CN102928422A - 一种测定钛镍形状记忆合金中镍含量的方法 - Google Patents

Abstract

一种测定钛镍形状记忆合金中镍含量的方法，用氟化铵及硝酸溶解试样并对试样氟化。加入过量EDTA使其与镍完全络合。通过指示剂对酸度进行调节。加入缓冲溶液对酸度进行控制；用锌标滴定过量的EDTA，通过计算确定镍含量。本发明通过掩蔽钛排除了分析时钛对镍的影响，通过调节酸度使溶液滴定时终点突变明显，通过对铁元素的分析，能够得到更为准确的镍元素含量。本发明具有过程简单，滴定终点突变明显，且回收率高、精密度好的钛镍合金中镍含量的测定方法，并且能够消除Fe³⁺对测定镍的影响，改变了现有方法中以甲基橙为指示剂调整酸度，以二甲酚橙作为络合滴定终点指示剂，造成酸度控制偏差较大、滴定终点不明显的弊端。

Description

一种测定钛镍形状记忆合金中镍含量的方法

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，涉及一种用于钛镍形状记忆合金中镍含量的测定技术特别是对含铁的钛镍合金中镍含量的测定技术。 

背景技术

目前，国标及航标中都没有钛镍合金中镍含量的测定方法。可查询到的方法中涉及试料溶解、转移、分取、酸度调节、滴定等步骤，并且只能应用于不含铁的钛镍合金。试料溶解用盐酸，方法耗时且易造成试样的水解，使溶液浑浊，导致试验失败；转移与分取容易引入误差，影响分析结果的准确度；酸度的调节过程使用甲基橙做指示，颜色变化不够明显，使溶液的酸度与滴定要求酸度存在偏差，对滴定终点产生影响；铁的存在同样消耗EDTA，使得测定值偏高。整个试验过程不但需要较长时间，容易引入误差，而且滴定时颜色突变不敏锐，不易观察出滴定终点。经过查新检索未发现专门的用于钛镍形状记忆合金中镍含量的测定技术专利及报道。与之相关的只有钛镍形状记忆合金金相方面的研究。 

发明内容

为克服现有技术中存在的测定周期长，容易引入误差，而且滴定时颜色突变不敏锐，不易观察出滴定终点的不足，本发明提出了一种测定钛镍形状记忆合金中镍含量的方法。 

本发明的具体过程包括以下步骤： 

步骤1，试样称量。称取0.1g试样，置于250mL的烧杯中。 

步骤2，制备试样溶液。在烧杯中依次加入1～3g和4～12mL纯硝酸，在50～80℃下溶解成为硝酸溶液，所得到的硝酸溶液中无沉淀物和杂质；对装有所得到的硝酸溶液的烧杯瓶壁采用常规方法用蒸馏水吹洗，并使吹洗用的蒸馏水与烧杯内的硝酸溶液混合均匀，得到试样溶液。 

步骤3，试样溶液的络合。在得到的试样溶液中加入浓度为0.03～0.08mol/L EDTA标准溶液，并使试样溶液与EDTA标准溶液混合均匀，得到络合后的试样溶液。在试样溶液中所加入的EDTA标准溶液的量为15.00～40.00mL。 

步骤4，络合后试样溶液的酸度调节。在得到的络合后的试样溶液中滴加0.1mL浓度为0.25％的二甲酚橙指示剂，将ρ=0.9g/ml的纯氨水通过滴加的方式加入到滴加有二甲酚橙指示剂的络合后的试样溶液中，将试样溶液的颜色由黄色调至为紫色。将浓度为（1+10）的稀盐酸通过滴加的方式加入到试样溶液中，将试样溶液调至紫色消失。得到了酸度调节后的试样溶液。 

