CN101825530B

CN101825530B - 钛金属类样品溶液的制备方法以及利用其的检测方法

Info

Publication number: CN101825530B
Application number: CN2010101671804A
Authority: CN
Inventors: 成勇
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2030-05-10
Also published as: CN101825530A

Abstract

本发明提供了一种钛金属类样品溶液的制备方法以及利用其的检测方法。所述方法包括以下步骤：称取钛金属类样品于容器中，向容器中加入氢氟酸，在室温条件下充分反应，以水冲洗容器壁；加入硫酸并加热至沸腾；加入高氯酸，加热蒸发至产生浓白的高氯酸烟，计时，取下冷却至室温；加入水煮沸溶解可能产生的盐类，最后以水稀释定容，从而制得检测所用的样品溶液。根据本发明的制备样品溶液的方法操作简单，重复性和再现性好。

Description

钛金属类样品溶液的制备方法以及利用其的检测方法

技术领域

本发明涉及金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁等钛金属类系列产品的检测分析领域，具体地讲，本发明涉及一种检测金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁等产品中杂质元素含量时，制备检测分析所用样品溶液的方法。

背景技术

在金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁等产品中，杂质元素的含量水平决定了产品的内在品质并且是后续材料、设备制造等原料选材的关键技术指标之一。为保证、监控和提高产品质量及指导生产工艺，必须对产品中所含杂质元素进行准确的定量检测分析。

我国钛铁化学分析方法国家标准(GB4701-84)包括：铜试剂光度法测定铜量(GB4701.3-84)、过硫酸盐-亚砷酸盐容量法测定锰量(GB4701.4-84)、高碘酸盐光度法测定锰量(GB4701.5-84)、8-羟基喹啉容量法测定铝量(GB4701.6-84)、钼蓝分光光度法测定磷量(GB4701.7-84)等系列分析方法，测定每个元素的样品溶液的制备方法均不尽相同，多是以硫酸、盐酸、硝酸或过氧化氢、硼酸等消解，然后冒浓硫酸烟并结合以氢氧化钠的方式制备样品溶液。

美国ASTM、前苏联FOCT、日本JIS以及我国航空工业部等制定的钛合金分析方法，多以重量法、容量法、库仑法和分光光度法等传统检测技术为主，操作繁锁、周期长。目前，运用现代仪器分析方法对样品中杂质元素进行检测分析是全世界的趋势和发展方向，金属钛、海绵钛、钛铁、钛材、钛合金等高钛基体样品的消解是分析检验中一个需要解决的重要难点。

原航空工业部部颁的《钛及钛合金标准分析方法》技术要点中指出：因为硝酸、王水、高氯酸等氧化性酸在钛表面产生钝化作用故一般不使用，所以通常使用氢氟酸-硫酸-盐酸、硫酸-氟硼酸、盐酸-氟硼酸等消解金属钛、钛合金等样品。然而，此类消解方法仅适用于容量法、光度法等传统化学分析方法进行单元素、低效率、低精度的测定，因存在缺陷较多，不适用于现代仪器分析方法。具体的缺陷为：①硫酸用量大，样品溶液密度大、粘度大、酸度高，基体效应严重，样品溶液传输速率以及雾化效果降低，影响ICP-AES或AAS仪器测定；②溶液中残余的HF或F^-严重腐蚀分析仪器上石英玻璃、不锈钢或石墨管等部件，以硼酸络合F^-则大大增加了试液的盐类浓度，不符合分析仪器要求；③以冒硫酸烟方法驱赶氢氟酸时，由于硫酸沸点为340℃，反应温度高，金属盐类沉淀较多，极易飞溅，不仅容易伤及操作人员，而且导致检测结果偏低不准确；④冒硫酸烟至溶液近干的实际控制尺度不易掌握，易导致高浓度钛基水解；⑤高温消解时间长，延长了整个检测周期，也大大缩短了聚四氟乙烯烧杯(使用温度240℃)的使用寿命；⑥为避免钛基水解，溶液需保持较高酸度，一般用15mL以上的浓盐酸溶解冒烟后的盐类沉淀，酸度效应、试剂空白的影响均增大。

