CN102109468A - 一种铝合金氧化溶液的分析方法 - Google Patents

Abstract

一种铝合金氧化溶液的分析方法，其特征是包括硫酸根含量的分析、草酸含量的分析、酒石酸含量的分析和游离酸度、总酸度及铝含量的分析；本发明的优点是：1、得出了一种更准确、简便的分析方法；2、调整后的分析方法，使硫酸、草酸、酒石酸浓度的测定误差分别从相对误差20%、5%、20%减少到1%～4%、0.05%～3%、2%～4%。同时也提供了简单可行的游离酸度、总酸度、Al³⁺含量的分析方法和工作槽液的补加维护方法。利用这种分析方法获得的测量结果均在工艺配方要求的范围内，可以满足企业对硫酸-草酸、硫酸-草酸-酒石酸氧化体系槽液各组分浓度的测定。该分析方法操作简化、实用性强、准确度高。

Description

一种铝合金氧化溶液的分析方法

技术领域

本发明涉及一种溶液的分析方法，尤其涉及一种铝合金氧化溶液的分析方法。

背景技术

铝的表面技术中阳极氧化是应用最广和最成功的技术,也是研究开发最深入与最全面的技术。铝的阳极氧化膜可以有效保护铝基体不受腐蚀，还可以染色和着色，具有很好的装饰性。它的多孔性，也使其具有某些特殊的功能，如：电磁功能、催化功能、传感功能和分离功能等。而铝合金的硬质阳极氧化技术是在阳极氧化的基础上，以阳极氧化膜的硬度和耐磨性作为首要特性的阳极氧化技术。一般是以通用工程应用或军事应用为目的，在航空航天领域得到广泛的应用。

阳极氧化有多种工艺方法：硫酸阳极氧化工艺、铬酸阳极氧化工艺、草酸阳极氧化工艺、磷酸阳极氧化工艺等。单一酸的槽液具有一定优势，但也存在某些不足，考虑到硬质阳极氧化膜特殊性能的要求和铝合金硬质氧化膜的品种多样性，槽液体系已逐渐向多酸体系发展，由于各种酸的优势互补效应，提高了氧化膜的性能，也降低了生产成本。硫酸阳极氧化是传统工艺，但工作温度低，电流密度和终止电压高，能耗及设备投资大，并且硫酸槽液对阳极氧化膜的腐蚀性较大。而草酸电解液对铝及氧化膜溶解性小，所以氧化膜孔隙率低，膜层耐腐蚀性、耐磨性和电绝缘性比硫酸氧化膜好。但单一草酸阳极氧化成本高，电解液稳定性差，因此该工艺在应用方面受到一定限制。当草酸作为硫酸电解液的添加剂时，由于草酸根离子或其它羟基羧酸能吸附在阳极氧化膜层的表面形成吸附层，进而将氧化膜与溶液隔离，使膜层腐蚀速率减慢。硫酸-草酸槽液体系能够放宽阳极氧化温度，有效地降低烧损倾向，在一定程度上提高了成膜速度。但试验表明：单一的草酸加到硫酸中形成的阳极氧化膜脆性较大，当酒石酸等羟基羧酸加到电解液中时可提高氧化膜的韧性。

铝合金硬质阳极氧化在生产流程中，由于发生电化学反应和化学反应，电解液的成分会发生变化，因此需要对电解液的成分进行分析，当含量超出工艺参数范围时，需进行适当补加或调整，以确保氧化膜质量。尽管目前已经有少量关于硫酸-草酸体系的分析方法，但对其中草酸的分析方法不准，而已有的硫酸-草酸-酒石酸等三酸体系的分析方法操作繁杂、重现性差、终点难以判断、分析结果误差大，急需一种与该体系配套的槽液分析方法，以便硫酸-草酸-酒石酸硬质阳极氧化技术能够得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金氧化溶液的分析方法，此方法能够满足实际生产的需要，具有操作简便、重现性好、准确度高和实用的特点。

本发明是这样来实现的，该方法包括硫酸根（总硫酸）含量的分析、草酸含量的分析、酒石酸含量的分析和游离酸度、总酸度及铝含量的分析；

其中硫酸根（总硫酸）含量的分析：

1）吸取阳极氧化电解液10mL于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀；

2）吸取稀释液2mL于250mL锥形瓶中（即吸取原液1/5mL），加蒸馏水30mL，加热至沸，并煮沸5min，趁热逐滴加入 0.05MBaCl₂溶液10mL，继续煮沸5min，以流水冷却，加入氨水溶液5mL，再加入10mLpH=10的氨缓冲溶液，加入甲基百里酚蓝指示剂，以0.05M的EDTA溶液滴定由纯蓝色变为灰色为滴定终点，记下读数V；

