铝合金添加剂铁剂检验方法技术改进

冯 蕾

（酒钢天成彩铝有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100）

1 前言

铁剂是一种铝合金金属添加剂，用75%的纯金属粉末和25%的助溶剂充分混合压制而成，是代替Al-Fe 中间合金用于配制铝合金的原辅材料，其中铁含量约为（75±3）%。传统的铁剂检测方法中需用氯化汞（剧毒），以除去多余的氯化亚锡。但氯化汞在反应中的量不易控制，而且还严重污染环境。本研究对铁剂中铁的检验进行研究改进，开发出一种可快速准确测定铁剂中铁含量的检测方法，且该方法无毒无污染，操作简便，完全能满足实验分析要求［1-2］。

2 实验原理

样品用盐酸、氟化钾、氯化亚锡分解，以钨酸钠为指示剂，用三氯化钛将Fe3+还原成Fe2+至生成“钨兰”，再用重铬酸钾氧化至蓝色消失。在酸性介质中，以二苯胺磺酸钠为指示剂（二苯胺磺酸钠为无色结晶还原剂，它的氧化态为蓝紫色，还原态为无色），用重铬酸钾标准溶液滴定。首先氧化溶液中的Fe2+，当溶液中Fe2+氧化完全后，稍过量的重铬酸钾开始对二苯胺磺酸钠进行氧化，使其成为氧化态蓝紫色为滴定终点。根据重铬酸钾标准溶液消耗量，计算铁含量［3］。

滴定反应过程为：6FeSO4+K2Cr207+7H2SO4=3Fe2（SO4）+K2SO4+Cr2（SO4）+7H2O。

3 实验方法

3.1 所需试剂

氟化钾（10%），保存在塑料瓶中。盐酸（ρ1.19 g/mL）。氯化亚锡（6%）：称取6 g氯化亚锡，加20 mL盐酸，加热溶解，用水稀释至100 mL。硫磷混酸：将200 mL硫酸在不断搅拌下，缓慢注入500 mL水中，再加入300 mL磷酸，混匀。钨酸钠（25%）：称取25 g钨酸钠溶于适量水中（若浑浊需过滤），加5 mL磷酸用水稀释至100 mL。三氯化钛（1+19）：TiCl3+HCL+H2O=50+95+855。二苯胺磺酸钠（4 g/L）。高锰酸钾（0.4%）。重铬酸钾标准溶液（1/6K2Cr2O7：0.100 0 mol/L）。硫酸亚铁铵（约0.05 mol/L）。

3.2 实验步骤

称取0.200 0 g 试样于300 mL 锥形瓶中，加30 mL 浓盐酸，10 mL10%氟化钾，低温加热。同时滴加6%氯化亚锡保持溶液为浅黄色，继续加热至试样完全溶解，并控制体积约为10 mL，取下冷却。

加蒸馏水至溶液体积为100～150 mL，加15滴25%钨酸钠，滴加三氯化钛（1+19）将溶液调至蓝色，再滴加重铬酸钾标准溶液至溶液无色（此时不计重铬酸钾标准溶液读数）。立即向溶液中加10 mL 硫磷混酸，3 滴二苯胺磺酸钠（4 g/L），用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点，记录消耗重铬酸钾标准溶液的体积V。

空白测定：按分析步骤同样操作。在加硫磷混酸之前，加入6.00 mL硫酸亚铁铵，滴定后记下重铬酸钾标准溶液的毫升数（V1）。再向溶液中加入6.00 mL 硫酸亚铁铵，再以重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色，记下滴定的毫升数（V2）。则V0=V1-V2，即为试剂空白。

3.3 结果计算

滴定反应式为：6Fe2++Cr2O72-+14H+=Fe3++2Cr3++7H2O。

铁的百分含量按下式计算：

式中：V为滴定试样消耗重铬酸钾溶液的体积，mL；V0为滴定空白消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；G为试样重，g；K=0.005 584（1 mL、0.100 0 mol/L 重铬酸钾标准溶液相当于铁量，g）。

4 结果与讨论

4.1 精密度实验

按照上述方法，进行精密度实验。在同一条件下同一人员对7个不同试样进行11次测定，结果见表1，测定结果的相对标准偏差（RSD）良好。

表1 精密度实验结果 %

4.2 对照实验

随机抽取5 个试样，用传统的氯化亚锡-二氯化汞法与新改进的测定方法对以上5 个铁添加剂进行方法比对，测定结果见表2。

表2 比对实验结果 %

由以上数据可以看出，5 个试样使用两种方法测定结果偏差良好，小于工艺要求±1%范围，说明新研究方法可靠有效。

4.3 实验注意事项

（1）实验中加入氟化钾和氯化亚锡可帮助试样分解，氯化亚锡可还原试液中Fe3+为Fe2+。当氯化亚锡加入过量时，溶液由黄色变为无色，此时可滴加高锰酸钾溶液氧化过量的Sn2+至试液呈黄色。加热煮沸，重新还原至溶液浅黄色，则过量的Sn2+被去除。

（2）试样未滴定前，需用三氯化钛保持溶液一直为蓝色，以免Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+，造成实验结果不稳定。

（3）氧化、还原和滴定时，溶液的温度控制在20～40 ℃较好。

（4）用三氯化钛将试液滴至蓝色，再滴加重铬酸钾标准溶液至无色（此时不计重铬酸钾标准溶液读数）时，要立即加入硫磷混酸。因为硫酸能减缓空气中氧气对于Fe2+的氧化作用，且能控制溶液的酸度。磷酸能与Fe3+生成稳定、无色的Fe（HPO4）2-，可消除溶液中Fe3+的黄色，有利于终点的观察。同时，磷酸的加入降低了Fe3+/Fe2+电对电位，使得二苯胺磺酸钠变色点的电位落在滴定的电位突跃范围之内，可减少终点误差。

5 结语

实验结果表明，新开发的检验方法检验数据的重复性、再现性良好，说明检验方法准确可靠、有效。应用该方法进行铁剂中铁含量的检验，不仅操作简便，样品溶解速度大大提高，而且实验条件易于控制。实验过程中所用化学试剂均安全易获取，在缩短劳动工作时间的同时，可以完全避免剧毒药品氯化汞的使用，既符合实验室安全清洁环保的要求，又节能降耗。