铁合金中钼、镍、锰、硅、磷量的快速测定研究

刘青山

（包头轻工职业技术学院，内蒙古 包头 014000）

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20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

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（10 μg/mL）、镍标准溶液（10 μg/mL）、锰标准溶液（10 μg/mL）、硅标准溶液（10 μg/mL）、磷标准溶液（10 μg/mL）。

3 分析操作

3.1 母液制备

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

3.2 钼的测定

3.2.1 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。

3.2.2 样品测定

干过滤25 mL母液于250 mL烧杯，加入1 mL硫酸、1 mL高氯酸，在电热板加热蒸干至冒尽SO3白烟，稍冷，加入10 mL氢氧化钠溶液（15 %），加热煮沸2 min，冷后移入100 mL容量瓶以水定容，放置澄清。吸清液10 mL于50 mL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10 mL硫酸——硫酸铜混合溶液（0.06 %），4 mL硫脲溶液（5 %）摇匀，10 min后加4 mL硫氰酸钾溶液（25 %），以水定容，室温下显色20 min，以工作曲线的“零”标准为参比，在λ＝460 nm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。

3.3 镍的测定

3.3.1 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［MoO（CNS）5］2－，借以进行比色。反应如下：

3.3.2 样品测定

分别吸取两份2.2.2的清液10 mL于100 mL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2 mL）。加10 mL酒石酸钾钠（30 %），10 mL氢氧化钠（10 %），2 mL丁二酮肟（1 %），5 mL过硫酸铵溶液（4 %），以水定容，放置10 min后，在λ＝530 nm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。

3.4 锰的测定

3.4.1 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 h很稳定，以此测定Mn的含量。其主要反应式如下：

3.4.2 样品测定

吸取母液10 mL于100 mL容量瓶中，加10 mL过硫酸铵（15 %），5 mL硝酸银溶液（1 %），摇匀，水浴加热几分钟，冷却后以水定容，在λ＝530 nm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。

3.5 硅的测定

3.5.1 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：

3.5.2 样品测定

吸取母液5 mL～10 mL于预先装水50 mL，硫硝混酸2 mL的100 mL容量瓶中，加2 mL钼酸铵溶液（5 %），放入沸水浴加热1 min，加5 mL草酸溶液（5 %）后立即加入5 mL硫酸亚铁铵（6 %）溶液，冷却，以水定容摇匀，在λ＝650 nm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。

3.6 磷的测定

3.6.1 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：

3.6.2 样品测定

吸取母液10 mL于50 mL比色管中，加2 mL H2SO4（1＋5），25 mL水，加10 mL显色剂［显色剂：（1＋5）H2SO410 mL，抗坏血酸（2.5 %）15 mL，钼酸铵（2.5 %）10 mL三者混合稀释至100 mL］，以水定容，水浴加热2 min，冷却后，在λ＝680 nm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。

3.7 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 μg、5 μg、10 μg、15 μg、20 μg、25 μg、30 μg、35 μg、40 μg、50 μg 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。

4 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见表1。

表1 BH0719－1分析结果与参考值

（2）大量实践发现：当样品中钼：0.10 μg/mL～10.00 μg/mL；镍：0.020 μg/mL～10.00 μg/mL；锰：0.010 μg/mL～20.00 μg/mL；硅：0.050 μg/mL～50.00 μg/mL；磷：0.050 μg/mL～10.00 μg/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。