分光光度法測定鈦及鈦合金中鐵量

馮艷蕓 鞏蓬勃 梁寧利 巨亞杰 郭海娟

(寶雞出入境檢驗檢疫局，陜西 寶雞 721006)

由于鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能、韌性和抗蝕性能好等優(yōu)良特點，被廣泛用于航空航天、石油化工、冶金等領(lǐng)域[1]。在鈦合金中加入一定量的鐵元素，可使鈦合金降低相變點，形成穩(wěn)定的刀相，從而提高其冷熱加工能力，使其適合鍛造和成型工藝[2]，因此，鐵是鈦合金中主要控制元素之一，對鐵含量的測定也具有實際意義。目前國標(biāo)方法[3](GB/T 4698.2-2011)鈦及鈦合金中鐵量檢測方法有1，10-二氮雜菲分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，其中原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對儀器設(shè)備要求較高，企業(yè)配置這兩種儀器設(shè)備的成本也較高，且這兩法不能作為仲裁分析方法，而1，10-二氮雜菲分光光度法可作為化學(xué)比對、仲裁分析方法，本文在對該方法進行改進后，通過控制試劑濃度，在標(biāo)準(zhǔn)系列中加入試劑白溶液等做法，可使溶樣過程縮短，提高檢測效率，同時可使測定結(jié)果準(zhǔn)確度和精確度更高。

1 實驗部分

1.1 主要儀器及試劑

V-1200型可見分光光度計、精密天平(精確至0.0001g)、(1+1)鹽酸、(1+1)硝酸、氫氟酸(ρl.14g/mL)、硼酸、200g/L酒石酸、500g/L乙酸銨、100g/L鹽酸羥胺溶液、2g/L 1，10-二氮雜菲溶液、100μg/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2 實驗原理

試樣用鹽酸-氫氟酸溶解，加入硝酸氧化鈦。加入硼酸、酒石酸、乙酸銨和鹽酸羥胺、加入1，10-二氮雜菲生成1，10-二氮雜菲鐵絡(luò)合物，在510nm處用分光光度計測定其吸光值并與標(biāo)準(zhǔn)系列比較計算出鐵量。

1.3 實驗方法

(1)試樣處理。稱取0.5000g(精確至0.0001g)試樣于200m l聚四氟乙烯燒杯中，用少量水潤濕(夏季時水可多加些)，加入 10mL(1+1)鹽酸，2.5mL 氫氟酸(ρl.14g/mL)，水浴加熱溶解，加入3mL(1+1)硝酸，繼續(xù)加熱至硝煙冒盡后，加入3g硼酸，溶解后冷卻至室溫，定容至100mL容量瓶。并隨同試樣做空白試驗，也定容至100mL容量瓶。

(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。移取 0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL(100μg/mL)鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，于 5 個 100mL 容量瓶，每個容量瓶加入20mL試劑白溶液，依次加入15mL酒石酸(200g/L)、25mL乙酸銨(500g/L)、5mL鹽酸羥胺溶液(100g/L)、10mL1，10-二氮雜菲溶液(2g/L)，定容，混勻，放置 20min后，以水為參比，在510nm處測定吸光度。

(3)測定。分取20mL試樣溶液兩份(A和B)于100mL容量瓶中，依次加入15mL酒石酸(200g/L)、25mL乙酸銨(500g/L)、5mL鹽酸羥胺溶液(100g/L)、A溶液中加入10mL1，10-二氮雜菲溶液(2g/L)，用水稀釋至刻度，混勻;B溶液用水稀釋至刻度，混勻。在室溫下放置20min后，以B溶液為參比，于510nm處測A溶液吸光度，并計算出鐵量。

(4)試樣。所有試樣均為標(biāo)準(zhǔn)品。

序號 名稱 Fe含量(%)廠家試樣 1 鈦合金 TC4 GSB04-2404-2011 0.044 ±0.003寶雞鈦業(yè)股份有限公司試樣2 鈦合金 GBW02502 0.057撫順鋼廠研制試樣3 鈦合金TC11 GBW(E)0200346 0.080濟南眾標(biāo)科技有限公司試樣4 鈦合金 C101 P1380 0.19 英國MBH 有限公司試樣5 鈦合金 BCS-CRM NO.357 0.202 英國BAS標(biāo)樣

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果

根據(jù)實驗方法對鐵標(biāo)準(zhǔn)系列進行吸光度值測定并制作Fe標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)測定的吸光值繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。由圖1可知，F(xiàn)e含量與吸光值線性關(guān)系好，可以用該線性方程計算試樣中Fe含量。

圖1 Fe標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 試樣中鐵含量結(jié)果分析

根據(jù)表1中結(jié)果可以看出，用本方法測定的試樣中Fe含量與標(biāo)準(zhǔn)值相比，均在允許差范圍內(nèi)，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表1 5種試樣中Fe含量測定結(jié)果

3 不同試驗條件對試驗結(jié)果的影響

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線中加入試劑白溶液對結(jié)果的影響

在標(biāo)液中加入與移取試樣體積相等的試劑白溶液，保持標(biāo)液與試樣溶液酸度一致，使鐵離子在溶液中更穩(wěn)定，降低系統(tǒng)誤差，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，以試樣4為例，第一組標(biāo)液不加入試劑白溶液，第二組試劑加入試劑白溶液，檢測結(jié)果見表2，可以看出，標(biāo)液加入試劑白溶液的試樣測定值與真值更為接近，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度更高，而不加入試劑白溶液的標(biāo)樣測定結(jié)果較真值高。

表2 標(biāo)液中加入試劑白對測定結(jié)果的影響

3.2 試劑配置的影響

由于酒石酸在濃度為20%左右時即可達到飽和狀態(tài)，因此該試劑在配置時，不必加熱使其完全溶解，若加熱完全溶解，試樣溶液在定容顯色放置20min后會產(chǎn)生酒石酸析出(夏季時)，甚至產(chǎn)生渾濁(冬季時)，從而影響比色時，使檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此，酒石酸配置時達到飽和狀態(tài)即可，不必加熱使其完全溶解，但飽和度也不可過高。

3.3 不確定因素的影響

3.3.1 溫度

試樣按試樣處理方法在加入濃氫氟酸后開始溶解，若試樣溶解過程中，反應(yīng)劇烈，可再加水，使其平緩溶解，待試樣完全溶解后，再水浴加熱;也可在加入濃氫氟酸后水浴加熱，此時水浴溫度不易過高，溫度過高，一是會引起試樣飛濺，造成損失;二是會引起試樣碳化，造成測定結(jié)果不準(zhǔn)。通過試驗，將溫度控制在220℃左右，可縮短溶樣時間，又不使樣品造成損失。

3.3.2 溶樣時間

試樣溶解時直接加入濃氫氟酸，不僅免去了配試劑的過程，還大大加快了溶樣速度，即便是小塊狀樣，也能很快溶解，縮短了溶樣時間，極大的提高了檢測效率。

4 結(jié)論

本文通過在標(biāo)液中加入試劑白溶液、對試劑配制及溫度進行控制，不但使溶樣過程大大縮短，提高了檢測效率。測定的結(jié)果也更為準(zhǔn)確，符合分析要求，測定結(jié)果準(zhǔn)確度和精確度更高。

[1]李鴻斌.海綿鈦中雜質(zhì)的分布及對產(chǎn)品質(zhì)量的影響[J].輕金屬，2005，11：51-52.

[2]蔣鵬，劉希林，閆飛昊.鐵元素對鈦合金焊縫組織和性能的影響[J].中國有色金屬學(xué)報，2010，20(1)：S730-S733.

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 4698.2-2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.