火焰原子吸收法測(cè)定焊絲BHD60中Cr

劉亞莉 孫明力 信明宇

(北京北方車(chē)輛集團(tuán)有限公司計(jì)量理化中心，北京 100072)

火焰原子吸收法測(cè)定焊絲BHD60中Cr

劉亞莉 孫明力 信明宇

(北京北方車(chē)輛集團(tuán)有限公司計(jì)量理化中心，北京 100072)

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，建立了一種快速排除W、Mo和V對(duì)Cr的干擾后用火焰原子吸收測(cè)定焊絲BHD60中Cr的方法。通過(guò)用相近標(biāo)準(zhǔn)樣品驗(yàn)證，方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性均滿(mǎn)足GB/T 223.11-2008中鉻的容量法中提供的再現(xiàn)性限(R)和重復(fù)性限(r)，方法操作簡(jiǎn)便，結(jié)果可靠，分析速度快，尤其適合于批量分析。

焊絲 鉻 火焰原子吸收法 干擾

焊絲BHD60為WMoCrV合金材料，其中C、W、Mo、Cr、V 含量相對(duì)較高，分別為 C：0.70%～1.00%，W：5.00%～7.00%，Mo：4.00%～6.00%，Cr：3.00%～5.00%，V：1.00%～2.50%，主要用于堆焊(熔敷金屬)或修復(fù)同類(lèi)鋼的磨損件，也可用于高強(qiáng)度、耐磨損的重要零部件的表面堆焊，比如在軍品生產(chǎn)中，對(duì)某型號(hào)車(chē)輛的傳動(dòng)部件進(jìn)行堆焊，增強(qiáng)各接觸部件之間的耐磨性，提高使用壽命。其中的W、Mo元素的加入可以使堆焊部分具有良好的高溫強(qiáng)度，Cr元素的加入能增強(qiáng)堆焊部分的耐腐蝕性能，同時(shí)Cr的加入又能使得堆焊部分在熱處理后獲得足夠的塑性。因此快速準(zhǔn)確分析焊絲BHD60中的各種成分含量，是保證堆焊部分及其熔敷金屬各種質(zhì)量指標(biāo)符合要求的前提。

對(duì)WMoCrV合金焊絲測(cè)定Cr的傳統(tǒng)方法為容量法［1］，容量法的準(zhǔn)確度和精密度較高，但過(guò)程長(zhǎng)、所用試劑偏多。因?yàn)殒u的存在對(duì)鉻測(cè)定的影響較大，所以通常需要用鹽硝混酸分解試樣，經(jīng)過(guò)硫磷混酸發(fā)煙處理，使鎢與磷酸形成配合物存在于溶液中，從而消除鎢對(duì)鉻的影響，再用還原劑亞鐵滴定，V的影響通過(guò)校正系數(shù)扣除。但在V含量不能確切知道時(shí)，將無(wú)法通過(guò)校正系數(shù)扣除其影響，需要通過(guò)高錳酸鉀返滴定予以消除，這會(huì)增加試劑的用量及品種，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程拖長(zhǎng)，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。筆者為了解決以上問(wèn)題，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)建立了火焰原子吸收法測(cè)定焊絲BHD60中的Cr含量，該方法簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，適合大批量樣品的快速檢測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

單光束火焰原子吸收分光光度計(jì)：WFX-120型，北京瑞利公司;

鹽酸溶液：1+1;

硝酸、高氯酸：分析純;

硫酸鈉：4%。

1.2 儀器工作參數(shù)

光源：Cr空心陰極燈;波長(zhǎng)：357.9 nm;燈電流：3 mA;燃燒器高度：8 mm;火焰比例：空氣(6.5 L/min)-乙炔(2.5 L/min);火焰類(lèi)型：還原性黃色火焰。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取試樣及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)樣品各0.05 g于100 mL玻璃兩用瓶中，以10 mL鹽酸溶液(1+1)溶解，滴加硝酸破壞碳化物，加5 mL高氯酸發(fā)煙，冷卻，稀釋至刻度，干過(guò)濾，分取10 mL試液于100 mL容量瓶中，加5 mL 4%的硫酸鈉溶液，稀釋至刻度，用于原子吸收的測(cè)定。

1.4 工作曲線的繪制

工作曲線的繪制采用相近基體標(biāo)準(zhǔn)樣品(冶金部標(biāo)準(zhǔn)樣品W18Cr4V)，與試樣同條件操作，其線性回歸方程為 Y=0.059 9X+0.014 4，相關(guān)系數(shù) r=0.9992，線性范圍為 2.5 μg/mL，結(jié)果見(jiàn)表 1。

表1 工作曲線參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品溶解及處理

2.1.1 樣品溶解時(shí)酸量的控制

由于發(fā)煙后Cr的攜帶量與鎢含量、溶解條件有關(guān)，稱(chēng)樣量少，溶解酸量多，鎢酸沉淀中攜帶的Cr量則少。通過(guò)試驗(yàn)，采用稱(chēng)樣0.05 g，以10 mL鹽酸溶液(1+1)溶解，滴加硝酸破壞碳化物，然后加5 mL高氯酸發(fā)煙。

2.1.2 酸加入速度的控制

方法中硝酸的滴加必須緩慢地逐滴加入，如果加入速度過(guò)快，鎢酸沉淀中將裹入較多的Cr，致使Cr的分析結(jié)果偏低。

2.1.3 本方法硫磷混酸發(fā)煙的弊端

容量法試驗(yàn)中，為了將Cr的碳化物及氮化物分解完全，在溶解完樣品后滴加硝酸或過(guò)氧化氫對(duì)碳化物及氮化物進(jìn)行分解，或者在硫磷混酸近發(fā)煙時(shí)滴加硝酸破壞碳化物及氮化物。原子吸收儀器應(yīng)避免硫磷混酸，因?yàn)榱蛄谆焖岬恼硿詴?huì)對(duì)試液導(dǎo)入產(chǎn)生影響，從而直接影響分析結(jié)果，并且由于硫磷混酸具有很強(qiáng)的分解能力，所以在儀器分析中盡量避免使用。

