钎料中硅含量测定方法的研究

2012-02-01梁海

科技传播 2012年14期

梁海

贵州黎阳航空动力有限公司特种检测中心，贵州安顺 561102

0 引言

钎料是用于某型号发动机上的蜂窝钎焊材料，由于蜂窝钎焊工艺对发动机的质量和性能影响较大，并且没有分析方法对该材料中的化学元素进行定量测定。于是对该材料中的化学元素的测定方法进行系统的分析研究。

钎料中的化学元素有： C、Cr、B、Si、Fe、 Ni（基体）元素，入厂要复验的元素有：C、Cr、B、Si、Fe。该材料中的硅含量范围是4%～5%。C元素可用碳硫分析仪测定， Cr、B、Fe元素用全谱直读等离子体光谱仪（ICP）测定。由于该材料中的Si含量较高，用全谱直读等离子体光谱仪（ICP）无法测定，因此Si元素含量还采用化学法测定。本文通过试验，研究了钎料中硅含量的测定方法：硅钼蓝光度法。试验证明：该方法操作简便，准确性和精确性都较好。对于钎料中硅含量的测定，该实验方法是可行的。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

8453型紫外-可见分光光度计（惠普公司）。

硅标准溶液：1mg/mL。

铬标准溶液：1mg/mL。

镍标准溶液：10mg/mL。

氢氟酸：ρ=1.15g/cm3；盐酸：ρ=1.19g/cm3；硝酸：ρ=1.42g/cm3饱和硼酸溶液；钼酸铵溶液：50g/L；酒石酸溶液：200g/L；抗坏血酸溶液：2g/L。

所用试剂（未注明的）均为分析纯，实验用水为一次蒸馏水。

1.2 实验方法

1）称取试样0.1000g置于200mL塑料杯中（镍基试样补加铁50mg）；

2）加盐酸14mL，硝酸1mL，摇匀。置于沸水浴中加热，滴加氢氟酸10滴，直到试样溶解完全，在50℃～60℃水浴中保温15min，取出冷却。加入20mL饱和硼酸溶液，摇匀，移入200ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，立即倒回原塑料杯中；

3）分取上述试液5.00mL于200mL塑料瓶中，加水20mL，加10mL钼酸铵溶液，摇匀，在常温下放置15min ，加酒石酸溶液5mL，立即加入5mL抗坏血酸溶液，摇匀。放置20min后移入200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，倒回原塑料瓶中，在700nm处测量吸光度；

4）参比溶液：分取实验方法1.2.2中试液5.00mL置于200mL塑料杯中，加水20mL，加酒石酸溶液 5mL，加钼酸铵溶液10mL，加抗坏血酸溶液5mL，移入200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

5）试剂空白：用同等量的全部试剂按实验方法1.2.2～1.2.4与试样同时进行；

6）工作曲线的绘制：取8.0ml镍标准溶液（10mg/mL）数份置于数个200mL塑料杯中，分别加入0.0mL；3.0mL；5.0mL；7.0mL；9.0mL硅标准溶液（1mg/mL），以下按实验方法1.2.2～1.2.5进行。用硅含量为横坐标，相对应测量的吸光度为纵坐标绘制成曲线。试验数据见表1中。

表1

2 结果与讨论

2.1 波长的选择

取4.5mL硅标准溶液（1mg/mL）置于200mL塑料杯中，按实验方法1.2的2）～1.2的4）进行，在不同波长处测其吸光度，测得的数据列入表2中。

表2

从表2可看出：波长在500nm～810nm段，吸光度随着波长的增大而增大，波长在810nm处有一最大吸收峰。为了该实验方法适用于多种型号分光光度计，故选择700nm做为合适的波长。

2.2 硅钼黄的酸度及稳定性

硅钼蓝光度法测定硅的关键问题之一，是硅钼黄的形成完全与否及其稳定性。硅钼黄一般要在弱酸溶液才能生成。当室温为25℃～30℃时，加钼酸铵后10min硅钼黄显色完全，并至少可稳定2h。当室温低于10℃时，需20min以后才能充分显色。因此，当室温为20℃～30℃时，选择放置时间为15min。当室温低于10℃时，采取加温或放置时间20min以上。

2.3 试剂用量的选择

2.3.1 钼酸铵的用量

取数个4.5mL硅标液（1mg/mL）置于200mL塑料杯中，按实验方法1.2.2～1.2.4进行，在加钼酸铵溶液时按5.0mL；8.0mL；10.0mL；15.0mL；20.0mL的量分别加入，测得的结果列入表3中。

表3

从表3可看出：加入8.0mL～15.0mL的钼酸铵溶液所测得的吸光度稳定，因此选用10ml钼酸铵溶液为合适用量。

2.3.2 抗坏血酸的用量

取数个4.5mL硅标液（1mg/mL）置于200mL塑料杯中，按实验方法1.2.2～1.2.4进行，在加抗坏血酸溶液时按1.0mL；3.0mL；5.0mL；8.0mL；10.0mL的量分别加入，测得的结果列入表5中。

表4

从表4可看出：加入3.0mL～10.0mL的抗坏血酸溶液所测得的吸光度稳定，因此选用5mL抗坏血酸溶液为合适用量。

2.4 共存离子的影响

在数个200ml塑料杯中分别加入4.5mL硅标液（1mg/mL）； 8.0ml铬标液（1mg/mL）和4.5mL硅标液（1mg/mL）；4.0ml硼标液（1mg/mL）和4.5mL硅标液（1mg/mL）； 4.0mL铁标液（1mg/mL）和4.5mL硅标液（1mg/mL）； 8.5ml镍标液（10mg/mL）和4.5mL硅标液（1mg/mL）。按实验方法1.2.2～1.2.4进行，所测得的结果列入表6中。

表5

从表5可看出，控制好测硅的其它条件后，大量的镍以及少量的铬、硼、铁离子均不干扰测定。

3 样品分析

3.1 合成样品

取含有7.0mL铬标液（1mg/mL）、3.0mL硼标液（1mg/mL）、3.0mL铁标液（1mg/mL）、8.0mL镍标液（10mg/mL）的合成标液6份置于200mL塑料杯中。在这六个塑料杯中分别加入1） 4.0mL硅标液（1mg/mL）3份；2） 5.0ml硅标液（1mg/mL）3份，按实验方法1.2.2～1.2.6进行，测得的结果列入表7中。