鐵合金中鉬、鎳、錳、硅、磷量的快速測定研究

摘 要：提出鐵合金（生鐵、鑄鐵、球鐵）中鉬、鎳、錳、硅、磷快速測定方法：采用混酸快速溶解樣品并制成系統分析母液，然后從中分取部分試液分別進行快速、簡便、準確的單項測定，實現鐵合金廠及鐵鑄件加工廠的生產例行分析及材料的快速檢驗，從而達到控制產品質量、降低化驗成本和提高經濟效率的目的。

關鍵詞：鐵合金；鉬；鎳；錳；硅；磷； 測定

中圖分類號：TF83文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）04-0290-01

1 前言

鐵合金和鑄件生產中，材料元素成分的分析對生產有重要的指導意義。以往工廠化驗室分析方法上采取的都是分取樣獨立測定，方法陳舊、繁瑣，分析流程長，化驗成本高，不利于指導生產。本文根據筆者從事分析測試二十多年的經驗總結，結合相關的國家技術標準，采用分光光度計這一應用普及的分析設備，對鐵合金、生鐵、鑄鐵、球鐵等材料中鉬、鎳、錳、硅、磷的測定進行方法改進：一次稱樣酸溶制成母液，再分取試液對上述元素分別測定。方法具有簡單、快速、準確的特點，完全適用于工礦企業的快速分析需要。

2 實驗部分

2.1 儀器及試劑

（1）721或其他型號分光光度計；

（2）硫酸、硝酸、高氯酸；

（3）過硫酸銨、過氧化氫、鉬酸銨、草酸、硫酸亞鐵銨、抗壞血酸、硝酸銀、硫脲；

（4）鉬標準溶液(10ug/ml)、鎳標準溶液(10ug/ml)、錳標準溶液(10ug/ml)、硅標準溶液(10ug/ml)、磷標準溶液(10ug/ml)

3 分析操作

3.1 母液制備

稱取0.2000—0.5000g試樣于250ml燒杯中，加入5ml過硫酸銨溶液(15%)、50ml硫硝混酸溶液(50+10+940)低溫加熱使試樣溶解后，再加入2ml過硫酸銨溶液(15%)煮沸2分鐘，滴加過氧化氫（3%）使溶液變清亮，煮沸1一2分鐘，冷卻后移入250ml容量瓶以水定容備用。

3.2 鉬的測定

（1）原理。樣品經硫硝混酸溶解后，經硫酸冒煙趕盡硝酸，再以氫氧化鈉沉淀分離鐵、鋁等干擾元素，在硫酸介質中Mo5+被硫脲還原為Mo4+，Mo4+與硫氰酸鉀作用生成與鉬含量成正比的琥珀色的絡合物

（2）樣品測定:干過濾25ml母液于250ml燒杯，加入1ml硫酸、1ml高氯酸，在電熱板加熱蒸干至冒盡SO3白煙，稍冷，加入10ml氫氧化鈉溶液（15%），加熱煮沸2分鐘，冷后移入100ml容量瓶以水定容，放置澄清。吸清液10ml于50ml比色管，滴加1滴0.5%酚酞指示劑，用(1+1)硫酸溶液滴至無色，加入10ml硫酸——硫酸銅混合溶液(0.06%)，4ml硫脲溶液（5%）搖勻，10分鐘后加4ml硫氰酸鉀溶液（25%），以水定容，室溫下顯色20分鐘，以工作曲線的“零”標準為參比，在λ=460nm處用721分光光度計測定吸光度并根據工作曲線計算鉬的百分含量。

2.3 鎳的測定

（1）原理。在有氧化劑存在的堿性介質中，鎳與丁二酮肟可生成酒紅色的絡合物，以酒石酸鉀鈉掩蔽Fe3+、Cr3+、Mn2+等離子的干擾，在λ=530nm處測定溶液的吸光度，從而得到鎳的含量。