3）吸取10mL 0.05MBaCl₂溶液于250mL锥形瓶中，加蒸馏水30mL，加入氨水溶液5mL，再加入10mLpH=10的氨缓冲溶液，加入甲基百里酚蓝指示剂，立即以0.05M的EDTA溶液滴定由纯蓝色变为灰色为滴定终点，记下读数V₀；

式中：

V₀——10mL 0.05mol/LBaCl₂空白溶液消耗的EDTA标准溶液体积；

V——沉淀硫酸根后过量钡离子消耗的EDTA标准溶液体积；

C_E——EDTA标准溶液的准确浓度；

M_硫酸——硫酸的摩尔质量。

所述草酸含量的分析：吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加入甲基橙指示剂2滴，用滴管滴加25%的氢氧化钠溶液至溶液由红色变为橙色，加热至70～80℃加入30～35mL饱和硫酸钙溶液，继续加热至70～80℃30min，并冷却至室温，用倾泻法过滤，以蒸馏水洗涤沉淀3～4次，将沉淀与滤纸取出置于原锥形瓶中，加水30mL，然后加25mL1+4 H₂SO₄溶液，将沉淀完全溶解，加热至70-80℃，趁热用0.02M高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈微红色，30s内不褪色即为终点，记录用去的高锰酸钾标准溶液体积为V；

                           

      式中：

C_K——高锰酸钾标准溶液的浓度；

             V ——消耗高锰酸钾标准溶液的体积；

             126——草酸的摩尔质量。

所述酒石酸含量的分析：吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL带玻璃塞的锥形瓶中，加入1+4 H₂SO₄溶液5mL，蒸馏水60mL，加热至70～75℃，趁热缓慢加入0.02M高锰酸钾标准溶液20mL，温度在70～75℃时保温5min，流水冷却至室温，加碘化钾5g，并摇动使其完全溶解，以0.1M硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加淀粉指示剂2mL，再滴定至蓝色消失为终点，记录耗用硫代硫酸钠标准溶液的体积为V_Na；

                                   

式中：

C_K——高锰酸钾标准溶液的浓度；

              V_K——耗用高锰酸钾标准溶液的体积；

              V_草——测定草酸含量时所耗高锰酸钾标准溶液的体积；

              V_Na——耗用硫代硫酸钠标准溶液的体积；

              150——酒石酸的摩尔质量。

所述游离酸度、总酸度及铝含量的分析：吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加蒸馏水80mL，加酚酞指示剂2滴，以0.1M氢氧化钠标准溶液滴定至红色为终点；记录耗用0.1M氢氧化钠标准溶液体积为V₁ ；吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加蒸馏水80mL，5% 氟化钾溶液4mL，加热到70℃保温5min，加酚酞指示剂2滴，以0.1M氢氧化钠标准溶液滴定至红色为终点，记录耗用0.1M氢氧化钠标准溶液体积为V₂ ；游离酸含量：C₁（mol/L）=  C V₂/ 2，C₁包括游离硫酸、草酸和酒石酸含量；总酸含量：   C₂（mol/L）= C V₁ / 2，C₂包括总硫酸、草酸和酒石酸含量；铝的含量： Al（g/L）= C（V₁—V₂）× 9，式中： C——氢氧化钠标准溶液的浓度。

本发明的优点是：1、在硫酸-草酸体系、硫酸—草酸—酒石酸三酸体系缺乏准确、高效的分析手段的情况下，针对现有的分析方法进行改善，通过改变指示剂、调整实验步骤、严格控制反应条件等措施，得出了一种更准确、简便的分析方法；2、调整后的分析方法，使硫酸、草酸、酒石酸浓度的测定误差分别从相对误差20%、5%、20%减少到1%～4%、0.05%～3%、2%～4%。同时也提供了简单可行的游离酸度、总酸度、Al³⁺含量的分析方法和工作槽液的补加维护方法。利用这种分析方法获得的测量结果均在工艺配方要求的范围内，可以满足企业对硫酸-草酸、硫酸-草酸-酒石酸氧化体系槽液各组分浓度的测定。该分析方法简便有效、实用性强、准确度高。

具体实施方式

实施例1  原分析方法对三酸氧化体系的分析结果

（1）硫酸含量的分析

原分析方法中是以铬黑T作指示剂，以硫酸锌标准溶液滴定至溶液呈红紫色为终点。计算公式

式中： 

C_E ——EDTA标准溶液的浓度；

C_Zn——硫酸锌标准溶液的浓度；

V_Zn——消耗硫酸锌标准溶液的毫升数；

50 ——消耗EDTA标准溶液的毫升数；

98 ——M硫酸。

（2）草酸含量的分析

原分析方法中是以酚酞作指示剂，以硫酸锌标准溶液滴定至溶液呈红紫色为终点。计算公式同发明内容。

（3）酒石酸含量的分析

原分析程序不同之处是吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加入1+4 H₂SO₄溶液5mL，蒸馏水60mL，并加入硫酸锰5g。计算公式同发明内容。