又如我国航空行业标准(HB7716.13-2002)：钛合金化学成分光谱分析方法第13部分：电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝、铜、钼、锰、钕、锡、钒、锆含量。其样品消解方法为以20mL(1+1)硫酸低温溶解样品，试验表明应用存在局限性，钛合金种类多，此方法仅对部分样品有效，许多样品消解不完全；而且10％浓度的硫酸对ICP-AES等测定影响因素较多。

再如，国际标准ISO/CD 22962：钛及钛合金-铁的测定-ICP原子发射光谱法。采用两种不同方式溶解样品：

①以50mL(1+1)硝酸和10mL(1+1)氢氟酸在水浴中加热分解试样，然后加热煮沸除去氮的氧化物、定容，缺点是此法制备的样品溶液中含有较高浓度氢氟酸，不能分析仪器使用普通常用的部件，而是要求分析仪器使用防腐性能强，能抵抗氢氟酸的部件；

②以20mL(1+1)硫酸，4mL(1+1)氢氟酸消解，并加热至冒白烟5分钟，冷却后以水冲洗容器，再加热冒浓白烟2～3分钟，冷却后加20mL(1+1)盐酸和水溶解湿盐。此法的缺点是试剂用量大，硫酸浓度高，冒烟操作不易掌握，同样对ICP-AES等测定影响因素多。

尤其需要着重指出的是，在该标准中也特别注明，强调残余硫酸会影响发射强度，建议注意残余硫酸的体积要一致，但此建议可操作性较差。

此外，在现有技术中，为了驱赶氢氟酸，还可以使用沸点高于氢氟酸的高氯酸。但是如果以高氯酸驱赶氢氟酸，则随着低沸点的氢氟酸、硝酸等被蒸发，溶液中的酸度降低，高浓度的钛发生水解反应，从而形成沉淀，导致检测溶液制样失败。此外，如果高氯酸的加入时机不当，还可能在钛表面产生钝化作用，阻止消解反应的进一步进行。

因此，需要提出一种操作简单、重复性和再现性好的溶液制样方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决现有的检测钛金属类样品中杂质元素含量时制备样品检测溶液所存在的问题。

本发明提供了一种样品溶液的制备方法，所述方法包括以下步骤：称取钛金属类样品于容器中，向容器中加入氢氟酸，在室温条件下充分反应，以水冲洗容器壁；加入硫酸并加热至溶液澄清；加入高氯酸，加热蒸发至产生浓白的高氯酸烟，计时，取下冷却至室温；加入水煮沸溶解可能产生的盐类，最后以水稀释定容，从而制得检测所用的样品溶液。

在本发明的实施例中，加入硫酸煮沸后，若观察到溶液已经清澈透明，无任何样品残余时不需要加入硝酸，否则需要加入硝酸共同氧化分解样品至溶液澄清。

在本发明的实施例中，当含钛样品的质量为0.1000g～0.2500g时，加入0.5mL～2.0mL浓度为40％～47％的浓氢氟酸、1.5mL～3.0mL浓度为95％～98％的(1∶1)稀硫酸、1.5mL～3.0mL浓度为65％～68％的浓硝酸和1.0mL～1.5mL浓度为70.0％～72.0％浓高氯酸，其中，所述(1∶1)稀硫酸按1份硫酸和1份水的比例配制。更具体地讲，当含钛样品的质量为0.1000g时，加入1.0mL的浓氢氟酸、2.0mL(1∶1)的稀硫酸、2.0mL的浓硝酸和1.0mL浓高氯酸。

在本发明的实施例中，加入氢氟酸后可在常温下放置1分钟～3分钟。

在本发明的实施例中，样品完全消解、溶液澄清后才加入高氯酸，并加热蒸发驱赶氢氟酸，当开始产生高氯酸的浓白烟雾时开始计时，并保持加热冒烟状态5分钟～10分钟。高氯酸冒烟结束，溶液冷却至室温后，只需加入大约15mL～30mL的水煮沸。样品溶液最后稀释定容的体积可以根据后续所选择检测手段的灵敏度设定为50mL～200mL。制备样品溶液可选用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、火焰原子吸收光谱法(F-AAS)、石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)、或者分光光度法、重量法等化学分析方法中的一种或多种方法对进行测定，以得到含钛样品中Fe、Al、Cr、V、P、Mn、Cu、Ca、Mg、Mo、Sn、Ni、Zn、Co等各元素的含量。