步骤5，试样溶液的滴定。向试样溶液中依次加入10～30mL乙酸—乙酸钠缓冲溶液和0.3mL的二甲酚橙指示剂。所加入的乙酸—乙酸钠缓冲溶液的pH值为5.5，所加入的二甲酚橙指示剂的浓度为0.25％。用0.02mol/L的锌标准溶液滴定加入了乙酸—乙酸钠缓冲溶液和二甲酚橙指示剂的试样溶液，当该试样溶液由黄色变为紫色时停止滴定，并确定滴定中锌标准溶液的消耗量。得到锌标准溶液滴定后的试样溶液。 

步骤6，计算试样溶液中的镍含量。所述计算试样溶液中的镍含量Ni%是根据试样溶液滴定中到锌标准溶液的消耗量V₂、锌标准溶液浓度C₂、EDTA标准溶液的浓度C₁、EDTA标准溶液的加入量V₁及试样重量M，通过公式（1）得到： 

根据公式计算TiNiss试样中的镍含量： 

$\mathrm{Ni}\%=\frac{(C_1{V}_1-C_2{V}_2)\×5.871\×100\%}{M}$

所述浓度为0.03～0.08mol/L的EDTA标准溶液是将EDTA粉末溶解在蒸馏水中配制而成，EDTA粉末与蒸馏水的比例为112g：10000mL～298g：10000mL。 

本发明的目的是提供一种操作时间短，过程简单，滴定终点突变明显，且回收率高、精密度好的钛镍合金中镍含量的测定方法，并且能够消除Fe³⁺对测定镍的影响。 

与现有技术相比较，本发明具有以下特点： 

在有NH₄F存在下溶样，F^-与Ti⁴⁺形成络合物，不易水解。现有方法溶样过程中低温，使得溶料速度慢；酸度稍低时四价钛易水解析出，造成试验失败。 

当Fe³⁺存在时，Fe³⁺与F及EDTA都进行络合，Fe³⁺既不能定量测定，也不能完全掩蔽。加入抗坏血酸后Fe³⁺被还原为Fe²⁺，它与F的稳定常数很小，EDTA可定量测定二价铁，结果中减去Fe²⁺，就可求得镍的准确含量，解决了含铁钛镍合金中镍的分析问题。 

本发明不用定容，避免了相应的误差引入。现有方法需要定容、分取等步骤，操作过程易引起误差。 

本发明称取试料0.1克，直接滴定。 

本发明对溶液的酸度值用二甲酚橙为指示剂进行微调，同时使用二甲酚橙作为络合滴定终点指示剂，使得溶液滴定酸度能够准确控制，滴定终点突变明显。改变了现有方法中以甲基橙为指示剂调整酸度，以二甲酚橙作为络合滴定终点指示剂，造成酸度控制偏差较大、滴定终点不明显的弊端。 

本发明采用氟化铵及硝酸溶解试样；钛对滴定镍元素有干扰，用氟化铵掩蔽钛元素；若有铁存在加入抗坏血酸还原为二价，通过分析除去铁元素的含量；加入过量EDTA使其与镍完全络合；通过指示剂对酸度进行调节；加入缓冲溶液对酸度进行控制；用锌标滴定过量的EDTA，通过计算确定镍含量。从以上这几个方面可以看出，本实验的溶解方法节省时间，掩蔽钛的步骤排除了分析时对镍的影响，调节酸度使溶液滴定时终点突变明显，通过对铁元素的分析，可以得到更为准确的镍元素含量。 

具体实施方式

实施例一 

本实施例是一种钛镍形状记忆合金中镍含量的方法，所述钛镍形状记忆合金的牌号为TiNiss。本实施例包括以下步骤： 

步骤1，试样称量。称取0.1gTiNiss试样，置于250mL的烧杯中。得到准确称量的TiNiss试样。所称取TiNiss试样的重量精确到0.0001g。 

步骤2，制备试样溶液。在烧杯中依次加入1～3g的氟化铵和4～12mL的纯硝酸，在50～80℃下溶解成为硝酸溶液，所得到的硝酸溶液中无沉淀物和杂质；本实施例中，所采用的溶解温度为70℃。对装有所得到的硝酸溶液的烧杯瓶壁采用常规方法用蒸馏水吹洗，并使吹洗用的蒸馏水与烧杯内的硝酸溶液混合均匀，得到试样溶液。本实施例中，固体氟化铵的加入量为2g，硝酸的加入量为8mL。 

