高效增碳剂中钛的测定研究与应用

2020-04-22贾秀美祁正荣赵海燕靳生洪

中国金属通报 2020年3期

贾秀美，祁正荣，赵海燕，靳生洪

（西宁特殊钢股份有限公司（青海省冶金产品研究与开发重点实验室），青海西宁 810005）

由于钛在钢中以固溶态、析出态和化合态存在，不同存在状态赋予钢不同的性能，尤其在生产齿轮钢、轴承钢、弹簧钢时要严格控制钢中钛含量。二安替比林甲烷光度法测钛已广泛应用于钢铁、耐材以及各类铁合金中，但高效增碳剂钛的测定未见报道，所以本文主要解决高效增碳剂中钛元素的测定[1]。

1 试验部分

1.1 方法提要

试样用过氧化钠熔融，盐酸酸化，分取部分溶液，在1.5mol/L盐酸介质中，用抗坏血酸还原铁等干扰元素，钛与二安替比林甲烷生成黄色络合物，在分光光度计上390nm处测量吸光度，计算出Ti的质量分数[2,3]。

1.2 仪器和试剂

721型分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；熔剂：过氧化钠（固体）；盐酸：ρ1.19g/ml；盐酸：1+1水溶液；二安替比林甲烷溶液：50/L（用1+1的盐酸配制）；抗坏血酸溶液：50g/L，现用现配；钛标准溶液：5mg/L（用0.95mol/L H2SO4配制）。

1.3 分析步骤

1.3.1 空白试验

随同试料进行空白试验。

1.3.2 试液的制备

称取0.2000g试样与4g过氧化钠混匀置于铁坩埚中，上面再覆盖1g过氧化钠，放入马弗炉中700℃加热熔融20min后取出，轻轻摇动，稍冷，用射水冲洗坩埚底部，放入盛有50ml去离子水的300ml的烧杯中，待熔融物分解完全，用30ml盐酸酸化，于电炉盘上煮沸2min～3min，去除过氧化氢，流水冷却，移入250ml的容量瓶中，稀释刻度，混匀。

1.3.3 测定

分取试液10ml一式两份与50ml容量瓶中，加抗坏血酸5ml，二安替比林甲烷溶液20ml。空白试液不加二安替比林甲烷溶液，用水稀释刻度，混匀。与分光光度计上390nm处，2cm比色皿进行比色。

1.4 工作曲线的绘制

分别移取钛标准溶液 0ml、1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml、5.0ml、6.0ml、7.0ml、8.0ml与50ml容量瓶中，其余步骤按1.3.3部分，根据所测的吸光度值绘制工作曲线。

2 条件试验与优化

2.1 熔融试样时熔剂的选择

高效增碳剂可以用混合熔剂（2份无水碳酸钠和1份硼酸混匀研细）熔融，此熔剂无法消除碳对测定的干扰，本方法通过试验选择过氧化钠熔融试样，用过氧化钠熔融试样，盐酸酸化后试样清亮，无碳的黑色干扰。

2.2 抗坏血酸的条件试验

试样中的残余元素Fe、Cr、V与二安替比林甲烷也能络合显色，干扰测定，如不加以隐蔽造成检验结果偏高，抗坏血酸可以隐蔽Fe、Cr、V。本文对2%的抗坏血酸的用量分别加入2ml、3ml、4ml、5ml、6ml进行试验，试验中2%的抗坏血酸4ml即可隐蔽完全，本文选用5ml为最佳用量[4]。

2.3 酸度的条件试验

本文以盐酸控制显色的酸度条件，酸度过小Ti容易发生水解，生成难溶性的偏钛酸，同时也影响Ti与二安替比林甲烷的配位反应，这些都会造成检验结果偏低。酸度太大，二安替比林甲烷又容易分解，同样造成检验结果偏低。盐酸酸度控制在0.5mol/L～2.0mol/L时Ti不水解，同时Ti与二安替比林甲烷配位反应速度快，反应完全。盐酸条件试验，分别以盐酸的加入量2ml、3ml、4ml、5ml、6ml、7ml、8ml、10ml进行试验，盐酸加入量在3ml～8ml之间检验结果稳定，本文选择盐酸加入量为5ml。

2.4 Ti元素测定波长的条件试验

用编号为ZBM1251的高校增碳剂有证标准物质做波长的条件试验。分取两份试液分别与50ml的容量瓶中，一份为参比液，分别加入抗坏血酸溶液5ml，盐酸5ml，加入1mol/L的盐酸15ml，以去离子水稀释刻度摇匀。一份为显色液，分别加入抗坏血酸溶液5ml，盐酸5ml，二安替比林甲烷溶液15ml，以去离子水稀释刻度摇匀。放置20min，以不同波长进行比色，测定吸光度值，结果如图1所示。