在本发明的实施例中，所述钛金属类样品为金属钛、海绵钛、钛合金或钛铁。

本发明还提供了一种检测钛金属类样品中杂质元素含量的方法，所述方法包括的步骤有：如权利要求1至9所述的任意一项的方法制备钛金属类的样品溶液；利用电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、分光光度法、或者重量法中的一种或多种方法对高钛基体产品中杂质元素含量进行测定。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种在检测金属钛、海绵钛、钛铁、钛材、钛合金等钛金属类样品中的杂质元素的含量时，制备样品检测溶液的方法。开发一种制备检测金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁所用样品溶液的方法，使之符合多种现代分析仪器和化学分析方法对检测溶液的技术指标要求，满足采取ICP-AES、GF-AAS、F-AAS和ICP-MS，以及容量法、光度法等化学分析方法对15％～0.0001％范围内Fe、Al、Cr、V、P、Mn、Cu、Ca、Mg、Mo、Sn、Ni、Zn、Co等元素的检测之需。

根据本发明实施例的制备样品溶液的方法同时使用了硫酸和高氯酸。更具体地讲，根据本发明实施例的制备样品溶液的方法在现有的HF-H₂SO₄-HCl消解体系的基础之上，引入HClO₄，保持使用H₂SO₄，但却改变了H₂SO₄作用，并优化了试剂的配比、用量、加入次序与时机等。通过引入HClO₄，改变了现有消解体系的结构与功能，保持原有优点并消除不足。本发明采用分步骤地在消解过程的不同时间阶段，逐次加入HF、H₂SO₄、或者HNO₃(视具体情况选择是否加入)和HClO₄，将金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁等样品完全消解进入溶液。在根据本发明的消解过程中，以冒HClO₄烟的方式驱尽HF，H₂SO₄络合稳定高钛基体，使得所制备的样品溶液组成简单，不含HF或F^-，酸度＜5％，总固体溶解量(TDS)低，符合ICP-AES等多种现代分析仪器对检测试液的指标要求。

下面将详细描述根据本发明的制备检测金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁所用样品溶液的方法。

根据本发明的制备检测金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁所用样品溶液的方法包括以下步骤：称取金属钛、钛合金、钛铁等钛金属类样品于容器中，向容器中加入氢氟酸，在室温条件下充分反应，以少量水冲洗容器壁，这样做的目的是为了将称样时粘附在容器壁上的样品或者是与HF反应时飞溅到容器壁上的样品或溶液冲洗下来；之后加入硫酸并加热至溶液澄清，(视具体情况选择是否再加入硝酸，然后共同氧化分解样品至溶液澄清)；加入高氯酸加热蒸发至产生浓白的高氯酸烟，计时，取下冷却至室温；然后加入水煮沸溶解可能产生的盐类，最后以水稀释定容，从而制得检测金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁等试样所用的样品溶液。样品溶液最后稀释定容的体积可以根据后续所选择检测手段的灵敏度设定为50mL～200mL。

在根据本发明制备了检测金属钛、海绵钛、钛合金、钛铁等钛金属类样品所用的样品溶液后，利用ICP-AES法对样品溶液中Fe、Al、Cr、V、P、Mn、Cu、Ca、Mg、Mo、Sn、Ni、Zn、Co等元素同时或逐一进行测定。

下面将给出根据本发明的具体实施例。在下面的实施例中，所使用的氢氟酸、硫酸、硝酸、高氯酸均为优级纯级别，水为满足实验室二级水要求的蒸馏水，所用ICP-AES为美国TJA公司IRIS/HR型全谱直读电感耦合等离子体原子发射谱仪(即ICP-AES)。