（2）樣品測定。分別吸取兩份2.2.2的清液10ml于100ml容量瓶中，一份為顯色液，另一份為參比液（參比液不加丁二酮肟溶液，改加無水乙醇2ml）。加10ml酒石酸鉀鈉(30%)，10ml氫氧化鈉(10%)，2ml丁二酮肟(1%)，5ml過硫酸銨溶液(4%)，以水定容，放置10分鐘后，在λ=530nm處用721分光光度計測定吸光度，根據工作曲線計算鎳的百分含量。

2.4 錳的測定

（1）原理。以硝酸銀作催化劑，用過硫酸銨定量將Mn2+氧化為Mn6+，有色溶液24小時很穩定，以此測定Mn的含量。其主要反應式如下：

2Mn2++5S2O2-8+8H2O=2MnO-4+10SO2-4+16H+

（2）樣品測定。

吸取母液10ml于100ml容量瓶中，加10ml過硫酸銨（15%），5ml硝酸銀溶液（1%），搖勻，水浴加熱幾分鐘，冷卻后以水定容，在λ=530nm用721分光光度計測定吸光度，并根據工作曲線計算百分含量。

2.5 硅的測定

（1）原理。鋼鐵試樣經稀硝酸分解，其中的硅轉化為可溶性硅酸。在弱酸性條件下，硅酸與鉬酸銨作用生成硅鉬雜多酸（硅鉬黃）。在草酸存在的條件下用硫酸亞鐵銨還原硅鉬黃為硅鉬藍。硅鉬藍與硅含量成正比，由此，可用光度法測定鋼鐵中硅含量。反應方程如下：

（2）樣品測定。吸取母液5-10ml于預先裝水50ml，硫硝混酸2ml的100ml容量瓶中， 加2ml鉬酸銨溶液（5%），放入沸水浴加熱1分鐘，加5ml草酸溶液（5%）后立即加入5ml硫酸亞鐵銨（6%）溶液，冷卻，以水定容搖勻，在λ=650nm用721分光光度計測定吸光度后根據工作曲線計算硅的百分含量。

2.6 磷的測定

（1）原理。

在鐵中磷主要以金屬磷化物的形式存在，經硫硝酸分解后，大部分轉化為磷酸，少部分轉化為亞磷酸，用過硫酸銨處理后全部轉化為磷酸，在1/100 H2SO4的酸度下，加入鉬酸銨、抗壞血酸等組成的顯色劑，抗壞血酸還原Mo(Ⅵ)為Mo(Ⅳ)即可生成與磷成正比的藍色的絡合物磷鉬藍。借此，可利用光度法測定磷含量。主要反應方程式如下：

（2）樣品測定。

吸取母液10ml于50ml比色管中，加2ml H2SO4(1+5)，25ml水， 加10ml顯色劑［顯色劑: (1+5)H2SO410ml，抗壞血酸（2.5%）15ml，鉬酸銨（2.5%）10ml三者混合稀釋至100ml］，以水定容，水浴加熱2min， 冷卻后，在λ=680nm用721分光光度計測定吸光度并由工作曲線計算待測樣品中磷的百分含量。

2.7 工作曲線的繪制

分別吸取與樣品測定相對應元素的標準溶液0、5、10、15、20、25、30、35、40、50ug于與樣品測定的相同容器中，按照樣品測定相同步驟進行顯色后，以“零”標準為參比， 測定吸光度并以濃度C為縱坐標，吸光度A為橫坐標作出對應元素的工作曲線，此工作曲線每月校正一次。

3 實驗結論

（1）用本方法對BH0719-1（冶金工業部鋼鐵研究所）標樣進行了分析，分析結果與參考值比較如下：

（2）通過大量生產實踐發現：當樣品中鉬：0.10～10.00ug/ml；鎳：0.020～10.00 ug/ml；錳:0.010～20.00 ug/ml；硅:0.050～50.00ug/ml；磷:0.050～10.00 ug/ml范圍內符合比爾定理，樣品分析中，其濃度超出上述范圍時，可采用增、減稱樣量或改變分液體積等，使其符合比爾定理的適用范圍。

參考文獻

［1］GB/T 7730.3-1997，中華人民共和國國家標準［S］.

［2］GB/T 8654.3-88，中華人民共和國國家標準［S］.

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