2.1.4 用高氯酸發(fā)煙代替硫磷混酸發(fā)煙

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，樣品溶解后，改用高氯酸進(jìn)行發(fā)煙，可使鎢生成鎢酸脫水濾去，以消除鎢的干擾。因?yàn)楦呗人岜旧硪子谡舭l(fā)除去，況且除了一些堿金屬(K、Rb、Cs)的高氯酸鹽溶解度較小以外，其它金屬的高氯酸鹽都很穩(wěn)定且在水中的溶解度都很好。

2.1.5 發(fā)煙過(guò)程的控制

方法中高氯酸發(fā)煙的程度是關(guān)鍵，因?yàn)楸痉椒ú捎眠€原性火焰，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在還原性火焰中，三價(jià)Cr的吸收值大于六價(jià)Cr，所以只有經(jīng)過(guò)發(fā)煙才能保證測(cè)定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)和樣品的價(jià)態(tài)保持一致。如果在燒杯中溶樣，由于燒杯口較大，發(fā)煙不易控制，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，改在100 mL玻璃兩用瓶中溶樣，發(fā)煙至高氯酸的濃煙至100 mL玻璃兩用瓶瓶口后10～20 s即可;并且通過(guò)試驗(yàn)，高氯酸發(fā)煙后的鎢酸沉淀中只攜帶極少量的Cr，可以從標(biāo)準(zhǔn)樣品表4中的測(cè)定結(jié)果予以證明。

2.2 共存元素的影響

焊絲中C、W、Mo、Cr、V 含量相對(duì)較高，用鹽酸溶解樣品，硝酸進(jìn)行氧化，樣品中一些W、Cr、Mo、V的碳化物及氮化物難以分解，同時(shí)樣品在分解過(guò)程中也生成大量的鎢酸沉淀，這些沉淀中包裹了相當(dāng)一部分Cr，致使Cr的分析結(jié)果偏低。如果直接濾去反應(yīng)中生成的沉淀，工作曲線的線性差，致使Cr的測(cè)定結(jié)果極不穩(wěn)定，總體趨勢(shì)是結(jié)果偏低。所以可以通過(guò)用高氯酸發(fā)煙來(lái)消除鎢的干擾，Mo、V的干擾通過(guò)加入4%硫酸鈉予以消除。

2.3 方法的準(zhǔn)確性(再現(xiàn)性限R)及精密度(重復(fù)性限r(nóng))試驗(yàn)

由于沒(méi)有原子吸收法相關(guān)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，所以參考GB/T 223.11-2008［2］中鉻的容量法中提供的再現(xiàn)性限R和重復(fù)性限r(nóng)的計(jì)算方法，見(jiàn)表2。因?yàn)槿萘糠ǖ脑佻F(xiàn)性限R和重復(fù)性限r(nóng)在現(xiàn)有方法中近次于重量法，所以可以認(rèn)為，如果能滿(mǎn)足容量法的再現(xiàn)性限R和重復(fù)性限r(nóng)，則可以認(rèn)為此方法可行。

表2 重復(fù)性限r(nóng)和再現(xiàn)性限R的計(jì)算方法

2.3.1 方法準(zhǔn)確性(再現(xiàn)性限R)試驗(yàn)

在本方法試驗(yàn)條件下，采用1.5中的標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制工作曲線，同時(shí)用另外3個(gè)基體相近標(biāo)準(zhǔn)樣品在不同時(shí)間段測(cè)定3次，驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 方法準(zhǔn)確性(再現(xiàn)性限R)試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 方法的精密度(重復(fù)性限r(nóng))試驗(yàn)

采用1.5中標(biāo)準(zhǔn)樣品做工作曲線，按1.4的方法對(duì)樣品BHD60焊絲在短期內(nèi)進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 精密度(重復(fù)性限r(nóng))試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

建立了火焰原子吸收儀測(cè)定焊絲BHD60中Cr的方法。方法的再現(xiàn)性限R和重復(fù)性限r(nóng)限均滿(mǎn)足GB/T 223.11-2008中鉻的容量法中的要求，可以認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)果可靠。本方法簡(jiǎn)便、測(cè)定快速，能夠應(yīng)用于日常批量分析。

［1］鞍鋼鋼鐵研究所，沈陽(yáng)鋼鐵研究所.實(shí)用冶金分析方法與基礎(chǔ)［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

［2］GB/T 223.11-2008 鋼鐵及合金 鉻含量的測(cè)定 可視滴定［S］.

DETERMINATION OF Cr CONTENT IN THE WELDING WIRE BHD60 BY FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY

Liu Yali， Sun Mingli，Xin Mingyu
(Physical and Chemical Measurement Center，Beijing North Vehicle Group Co.Ltd.，Beijing 100072，China)

Through the repeated test，the method was established for determination of the Cr content in the welding wire BHD60 by flame atomic absorption spectrometry after eliminating of interference of W，Mo，V.The accuracy and precision were identical with the repeatability limit(r)and the reproducibility limit(R)in the volumetric method of GB/T 223.11-2008，which were validated by the matrix-matching standard sample.Base on these facts，the results showed that the proposed method is simple，accurate，fast，and very suitable for the analysis of batch samples.

welding wire，chromium，interference，flame atomic absorption spectrometry

2011-09-11