步骤3，试样溶液的络合。在得到的试样溶液中加入浓度为0.03～0.08mol/L EDTA标准溶液，并使试样溶液与EDTA标准溶液混合均匀，得到络合后的试样溶液。在试样溶液中所加入的EDTA标准溶液的量为15.00～40.00mL。所述浓度为0.03～0.08mol/L的EDTA标准溶液是将EDTA粉末溶解在蒸馏水中配制而成，EDTA粉末与蒸馏水的比例为 112g：10000mL～298g：10000mL。本实施例中，所加入的EDTA标准溶液的量为25mL；EDTA标准溶液的浓度为0.05mol/L；EDTA粉末与蒸馏水的比例为188g：10000mL 

步骤4，络合后试样溶液的酸度调节。在得到的络合后的试样溶液中滴加0.1mL浓度为0.25％的二甲酚橙指示剂，把ρ=0.9g/ml的纯氨水通过滴加的方式加入到滴加有二甲酚橙指示剂的络合后的试样溶液中，将试样溶液的颜色由黄色调至为紫色。将浓度为（1+10）的稀盐酸通过滴加的方式加入到试样溶液中，将试样溶液调至紫色消失。得到了酸度调节后的试样溶液。 

步骤5，试样溶液的滴定。向试样溶液中依次加入10～30mL乙酸—乙酸钠缓冲溶液和0.3mL的二甲酚橙指示剂。所加入的乙酸—乙酸钠缓冲溶液的pH值为5.5，所加入的二甲酚橙指示剂的浓度为0.25％。用0.02mol/L的锌标准溶液滴定加入了乙酸—乙酸钠缓冲溶液和二甲酚橙指示剂的试样溶液，当该试样溶液由黄色变为紫色时停止滴定，并确定滴定中锌标准溶液的消耗量。得到锌标准溶液滴定后的试样溶液。本实施例中，乙酸—乙酸钠缓冲溶液的加入量为20mL。 

步骤6，计算试样溶液中的镍含量。所述计算试样溶液中的镍含量Ni%是根据试样溶液滴定中到锌标准溶液的消耗量V₂、锌标准溶液浓度C₂、EDTA标准溶液的浓度C₁、EDTA标准溶液的加入量V₁及试样重量M，通过公式（1）得到： 

根据公式计算TiNiss试样中的镍含量： 

$\mathrm{Ni}\%=\frac{(C_1{V}_1-C_2{V}_2)\×5.871\×100\%}{M}$

本实施例中，EDTA标准溶液C₁的浓度0.04859mol/L； 

加入EDTA标准溶液的体积V₁为25mL； 

锌标准溶液浓度C₂为0.01996mol/L； 

消耗锌标准溶液的体积V₂为13.90mL； 

试样重量M为0.0994g。 

根据公式计算得Ni%=55.36% 

实施例二 

本实施例是一种钛镍形状记忆合金中镍含量的方法，所述钛镍形状记忆合金的牌 号为TiNiyy。本实施例包括以下步骤： 

步骤1，试样称量。称取0.1gTiNiyy试样，置于250mL的烧杯中。得到准确称量的TiNiyy试样。所称取TiNiyy试样的重量精确到0.0001g。 

步骤2，制备试样溶液。在烧杯中依次加入1～3g的氟化铵和4～12mL的纯硝酸，在50～80℃下溶解成为硝酸溶液，所得到的硝酸溶液中无沉淀物和杂质；本实施例中，所采用的溶解温度为50℃。对装有所得到的硝酸溶液的烧杯瓶壁采用常规方法用蒸馏水吹洗，并使吹洗用的蒸馏水与烧杯内的硝酸溶液混合均匀，得到试样溶液。本实施例中，固体氟化铵的加入量为1g，硝酸的加入量为4mL。 