实施例1

金属钛样品的消解

称取0.2500g品位≥99.999％的高纯金属钛样品(进口产品分装)(下文称作1号样品)于聚四氟乙烯烧杯中，先加入2.0mL质量百分比浓度为40％～47％的浓氢氟酸(HF主要用于消解基体钛，因此根据样品的含钛量，以及所用HF的浓度计算体积，使得比反应配平后的量稍多一些即可，过量太多可能导致引入空白本底的问题)，在室温条件下自然反应1分钟～3分钟(判定依据为刚加入酸时的激烈反应现象消失，液面较为平静)，再加入3.0mL(1∶1)的稀硫酸(质量百分比浓度为95％～98％的浓硫酸，按1份硫酸和1份水的比例稀释配制而成)(硫酸主要用于控制溶液酸度和络合钛，因此也是根据样品的含钛量和HF用量而定，为避免对测定造成严重影响，其用量不应过量大多，满足需要即可)，并置于电热板上加热反应至溶液澄清(本实施例由于样品纯度高，杂质少，无需加入硝酸)，溶液沸腾后再加入1.5mL质量百分比浓度为70.0％～72.0％的浓高氯酸加热蒸发至产生浓白的高氯酸烟(高氯酸用于驱赶HF，其用量随HF用量而定，一般略低于或与HF用量相等)，产生高氯酸烟时开始计时，10分钟后取下冷却至室温，只需加入15mL～30mL的水直接加热煮沸，取下冷却，最后将试液转移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，从而制得检测分析用的样品溶液。

用ICP-AES检测金属钛样品消解溶液

所制备的金属钛样品消解溶液用ICP-AES作为检测手段，对样品中含有的Fe、Al、Cr、V、P、Mn、Cu、Ca、Mg、Mo、Sn、Ni、Zn、Co元素直接、同时进行分析测定。ICP-AES测定步骤基本上按常规方式进行，并且本方法采用基体匹配法对干扰进行校正，即在配制测定方法的工作曲线标准溶液时，使用与样品溶液中相同浓度的硫酸且硫酸加入量也相同，即按1.5％(体积百分比)的硫酸加入其中，确保样品溶液与标准溶液中硫酸的浓度是完全一致的，进一步将基体效应降至最小。

实施例2

待消解的样品为0.1000g钛铁标准样品(YSB15602-2006，太原钢铁(集团)有限公司技术中心)(下文称作2号样品)，采用1.0mL浓氢氟酸、2.0mL(1∶1)的稀硫酸、2.0mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.0mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时5分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛铁样品并进行ICP-AES检测。

实施例3

待消解的样品为0.2000g钛铁标准样品(BH03-731，锦州铁合金厂)(进口产品分装)(下文称作3号样品)，采用1.5mL浓氢氟酸、3.0mL(1∶1)的稀硫酸、2.5mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.5mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时10分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛铁样品并进行ICP-AES检测。

实施例4

待消解的样品为0.2500g钛合金标准样品(GBW02501，抚顺钢厂)(下文称作4号样品)，采用2.0mL浓氢氟酸、3.0mL(1∶1)的稀硫酸、2.5mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.5mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时10分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛合金样品并进行ICP-AES检测。

实施例5

待消解的样品为0.2000g钛合金标准样品(GBW02502，抚顺钢厂)(下文称作5号样品)，采用2.0mL浓氢氟酸、2.5mL(1∶1)的稀硫酸、2.0mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.5mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时8分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛合金样品并进行ICP-AES检测。

实施例6

待消解的样品为0.1000g钛合金样品(TC4，攀钢集团生产)(下文称作6号样品)，采用1.0mL浓氢氟酸、1.5mL(1∶1)的稀硫酸、2.0mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.0mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时8分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛合金样品并进行ICP-AES检测。

实施例7

待消解的样品为0.1000g钛合金样品(TC4，攀钢集团生产)(下文称作7号样品)，采用1.0mL浓氢氟酸、2.0mL(1∶1)的稀硫酸、1.5mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.0mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时10分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛合金样品并进行ICP-AES检测。

实施例8

待消解的样品为0.1000g金属钛样品(攀钢集团生产)(下文称作8号样品)，采用0.5mL浓氢氟酸、2.5mL(1∶1)的稀硫酸、2.0mL质量百分比浓度为65％～68％的的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.0mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时8分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该钛合金样品并进行ICP-AES检测。

实施例9

称取0.1500g金属钛样品(攀钢集团生产)(下文称作9号样品)，采用2.0mL浓氢氟酸、3.0mL(1∶1)的稀硫酸、3.0mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.5mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时10分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该金属钛样品并进行ICP-AES检测。

实施例10

称取0.1000g海绵钛样品(攀钢集团生产)(下文称作10号样品)，采用1.0mL浓氢氟酸、2.5mL(1∶1)的稀硫酸、2.0mL质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸(反应至溶液澄清)和1.5mL浓高氯酸，冒浓白的高氯酸烟后计时8分钟，除此之外，按照与实施例1的方法相同的方法消解该金属钛样品并进行ICP-AES检测。

