钢铁中磷检测方法研究进展

徐瑞萍，马金广，张红静

1鲁南煤化工研究院；2滨州学院

钢铁中磷检测方法研究进展

徐瑞萍1，马金广2，张红静1

1鲁南煤化工研究院；2滨州学院

简述了磷在钢铁中的危害，并综述了近年来钢铁中磷元素分析方法的研究进展，主要检测方法包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、分光光度法、滴定分析法等，并对钢铁中磷的分析方法进行了展望。

磷；钢铁；分析方法

1 磷在钢铁中的危害

磷属于非金属元素，是钢铁中有害元素之一，能降低钢材的塑性和韧性以及可焊性，即在钢条焊接时，使焊缝“冷脆现象”，能降低钢的冲击韧性。因此一般控制磷含量不大于0.06%，而优质钢中要求磷含量在0.03～0.04%以下。为保证钢材质量，要求碳素结构钢中磷含量一般控制在0.045%以下，而在一些特殊用途的钢中。目前磷的测定方法主要有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、分光光度法、滴定法等。

2 钢铁中磷的检测进展

2.1 原子发射光谱法

原子发射光谱法在材料分析中有着极为广泛的应用，特别是电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，因其具有稳定性好、灵敏度高、检出限低、干扰少、线性范围宽、分析速度快，可实现多元素同时或顺序测定等优点，已成为冶金分析研究领域中不可缺少的重要分析手段，宋兆华[1]等采用ICP-AES测定钢铁中的磷含量。在光电光谱分析中，磷的灵敏线波长为178.229nm，处于远紫外区，本文避免选择磷灵敏线需要充氮气的条件，研究了磷的非灵敏分析线213.68 nm，以此作为分析线，研究钢铁中磷的含量，优化了最佳实验条件，本方法简单便捷，精密度和准确度高。并用于生产实践1年，为企业创造巨大的效益。

易可慧[2]等采用多元光谱拟合-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钢铁中的磷，样品经处理后，用硝酸(1+5)和浓盐酸溶解后，可直接用ICP-AES直接测定。通过实验确定了最佳工作条件，雾化气流流速为0.7 L/mi n，射频功率为1300W。并用MS F方法消除光谱干扰,既能较好地补偿,试液与标准溶液的差异,又能有效消除铜和铁对磷的光谱干扰，测定相对标准偏差为1.8%，加标回收率96.1～100.08%，结果较为满意。

2.2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法不能直接进行磷的测定，磷在火焰中难以被原子化，直接测定灵敏度低，大多采用萃取-间接测定，拓展原子吸收的使用范围。陈泽明等[4]通过使用钙元素的空心阴极灯作为光源，即取钙元素的灵敏线422.7nm作为锐线光源，在酸性溶液中磷与钼酸铵和钒酸铵形成的杂多酸可被MIBK萃取至有机相中于422.7nm处，测其吸光度，并与紫外可见分光光度计测定的结果进行比较，发现该方法结果更可靠，准确性高，加标回收试验中，回收率为95%～105%。采用试液参比，用钒钼黄法测磷时，砷离子有严重，实验发现用柠檬酸可消除砷的干扰。

2.3 分光光度法

钢铁中磷的测定方法最常用的是磷钼蓝光度法，常用的还原剂有氟化钠-氯化亚锡、抗坏血酸等。利用NaF-SnCl2还原钼蓝光度法能直接、快速测定磷的含量，是测定钢铁中磷的常用方法。但是氟化钠-氯化亚锡法不能长期稳定，难以掌握，不能准确测定处钢铁中磷的含量。为解决这一问题，刘德蓉等[5]利用对苯二酚的抗氧化性和络合性，对磷钼蓝的显色起到了好的稳定作用。文章研究了对苯二酚-氟化钠-氯化亚锡联合还原磷钼蓝光度法测定钢铁中的磷含量，研究发现在吸光度为730nm处，显色剂钼酸铵-酒石酸钾钠的最佳用量为5.0 ml，氟化钠-氯化亚锡为10ml，对苯二酚0.6ml，磷钼蓝的吸光度值能够稳定在40 min以上不变。最佳实验条件下，对钢标样进行多次测定相对误差小于5%，回收率为99.3%～104.3%，说明该方法稳定且重复性好，能准确测定钢铁中磷的含量。

另外，一些新技术新方法也被引入，联合光度法进行测量。

2.4 滴定分析法

国家标准方法GB/T223.61选择磷钼酸铵容量法测定磷的含量。原理是试样被酸溶解以后，在硝酸存在的条件下，与钼酸铵生成磷钼酸铵沉淀，过滤，并用过量的碱溶液溶解，过量的碱以酚酞为指示剂用硝酸标准溶液返滴定至粉红色消失为终点

宋文英等[6]改进了磷钼酸铵容量法测钢铁中磷含量,改进了实验反应的条件，选择反应介质硝酸或高氯酸介质中进行，适宜酸度为2mol/L,沉淀过夜放置，选择硝酸铵的浓度为0.5～2.0mol/L，可以加速沉淀的形成，沉淀的洗涤，选择先用稀硝酸，后用中性水洗涤的方法，可以使沉淀组成不变。通过实验对比分析，改进后，分析方法更加完善，分析结果准确可靠。

3 小结

近年来钢铁中磷分析方法的研究得到了长足发展。分析方法呈现多样性，分析方法的灵敏度与选择性也越来越高。从文献中可以看到，钢铁中磷的分析逐渐从化学法及单一的元素分析不断向仪器分析及多元素同时分析的方向发展。展望钢铁中磷的分析研究将会在使用快速、准确、高灵敏度、高度自动化的方法及仪器和实现钢铁冶炼过程中硫的在线分析等方面有所突破，从而将钢铁中磷的分析推进到更新更高的水平。

[1]宋兆华,黄合生.ICP～AES法测定钢铁中的磷,物理测试, 1997(3):38

[2]易可慧,邓飞跃,汪李等.多元光谱拟合-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钢铁中的磷,无机分析化学,2013,3(1):57

[3]钟汉鹏，汪静玲，ICP-AES法测定钢铁中磷、镍、硅、锰、铬、铜，光谱实验室，1991,8(3):39

[4]陈泽明,陈德平,左萍,倪淳.原子吸收分光光度计用于分子吸收测定钢铁中的磷,检验检疫科学,2006,16(3):29

[5]刘德蓉，熊伟，邱会东.对苯二酚一磷钼杂多酸光度法测定比色钢中的磷，分析试验室，2013,32(3):77

[6]宋文英.浅谈磷钼酸铵容量法测定钢铁中磷含量,冶金丛刊，2007.2:16