步骤3，试样溶液的络合。在得到的试样溶液中加入浓度为0.03～0.08mol/L EDTA标准溶液，并使试样溶液与EDTA标准溶液混合均匀，得到络合后的试样溶液。在试样溶液中所加入的EDTA标准溶液的量为15.00～40.00mL。所述浓度为0.03～0.08mol/L的EDTA标准溶液是将EDTA粉末溶解在蒸馏水中配制而成，EDTA粉末与蒸馏水的比例为112g：10000mL～298g：10000mL。本实施例中，所加入的EDTA标准溶液的量为15mL；EDTA标准溶液的浓度为0.08mol/L；EDTA粉末与蒸馏水的比例为298g：10000mL 

步骤4，络合后试样溶液的酸度调节。在得到的络合后的试样溶液中滴加0.1mL浓度为0.25％的二甲酚橙指示剂，把ρ=0.9g/ml的纯氨水通过滴加的方式加入到滴加有二甲酚橙指示剂的络合后的试样溶液中，将试样溶液的颜色由黄色调至为紫色。将浓度为（1+10）的稀盐酸通过滴加的方式加入到试样溶液中，将试样溶液调至紫色消失。得到了酸度调节后的试样溶液。 

步骤5，试样溶液的滴定。向试样溶液中依次加入10～30mL乙酸—乙酸钠缓冲溶液和0.3mL的二甲酚橙指示剂。所加入的乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值为5.5，所加入的二甲酚橙指示剂的浓度为0.25％。用0.02mol/L的锌标准溶液滴定加入了乙酸—乙酸钠缓冲溶液和二甲酚橙指示剂的试样溶液，当该试样溶液由黄色变为紫色时停止滴定，并确定滴定中锌标准溶液的消耗量。得到锌标准溶液滴定后的试样溶液。本实施例中，乙酸—乙酸钠缓冲溶液的加入量为10mL。 

步骤6，计算试样溶液中的镍含量。所述计算试样溶液中的镍含量Ni%是根据试样溶液滴定中到锌标准溶液的消耗量V₂、锌标准溶液浓度C₂、EDTA标准溶液的浓度C₁、EDTA标准溶液的加入量V₁及试样重量M，通过公式（1）得到： 

根据公式计算TiNiss试样中的镍含量： 

$\mathrm{Ni}\%=\frac{(C_1{V}_1-C_2{V}_2)\×5.871\×100\%}{M}$

本实施例中，EDTA标准溶液C₁的浓度0.07889mol/L； 

加入EDTA标准溶液的体积V₁为15mL； 

锌标准溶液浓度C₂为0.01996mol/L； 

消耗锌标准溶液的体积V₂为12.75mL； 

试样重量M为0.0989g。 

根据公式计算得Ni%=55.14% 

实施例三 

本实施例是一种钛镍形状记忆合金中镍含量的方法，所述钛镍形状记忆合金的牌号为TiNi-01。本实施例包括以下步骤： 

步骤1，试样称量。称取0.1gTiNi-01试样，置于250mL的烧杯中。得到准确称量的TiNi-01试样。所称取TiNi-01试样的重量精确到0.0001g。 

步骤2，制备试样溶液。在烧杯中依次加入1～3g的氟化铵和4～12mL的纯硝酸，在50～80℃下溶解成为硝酸溶液，所得到的硝酸溶液中无沉淀物和杂质；本实施例中，所采用的溶解温度为80℃。对装有所得到的硝酸溶液的烧杯瓶壁采用常规方法用蒸馏水吹洗，并使吹洗用的蒸馏水与烧杯内的硝酸溶液混合均匀，得到试样溶液。本实施例中，固体氟化铵的加入量为3g，硝酸的加入量为12mL。 

