含钛硝酸-氢氟酸混合液中钛的测定

2014-09-26皇甫琴徐小平张湘丁

电镀与精饰 2014年4期

皇甫琴，徐小平，张湘丁

(中航工业南方航空工业(集团)有限公司，湖南株洲 412002)

引言

钛合金阳极氧化工艺是一种用于航空产品零件缺陷检测的方法，随着钛合金在航空发动机上的广泛使用，极具推广意义［1］。硝酸-氢氟酸混合溶液是钛合金阳极氧化工艺中的一种先进的过程溶液，在将钛合金进行阳极腐蚀过程中起着浸泡，褪去零件表面蓝色氧化膜，使得钛合金表面缺陷暴露明显的作用。混合酸溶液中钛含量的测定是一项重要检测指标，用以判别混合酸溶液是否失效以及对零件腐蚀的深浅程度，其检测方法未见有文献报道。本文提出用二安替比啉甲烷吸光光度法［2］测定硝酸-氢氟酸混合溶液中的钛含量，是一种简便、快速、准确的方法，完全符合生产监控要求。

1 分析原理

待测混合酸溶液经加酸加温至冒烟溶解盐类后，在1.2～3.6mol/L盐酸介质中，以抗坏血酸还原铁、钒后，钛与二安替比啉甲烷生成黄色络合物，于420nm波长处测量其吸光度，从工作曲线上查得钛质量。

2 实验部分

2.1 实验仪器及主要试剂

实验仪器为721分光光度计(上海分析仪器厂)。主要试剂有盐酸，磷酸，硫酸，抗坏血酸溶液(100g/L，现用现配)，50g/L二安替比啉甲烷溶液［称取5g二安替比啉甲烷，置于250mL烧杯中，加入50mL V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶4 溶液和 20mL V(HCl)∶V(H2O)=1∶1溶液，冷却至室温，用水稀释至100mL，摇匀］，0.05g/L 钛标准溶液。

2.2 实验方法

2.2.1 测定步骤

1)试液的制备。用聚丙烯移液管移取2.00mL试液于 150mL烧杯中，加入 5mL磷酸，10mL V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶1溶液，继续加热蒸发至冒硫酸烟1～2min，稍冷，加入30mL水，煮沸溶解盐类，冷却至室温，将试液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

2)显色液和参比液的制备。移取此溶液10.00mL两份于两个100mL容量瓶中，加入10mL抗坏血酸溶液，放置5min，10mL V(HCl)∶V(H2O)=1∶1溶液，此时一份加入 15mL二安替比啉甲烷溶液，用水稀释至刻度，摇匀。放置30min后作为显色液进行测定。一份用水稀释至刻度，摇匀。放置30min后作为参比液进行测定。

3)测量。将显色液移入1cm～2cm比色皿中，以参比液为参比，于420nm波长处测量吸光度。

2.2.2 工作曲线的绘制

于一个 100mL容量瓶中，加入 5mL磷酸，10mL V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶1 溶液，用水稀释至刻度，摇匀。移取此溶液10.00mL数份，分别置于100mL 容量瓶中，依次加入0、1、2、3、4、5 和 6mL 钛标准溶液，各加入10mL抗坏血酸溶液，按上述1)、2)和3)步骤进行操作。以不加钛及二安替比啉甲烷的溶液为参比液，测量吸光度。以吸光度为纵坐标，钛质量为横坐标，绘制工作曲线如图1。

图1 工作曲线

2.2.3 计算

混合酸液中的钛质量浓度按下式计算。

式中:ρ(Ti)为混合酸液中的钛质量浓度，g/L;m为在工作曲线上查得的钛质量，mg。

3 结果与讨论

3.1 波长的选择

对一份显色完全后的溶液依次进行不同波长下的吸光度测定，以吸光度为纵坐标，波长为横坐标，绘制吸收曲线，见图 2。结果表明，在波长420nm处，吸收最大，所以选择波长420nm为测定波长。

图2 波长实验

3.2 显色温度和显色时间实验

配制一份显色溶液，在10、20和30℃下，从加入显色剂开始计时，测定显色后吸光度的变化，以吸光度为纵坐标，时间为横坐标，作出在不同室温下的吸光度与时间的关系曲线，见图3。结果表明:在10℃ ～30℃，放置30min后，显色反应均完全，所以选择30min为显色时间。

图3 显色温度与时间实验

3.3 混合溶液酸度的影响

因为显色反应要在一定的酸度条件下完成，所以酸度对分光光度分析法测定结果的影响很大［3］。硝酸-氢氟酸混合溶液中硝酸-氢氟酸的质量分数控制在30%～35%左右。这是因为总酸度低，蓝色氧化膜褪去时间延长，还有可能褪不掉;总酸度高，蓝色氧化膜褪去过快，酸就会腐蚀零件。本法利用硫酸、磷酸的沸点比硝酸、氢氟酸高，冒硫磷混酸烟后可以消除硝酸、氢氟酸，再加入10mL V(HCl)∶V(H2O)=1∶1溶液，可以克服混合溶液中硝酸-氢氟酸的影响，使显色反应的酸度一致。