通过实施例1-10，有目的地选择了多个不同产地、类别、品质的金属钛、钛合金、钛铁和海绵钛等样品，通过样品的实际消解效果来验证本发明消解、制备样品溶液的性能。本发明对各类样品的消解效果都非常好，完全彻底、无残留样品、溶液澄清透明、无盐类沉淀出现和飞溅、操作简单易于控制。在消解反应过程中所加入的各种试剂多因高氯酸冒烟而蒸发除去，故所制备的样品溶液组成简单，酸度低，最多含有1.5％的硫酸，高钛基体可长时间稳定保存而不会水解，而且即使在分析仪器对样品溶液中所含元素测定完毕后，为了避免记忆效应而必须自动或手动以水冲洗分析仪器时，虽然此时酸度被降低了，但残留在仪器中样品溶液也不会水解而堵塞仪器的进样系统等部件。由此表明，本发明具有良好而广泛的适用性，对于样品均具有良好的消解能力，所制备的样品溶液适合现代精密分析仪器检测的要求。

实施例11

对7号钛合金、8号金属钛和10号海绵钛实际生产样品分别进行8次独立的检测样品溶液的制备和分析测定，对8次测量结果进行统计处理，根据相对标准偏差评估本发明的精密度。测定结果见表1。

表1分析方法精密度(n＝8)(％)

相对标准偏差越低越好，但在不同浓度范围内，RSD的指标有较大差异。如果含量1％以上的常量元素，RSD＜1％；或0.01％-1.0％的微量元素，其RSD＜5％；或0.01％以下的痕量元素，其RSD＜10％，均表明重复性和再现性好良好。

从表1可见，检测结果大于1.0％元素，其RSD(相对标准偏差)＜1％；检测结果在0.01％-1.0％之间的元素，其RSD(相对标准偏差)＜4％；检测结果在0.01％以下的元素，其RSD(相对标准偏差)也＜5％。表明分析方法具有良好的精密度，特别是样品溶液的制备操作易于控制，多次独立操作所制备的样品溶液测定结果一致，重复性、再现性良好。

实施例12

将实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的测定结果与原标准样品标准值相对照比较，用以评估本发明测定结果的准确性。

表3与标准样品测定结果的对照

“/”表示标准样品未对该元素定值

从表3可见，本法测定结果与标准值基本一致，表明方法准确可靠。

由此可知，根据本发明实施例的制备样品溶液的方法同时使用了硫酸和高氯酸。硫酸、高氯酸和氢氟酸按沸点高低排序为：氢氟酸＜高氯酸(沸点180℃)＜硫酸，因此，利用HClO₄来驱赶氢氟酸。虽然仍然使用了H₂SO₄，但硫酸所发挥的作用完全不同于原方法，不再是利用其高沸点的特性“赶酸”，而是利用硫酸沸点大大高于高氯酸沸点的差异，依靠比硫酸沸点低但比氢氟酸沸点高的高氯酸来发挥“赶酸”的作用，使得在高氯酸分解冒烟驱赶氢氟酸后，更高沸点的硫酸仍然能够几乎无损失地保留在溶液中，这样使得硫酸根离子能够在氟离子被驱除以后，发挥与钛离子形成稳定络合的作用，避免钛在低酸度介质中水解。因此，硫酸在本发明中是完全不同于现有技术中用于“赶酸”的目的，由此产生的优点在于：

1)无需硫酸分解驱赶低沸点酸，故没有任何损失，其在溶液中残留的量就是加入的量，可以实现精确控制并大大减少硫酸用量，而且溶液中硫酸量的一致，很容易在后续测定时采用基体匹配的方法消除其干扰；

2)依靠硫酸根离子与钛离子的络合作用，确保在氢氟酸被驱除和氟离子与钛离子的络合物被分解时，由于有硫酸根离子替代了氟离子的作用，与钛离子形成稳定络合物，因此即使在酸度＜5％的溶液中不必担心出现钛基体水解，消除了水解沉淀吸附或包裹待测元素以及沉淀颗粒堵塞仪器样品导入系统等影响；

3)硫酸根离子与钛离子的络合物稳定，使得在“赶酸”后无需再补充加入任何酸，直接用水溶解可能出现的盐类并同样直接用水稀释定容，由此，酸的用量降低，分析检测成本下降，空白本底和酸度效应等影响测定的因素减少；

