一种测定高钼合金钢中钼元素质量分数的方法

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(1. 中海石油炼化有限责任公司 惠州炼油分公司， 广东 惠州 516081；2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司， 甘肃 兰州 730070;3.机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司， 上海 201518)

一种测定高钼合金钢中钼元素质量分数的方法

郑明光1，生金峰2，3，吴学纲2，3，王永桃2，3，隋大千2，3，姬茹一2，3，魏星2，3，郑晓荣2，3

(1. 中海石油炼化有限责任公司 惠州炼油分公司， 广东 惠州 516081；2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司， 甘肃 兰州 730070;3.机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司， 上海 201518)

通过实验研究了以盐硝混酸分解试样、氯化亚锡为还原剂、硫氰酸钠为显色剂，在酸性条件下通过测其吸光度测定高钼合金钢中钼质量分数的方法。该方法可缩短高钼合金钢中钼质量分数的测定分析周期，提高测量的准确度，操作简便，具有较好的实用性。

高钼合金钢； 钼； 测定

钼是钢中的主要合金元素之一，能使钢在高温下具有足够的强度，改善钢的冷脆性、耐磨性等性能。

钢铁及合金中钼的测定方法很多，如醋酸铅重量法、α-安息香肟重量法、硫氰酸盐分光光度法及乙酸丁酯萃取硫氰酸钼的分析方法[1-6]。这些方法在日常分析检测时过于繁琐，特别对于高钼合金钢中高含量的钼检测，往往会偏差较大，容易造成分析结果不准确的情况。

笔者针对高钼合金钢中高含量钼的检测，借鉴大量文献，探索出了一种快速简便的分析方法。

1 实验研究

1.1仪器和试剂

1.1.1仪器

UV-759S紫外-可见分光光度计，万分之一分析天平。

1.1.2试剂

所用硫酸、硝酸、盐酸、硫氰酸钠、氯化亚锡、高氯酸和硫酸钛等均为分析纯，实验用水为蒸馏水。

(1)盐酸-硝酸混酸制备 在搅拌条件下，先将40 mL盐酸酸缓缓加入150 mL水中，稍冷后再加入10 mL硝酸，混匀。

(2)氯化亚锡溶液(质量浓度100 g/L)制备 将100 g氯化亚锡加入50 mL盐酸加热溶解，移入1 000 mL容量瓶中以水定容。

(3)硫氰酸钠溶液(质量浓度100 g/L)制备 将100 g硫氰酸钠加入少量水中溶解，移入1 000 mL容量瓶中定容。

(4)高氯酸500 mL(相对密度1.76)。

(5)硫酸溶液制备：在搅拌条件下，将100 mL硫酸缓缓加入500 mL水中，混匀。

(6)硫酸钛(质量浓度3 g/L)制备 将3 g硫酸钛加入30 mL硫酸溶液中溶解，移入1 000 mL容量瓶中以水定容。

(7)钼溶液( 20.00 mg/L)制备 称取3.0006 g三氧化钼置于150 mL烧杯中，加入5 g氢氧化钠及40 mL水，加热使三氧化钼完全溶解后冷却至室温，滴加入40 mL盐酸-硝酸混酸，再移入100 mL容量瓶中，定容摇匀。

(8)铁溶液(质量浓度为5.0 mg/mL)制备 称取0.5000 g高纯铁置于250 mL烧杯中，加20 mL硫硝混酸和20 mL水，低温加热溶解后冷却至室温，再移入100 mL容量瓶中，用水定容摇匀备用。

1.2实验方法

称取0.100 0 g试样置于150 mL锥形瓶中，加盐酸-硝酸混酸40 mL，于电炉上低温加热溶解。在溶解过程中，需不断补水以保持溶液酸度。待试样全溶后冷却至室温，再移入100 mL容量瓶中，以水稀至刻度摇匀。

移取5 mL试液于50 mL容量瓶中，作为显色溶液。

显色溶液：溶液加热至冒泡，加入硫酸溶液10 mL、高氯酸5 mL、硫酸钛溶液5 mL、硫氰酸钠溶液10 mL、氯化亚锡溶液10 mL，以水定容至刻度后摇匀，放置10～20 min进行比色。

参比溶液: 用5 mL水代替母液，其余操作同显色溶液。

将显色溶液和参比溶液分别注入1 cm比色皿中，于分光光度计波长为470 nm处测量吸光度，从标准曲线上查得钼的质量分数。

2 实验结果与讨论

2.1吸收曲线

按实验方法测定吸光度绘制钼的吸收曲线,见图1。

图1 钼吸收曲线

从图1可以看出，在420～600 nm波长范围内，钼络合物最大吸收峰对应的波长为470 nm。因此，选用470 nm 作为测量波长。

2.2硫氰酸钠溶液用量

吸取钼标液5 mL、铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中。按上述的实验方法，在改变硫氰酸钠溶液用量而其余条件不变下测定吸光度，实验结果见表1。

表1 硫氰酸钠溶液用量与吸光度关系实验结果

由表1可知，质量浓度100 g/L的硫氰酸钠溶液用量在8～12 mL时吸光度一致，小于8 mL时显色不完全，结果会偏低。为适应高钼合金钢中钼的测定，选取质量浓度100 g/L硫氰酸钠溶液加入10 mL为宜。

