铁合金中钼、镍、锰、硅、磷量的快速测定研究

摘 要：提出铁合金（生铁、铸铁、球铁）中钼、镍、锰、硅、磷快速测定方法：采用混酸快速溶解样品并制成系统分析母液，然后从中分取部分试液分别进行快速、简便、准确的单项测定，实现铁合金厂及铁铸件加工厂的生产例行分析及材料的快速检验，从而达到控制产品质量、降低化验成本和提高经济效率的目的。

关键词：铁合金；钼；镍；锰；硅；磷； 测定

中图分类号：TF83文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）04-0290-01

1 前言

铁合金和铸件生产中，材料元素成分的分析对生产有重要的指导意义。以往工厂化验室分析方法上采取的都是分取样独立测定，方法陈旧、繁琐，分析流程长，化验成本高，不利于指导生产。本文根据笔者从事分析测试二十多年的经验总结，结合相关的国家技术标准，采用分光光度计这一应用普及的分析设备，对铁合金、生铁、铸铁、球铁等材料中钼、镍、锰、硅、磷的测定进行方法改进：一次称样酸溶制成母液，再分取试液对上述元素分别测定。方法具有简单、快速、准确的特点，完全适用于工矿企业的快速分析需要。

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

（1）721或其他型号分光光度计；

（2）硫酸、硝酸、高氯酸；

（3）过硫酸铵、过氧化氢、钼酸铵、草酸、硫酸亚铁铵、抗坏血酸、硝酸银、硫脲；

（4）钼标准溶液(10ug/ml)、镍标准溶液(10ug/ml)、锰标准溶液(10ug/ml)、硅标准溶液(10ug/ml)、磷标准溶液(10ug/ml)

3 分析操作

3.1 母液制备

称取0.2000―0.5000g试样于250ml烧杯中，加入5ml过硫酸铵溶液(15%)、50ml硫硝混酸溶液(50+10+940)低温加热使试样溶解后，再加入2ml过硫酸铵溶液(15%)煮沸2分钟,滴加过氧化氢（3%）使溶液变清亮，煮沸1一2分钟，冷却后移入250ml容量瓶以水定容备用。

3.2 钼的测定

（1）原理。样品经硫硝混酸溶解后，经硫酸冒烟赶尽硝酸，再以氢氧化钠沉淀分离铁、铝等干扰元素，在硫酸介质中Mo5+被硫脲还原为Mo4+，Mo4+与硫氰酸钾作用生成与钼含量成正比的琥珀色的络合物

（2）样品测定:干过滤25ml母液于250ml烧杯,加入1ml硫酸、1ml高氯酸，在电热板加热蒸干至冒尽SO3白烟，稍冷，加入10ml氢氧化钠溶液（15%），加热煮沸2分钟，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%酚酞指示剂,用(1+1)硫酸溶液滴至无色，加入10ml硫酸――硫酸铜混合溶液(0.06%)，4ml硫脲溶液（5%）摇匀，10分钟后加4ml硫氰酸钾溶液（25%），以水定容，室温下显色20分钟，以工作曲线的“零”标准为参比,在λ=460nm处用721分光光度计测定吸光度并根据工作曲线计算钼的百分含量。

2.3 镍的测定

（1）原理。在有氧化剂存在的碱性介质中，镍与丁二酮肟可生成酒红色的络合物，以酒石酸钾钠掩蔽Fe3+、Cr3+、Mn2+等离子的干扰，在λ=530nm处测定溶液的吸光度，从而得到镍的含量。

（2）样品测定。分别吸取两份2.2.2的清液10ml于100ml容量瓶中，一份为显色液，另一份为参比液（参比液不加丁二酮肟溶液，改加无水乙醇2ml）。加10ml酒石酸钾钠(30%)，10ml氢氧化钠(10%)，2ml丁二酮肟(1%)，5ml过硫酸铵溶液(4%)，以水定容，放置10分钟后，在λ=530nm处用721分光光度计测定吸光度，根据工作曲线计算镍的百分含量。

2.4 锰的测定

（1）原理。以硝酸银作催化剂,用过硫酸铵定量将Mn2+氧化为Mn6+,有色溶液24小时很稳定,以此测定Mn的含量。其主要反应式如下：

2Mn2++5S2O2-8+8H2O=2MnO-4+10SO2-4+16H+

（2）样品测定。

吸取母液10ml于100ml容量瓶中，加10ml过硫酸铵（15%），5ml硝酸银溶液（1%），摇匀，水浴加热几分钟，冷却后以水定容，在λ=530nm用721分光光度计测定吸光度，并根据工作曲线计算百分含量。

2.5 硅的测定

（1）原理。钢铁试样经稀硝酸分解，其中的硅转化为可溶性硅酸。在弱酸性条件下，硅酸与钼酸铵作用生成硅钼杂多酸（硅钼黄）。在草酸存在的条件下用硫酸亚铁铵还原硅钼黄为硅钼蓝。硅钼蓝与硅含量成正比，由此，可用光度法测定钢铁中硅含量。反应方程如下：

（2）样品测定。吸取母液5-10ml于预先装水50ml，硫硝混酸2ml的100ml容量瓶中, 加2ml钼酸铵溶液（5%），放入沸水浴加热1分钟，加5ml草酸溶液（5%）后立即加入5ml硫酸亚铁铵（6%）溶液，冷却，以水定容摇匀，在λ=650nm用721分光光度计测定吸光度后根据工作曲线计算硅的百分含量。

2.6 磷的测定

（1）原理。

在铁中磷主要以金属磷化物的形式存在，经硫硝酸分解后，大部分转化为磷酸，少部分转化为亚磷酸，用过硫酸铵处理后全部转化为磷酸，在1/100 H2SO4的酸度下，加入钼酸铵、抗坏血酸等组成的显色剂，抗坏血酸还原Mo(Ⅵ)为Mo(Ⅳ)即可生成与磷成正比的蓝色的络合物磷钼蓝。借此，可利用光度法测定磷含量。主要反应方程式如下：

（2）样品测定。

吸取母液10ml于50ml比色管中，加2ml H2SO4(1+5),25ml水, 加10ml显色剂［显色剂: (1+5)H2SO410ml，抗坏血酸（2.5%）15ml，钼酸铵（2.5%）10ml三者混合稀释至100ml］,以水定容,水浴加热2min, 冷却后，在λ=680nm用721分光光度计测定吸光度并由工作曲线计算待测样品中磷的百分含量。

2.7 工作曲线的绘制

分别吸取与样品测定相对应元素的标准溶液0、5、10、15、20、25、30、35、40、50ug于与样品测定的相同容器中，按照样品测定相同步骤进行显色后，以“零”标准为参比, 测定吸光度并以浓度C为纵坐标，吸光度A为横坐标作出对应元素的工作曲线，此工作曲线每月校正一次。

3 实验结论

（1）用本方法对BH0719-1（冶金工业部钢铁研究所）标样进行了分析，分析结果与参考值比较如下：

（2）通过大量生产实践发现：当样品中钼：0.10～10.00ug/ml；镍：0.020～10.00 ug/ml；锰:0.010～20.00 ug/ml；硅:0.050～50.00ug/ml；磷:0.050～10.00 ug/ml范围内符合比尔定理，样品分析中，其浓度超出上述范围时，可采用增、减称样量或改变分液体积等，使其符合比尔定理的适用范围。

参考文献

［1］GB/T 7730.3-1997，中华人民共和国国家标准［S］.

［2］GB/T 8654.3-88，中华人民共和国国家标准［S］.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。