4)高氯酸赶酸蒸发温度低于硫酸，有利于聚四氟乙烯烧杯使用寿命的延长，也不会像硫酸冒烟那样容易因盐类多而飞溅；

5)通过采用了分步骤地在消解过程的不同时间阶段，逐次加入HF、H₂SO₄、或者HNO₃(视具体情况选择是否加入)和HClO₄，降低了氢氟酸用量并避免高氯酸对钛可能造成的钝化作用。

此外，根据本发明实施例的制备样品溶液的方法还具有的优点在于：

①加入HF在室温环境下自然反应，避免低沸点HF由于加热溶液温度升高而过早地在作用尚未充分发挥前就蒸发损失，有效地减少了HF的用量；

②硝酸的主要作用是有助于消解上述步骤未完全分解的、在产品生产异常时存在的高含量铁、铬、碳及碳化物等，因此用量较少，而且当硫酸煮沸反应溶液澄清后，可以不用加入硝酸，由此减少了试剂用量，降低了酸度效应和试剂空白对测定的影响；

③HClO₄冒烟以计时方式控制，调控范围宽，易于操作掌握，相对于高沸点、高粘度硫酸，残余高氯酸对各类仪器测定的影响要小得多；

④发明所制备的样品溶液组成简单，酸度低，消解过程中所加入的各种酸除硫酸外基本蒸发驱尽，残留少量高氯酸和最多1.5％的硫酸，因此在密度、粘度、总盐量、空白、基体等技术指标方面更好地满足了ICP-AES、GF-AAS、F-AAS、ICP-MS等仪器检测方法，以及光度法、重量法等化学分析方法的要求，实现对测定15％～0.0001％范围内Fe、Al、Cr、V、P、Mn、Cu、Ca、Mg、Mo、Sn、Ni、Zn、Co等元素的目标。

尽管已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是本发明不限于此。在不脱离本发明的精神和教导的情况下，可以对实施例做出修改和变形。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种钛金属类样品溶液的制备方法，所述钛金属类样品为金属钛、海绵钛、钛合金和钛铁中的至少一种，其特征在于包括以下步骤：

称取钛金属类样品于容器中，向容器中加入氢氟酸，在室温条件下充分反应，以水冲洗容器壁；

加入硫酸并加热至溶液澄清；

加入高氯酸，加热蒸发至产生浓白的高氯酸烟，计时，取下冷却至室温；

加入水煮沸溶解可能产生的盐类，最后以水稀释定容，从而制得检测所用的样品溶液。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于加入硫酸煮沸后，若观察到溶液已经清澈透明，无任何样品残余时不需要加入硝酸，否则需要加入硝酸共同氧化分解样品至溶液澄清。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当钛金属类样品的质量为0.1000g～0.2500g时，加入0.5mL～2.0mL浓度为40％～47％的浓氢氟酸、1.5mL～3.0mL的1∶1的稀硫酸、1.5mL～3.0mL浓度为65％～68％的浓硝酸和1.0mL～1.5mL浓度为70.0％～72.0％浓高氯酸，其中，所述1∶1的稀硫酸按1份浓度为95％～98％的浓硫酸和1份水的比例配制。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当钛金属类样品的质量为0.1000g时，加入1.0mL的浓氢氟酸、2.0mL的1∶1的稀硫酸、2.0mL的浓硝酸和1.0mL浓高氯酸。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加入氢氟酸后在常温下放置1分钟～3分钟。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，样品完全消解、溶液澄清后才加入高氯酸，并加热蒸发驱赶氢氟酸，当开始产生高氯酸的浓白烟雾时开始计时，并保持加热冒烟状态5分钟～10分钟。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，高氯酸冒烟结束，溶液冷却至室温后，加入15mL～30mL的水直接煮沸。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，样品溶液最后稀释定容的体积可以根据后续所选择检测手段的灵敏度设定为50mL～200mL。

9.一种检测钛金属类样品中杂质元素含量的方法，所述钛金属类样品为金属钛、海绵钛、钛合金和钛铁中的至少一种，所述方法包括的步骤有：

如权利要求1至8所述的任意一项的方法制备钛金属类的样品溶液；

利用电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、分光光度法、或者重量法中的一种或多种方法对钛金属类样品中杂质元素含量进行测定。