2.3氯化亚锡溶液用量

吸取钼标液5 mL、铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中。按上述的实验方法，在改变氯化亚锡溶液用量而其余条件不变下测定吸光度，实验结果见表2。

表2 氯化亚锡溶液用量与吸光度关系实验结果

由表2可知，质量浓度100 g/L的氯化亚锡溶液用量在8～12 mL时，吸光度一致。为适应高钼合金钢中钼的测定，选取质量浓度100 g/L氯化亚锡溶液加入10 mL为宜。

2.4高氯酸用量

吸取钼标液5.00 mL、铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中。按上述的实验方法，在改变高氯酸用量而其余条件不变下测定吸光度，实验结果见表3。

表3 高氯酸用量与吸光度关系实验结果

由表3可知，高氯酸的用量在5～6 mL时，还原抑制效果明显，吸光度一致，满足实验要求。

2.5硫酸钛溶液用量

吸取钼标液5.00 mL、铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中。按上述的实验方法，改变硫酸钛溶液用量，其余条件不变下测定吸光度，实验结果见表4。

表4 硫酸钛溶液用量与吸光度关系实验结果

由表4可知，质量浓度3 g/L的硫酸钛溶液用量在5 mL以上时，可以在最短时间内促使Fe3+还原，消除残余的铁络合物影响。

2.6硫酸溶液用量

吸取钼标液5.00 mL、铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中。按上述的实验方法，在改变硫酸溶液用量而其余条件不变下测定吸光度，实验结果见表5。

表5 硫酸溶液用量与吸光度关系实验结果

由表5可知，硫酸溶液的用量在10～12 mL时，为显色最佳酸度硫酸介质，吸光度稳定不变。

2.7显色时间

吸取钼标液5.00 mL、铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中。按上述实验方法，改变显色时间，其余条件不变下测定吸光度，实验结果见表6。

表6 显色时间与吸光度关系实验结果

由表6可以知道，该显色体系在显色时间为10～20 min时显色稳定，在这10 min内吸光度不变，稳定性良好。

2.8共存离子的影响

此分析方法主要受钨、钒、铜、有色金属等元素干扰，可采取以下方法排除。

(1)可加入少量的磷酸络合消除钨的干扰，但必须严格控制磷酸用量。

(2)当钒质量分数小于1%时，对测定无干扰。当钒质量分数较高时，会使测定结果偏高，可以按照质量分数1%钒相当于质量分数0.007%钼进行校正[7-9]。

(3)质量分数3%以下的铜不干扰钼的测定。铜质量分数高于3%时，可加入硫脲掩蔽[10，11]。

(4)铬、镍等有色离子的干扰可用参比液消加以消除[12-15]。

2.9标准曲线

吸取钼标液0 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL、1.00 mL以及铁标液1 mL分别置于50 mL容量瓶中, 按分析步骤进行显色以测量其吸光度。

上述条件下，吸光度随钼标液质量分数变化的曲线见图2。

图2 吸光度随钼标液质量分数变化曲线

3 样品实测结果与标准值比较

采用上述实验方法实际测量了25Cr2Mo2V、0Cr18Ni12Mo2Ti以及S32205这3种标准样品中钼质量分数，实测数据与对应标样标准值的比较见表7。

表7 标样中钼质量分数测定结果 %

由表7可知，3种材料中钼质量分数的实测数据与标准值的绝对误差不大于0.02%，相对标偏差小于0.3%，测定结果的精度和准确度较高。

4 结语

根据文中测定高钼合金钢中钼元素质量分数的方法，25Cr2Mo2V、0Cr18Ni12Mo2Ti以及 S32205这3种高钼合金钢中钼元素质量分数的测量绝对误差不大于0.02%，相对标偏差小于0.3%，其精度和准确度完全能满足制造厂对进厂原材料化学成分的检验要求。

与两种重量法相比，文中测定高钼合金钢中钼元素质量分数的方法不仅可缩短分析操作周期，而且可节约试剂消耗，有一定的实用价值。

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(许编)

ExperimentMethodforDeterminationofMolybdenumContentinHighMolybdenumAlloySteel

ZHENGMing-guang1,SHENGJin-feng2,3,WUXue-gang2,3,WANGYong-tao2,3,SUIDa-qian2,3,JIRu-yi2,3,WEIXing2,3,ZHENGXiao-rong2，3

(1. CNOOC Refinery Co. Ltd., Huizhou Refinery Branch, Huizhou 516081, China; 2.Lanpec Technologies Limited, Lanzhou 730070, China; 3.Machinery Industry Shanghai Lanya Petrochemical Equipment Inspection Institute Co. Ltd., Shanghai, 201518)

The method to determine the molybdenum in high molybdenum alloy steel is studied by experiment. In the method, the specimen is dissolved in a mixed acid of hydrochloric acid and nitric acid, using the SnCl2as reducing agent, the NaSCN as chromogenic reagent, the content of molybdenum is determined by measuring the absorbance in acidic conditions. The method can not only shorten the analysis cycle, improve the accuracy, but also is easy and simple to handle. So it has better practicability.

high molybdenum alloy steel; molybdenum; determine

TQ050.1； TG142.15

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.01.004

1000-7466(2017)01-0020-04

2016-08-23

郑明光(1967-)，男，广东罗定人，高级工程师，从事石油化工设备的技术管理工作。