原分析方法对三酸氧化体系的分析结果

 实施例2  按本发明对三酸氧化体系的分析结果

本发明分析方法对三酸氧化体系的分析结果

实施例3   按本发明对调整后的三酸氧化工作液的分析结果

若使三酸氧化工作液补加为硫酸浓度125.80 g/L，草酸浓度20 g/L，酒石酸浓度25 g/L，补加公式如下： 

C₀V₀=CV+m_x

式中：

C₀ ——计划配制的工作液的浓度

V₀——计划配制的工作液的体积

C ——使用一段时间后槽液的某组分浓度

V ——使用一段时间后槽液的体积

m_x——需要补加的某组分的质量

补加后氧化工作液硫酸、草酸、酒石酸浓度按本发明分析方法测定。

本发明分析方法对补加后的氧化液的分析结果

Claims (1)

1.一种铝合金氧化溶液的分析方法，其特征是包括硫酸根含量的分析、草酸含量的分析、酒石酸含量的分析和游离酸度、总酸度及铝含量的分析；

所述硫酸根含量的分析：

1）吸取阳极氧化电解液10mL于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀；

2）吸取稀释液2mL于250mL锥形瓶中，加蒸馏水30mL，加热至沸，并煮沸5min，趁热逐滴加入 0.05MBaCl₂溶液10mL，继续煮沸5min，以流水冷却，加入氨水溶液5mL，再加入10mLpH=10的氨缓冲溶液，加入甲基百里酚蓝指示剂，以0.05M的EDTA溶液滴定由纯蓝色变为灰色为滴定终点，记下读数V；

3）吸取10mL 0.05MBaCl₂溶液于250mL锥形瓶中，加蒸馏水30mL，加入氨水溶液5mL，再加入10mLpH=10的氨缓冲溶液，加入甲基百里酚蓝指示剂，立即以0.05M的EDTA溶液滴定由纯蓝色变为灰色为滴定终点，记下读数V₀；

式中：

V₀——10mL 0.05mol/LBaCl₂空白溶液消耗的EDTA标准溶液体积；

V——沉淀硫酸根后过量钡离子消耗的EDTA标准溶液体积；

C_E——EDTA标准溶液的准确浓度；

M_硫酸——硫酸的摩尔质量；

所述草酸含量的分析：吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加入甲基橙指示剂2滴，用滴管滴加25%的氢氧化钠溶液至溶液由红色变为橙色，加热至70～80℃加入30～35mL饱和硫酸钙溶液，继续加热至70～80℃30min，并冷却至室温，用倾泻法过滤，以蒸馏水洗涤沉淀3～4次，将沉淀与滤纸取出置于原锥形瓶中，加水30mL，然后加25mL1+4 H₂SO₄溶液，将沉淀完全溶解，加热至70-80℃，趁热用0.02M高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈微红色，30s内不褪色即为终点，记录用去的高锰酸钾标准溶液体积为V；

                            

      式中：

C_K——高锰酸钾标准溶液的浓度；

             V ——消耗高锰酸钾标准溶液的体积；

             126——草酸的摩尔质量；

所述酒石酸含量的分析：吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL带玻璃塞的锥形瓶中，加入1+4 H₂SO₄溶液5mL，蒸馏水60mL，加热至70～75℃，趁热缓慢加入0.02M高锰酸钾标准溶液20mL，温度在70～75℃时保温5min钟，流水冷却至室温，加碘化钾5g，并摇动使其完全溶解，以0.1M硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加淀粉指示剂2mL，再滴定至蓝色消失为终点，记录耗用硫代硫酸钠标准溶液的体积为V_Na；

                                   

式中：

C_K——高锰酸钾标准溶液的浓度；

              V_K——耗用高锰酸钾标准溶液的体积；

              V_草——测定草酸含量时所耗高锰酸钾标准溶液的体积；

              V_Na——耗用硫代硫酸钠标准溶液的体积；

              150——酒石酸的摩尔质量；

所述游离酸度、总酸度及铝含量的分析：吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加蒸馏水80mL，加酚酞指示剂2滴，以0.1M氢氧化钠标准溶液滴定至红色为终点；记录耗用0.1M氢氧化钠标准溶液体积为V₁ ；吸取阳极氧化电解稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加蒸馏水80mL，5% 氟化钾溶液4mL，加热到70℃保温5min，加酚酞指示剂2滴，以0.1M氢氧化钠标准溶液滴定至红色为终点，记录耗用0.1M氢氧化钠标准溶液体积为V₂ ；游离酸含量：C₁（mol/L）=  C V₂/ 2，C₁包括游离硫酸、草酸和酒石酸含量；总酸含量：  C₂（mol/L）= C V₁ / 2，C₂包括总硫酸、草酸和酒石酸含量；铝的含量： Al（g/L）= C（V₁—V₂）× 9，式中： C——氢氧化钠标准溶液的浓度。