abstract

The simultaneous determination of carbon and sulphur in the ppb-range (or in rag-samples in the low ppm-range) in high purity metals is described. The combustion of the sample (1–1000 mg) is performed in purest oxygen without additives by means of induction heating (6 MHz, 3 kW). The combustion products CO₂ and SO₂, after separation in a gaschromatographic column, are detected using a relative conductometric method. The limits of detection for the determination of carbon and sulphur in vanadium, niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, noble metals, copper, aluminium, iron, chromium are 5 ng. With amounts of 100 ng the relative standard deviations of ±5% for carbon and ±6% for sulphur were found. Problems in lowering the blank values (e.g. sample preparation, gas purification, combustion), in absorption of CO₂ and SO₂, and in conductivity measurement are discussed in detail and some calibration methods are compared.

Zusammenfassung

Zur simultanen Bestimmung von Kohlenstoff- und Schwefelgehalten in Reinstmetallen im ppb-Bereich (bzw. in mg-Proben im unteren ppm-Bereich) wird die Probe (1–1000 mg) in reinstem Sauerstoff zuschlagsfrei durch induktives Aufheizen (6 MHz, 3 kW) verbrannt. Die Reaktionsprodukte CO₂ und SO₂ werden nach ihrer gas-chromatographischen Trennung relativ-konduktometrisch bestimmt. Die Nachweisgrenzen für die Bestimmung von Kohlenstoff und Schwefel in Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram, Molybdän, den Edelmetallen, Kupfer, Aluminium, Eisen und Chrom liegen bei 5 ng. Für 100 ng wurden relative Standardabweichungen von ±5% für Kohlenstoff und ±6% für Schwefel ermittelt. Auf die Probleme, die bei der Erniedrigung der Blindwerte (Probenvorbereitung, Gasreinigung, Aufschluß), bei der Absorption des CO₂ und SO₂ in Natronlauge und bei der Messung der sehr kleinen Leitfähigkeitsänderungen in der Meßzelle auftraten, wird ausführlich eingegangen. Schließlich werden verschiedene Methoden der Standardisierung gegenübergestellt.