步骤3，试样溶液的络合。在得到的试样溶液中加入浓度为0.03～0.08mol/L EDTA标准溶液，并使试样溶液与EDTA标准溶液混合均匀，得到络合后的试样溶液。在试样溶液中所加入的EDTA标准溶液的量为15.00～40.00mL。所述浓度为0.03～0.08mol/L的EDTA标准溶液是将EDTA粉末溶解在蒸馏水中配制而成，EDTA粉末与蒸馏水的比例为112g：10000mL～298g：10000mL。本实施例中，所加入的EDTA标准溶液的量为40mL；EDTA标准溶液的浓度为0.03mol/L；EDTA粉末与蒸馏水的比例为112g：10000mL 

步骤4，络合后试样溶液的酸度调节。在得到的络合后的试样溶液中滴加0.1mL浓度为0.25％的二甲酚橙指示剂，把ρ=0.9g/ml的纯氨水通过滴加的方式加入到滴加 有二甲酚橙指示剂的络合后的试样溶液中，将试样溶液的颜色由黄色调至为紫色。将浓度为（1+10）的稀盐酸通过滴加的方式加入到试样溶液中，将试样溶液调至紫色消失。得到了酸度调节后的试样溶液。 

步骤5，试样溶液的滴定。向试样溶液中依次加入10～30mL乙酸—乙酸钠缓冲溶液和0.3mL的二甲酚橙指示剂。所加入的乙酸—乙酸钠缓冲溶液的pH值为5.5，所加入的二甲酚橙指示剂的浓度为0.25％。用0.02mol/L的锌标准溶液滴定加入了乙酸—乙酸钠缓冲溶液和二甲酚橙指示剂的试样溶液，当该试样溶液由黄色变为紫色时停止滴定，并确定滴定中锌标准溶液的消耗量。得到锌标准溶液滴定后的试样溶液。本实施例中，乙酸—乙酸钠缓冲溶液的加入量为30mL。 

步骤6，计算试样溶液中的镍含量。所述计算试样溶液中的镍含量Ni%是根据试样溶液滴定中到锌标准溶液的消耗量V₂、锌标准溶液浓度C₂、EDTA标准溶液的浓度C₁、EDTA标准溶液的加入量V₁及试样重量M，通过公式（1）得到： 

根据公式计算TiNi-01试样中的镍含量： 

$\mathrm{Ni}\%=\frac{(C_1{V}_1-C_2{V}_2)\×5.871\×100\%}{M}$

本实施例中，EDTA标准溶液C₁的浓度0.03005mol/L； 

加入EDTA标准溶液的体积V₁为40mL； 

锌标准溶液浓度C₂为0.01996mol/L； 

消耗锌标准溶液的体积V₂为12.83mL； 

试样重量M为0.1001g。 

根据公式计算得Ni%=55.48%。 

Claims (2)

1.一种测定钛镍形状记忆合金中镍含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，试样称量；称取0.1g试样，置于250mL的烧杯中；

步骤2，制备试样溶液；在烧杯中依次加入1～3g和4～12mL纯硝酸，在50～80℃下溶解成为硝酸溶液，所得到的硝酸溶液中无沉淀物和杂质；对装有所得到的硝酸溶液的烧杯瓶壁采用常规方法用蒸馏水吹洗，并使吹洗用的蒸馏水与烧杯内的硝酸溶液混合均匀，得到试样溶液；

步骤3，试样溶液的络合；在得到的试样溶液中加入浓度为0.03～0.08mol/L mol/LEDTA标准溶液，并使试样溶液与EDTA标准溶液混合均匀，得到络合后的试样溶液；在试样溶液中所加入的EDTA标准溶液的量为15.00～40.00mL；

步骤4，络合后试样溶液的酸度调节；在得到的络合后的试样溶液中滴加0.1mL浓度为0.25％的二甲酚橙指示剂，将ρ=0.9g/ml的纯氨水通过滴加的方式加入到滴加有二甲酚橙指示剂的络合后的试样溶液中，将试样溶液的颜色由黄色调至为紫色；将浓度为（1+10）的稀盐酸通过滴加的方式加入到试样溶液中，将试样溶液调至紫色消失；得到了酸度调节后的试样溶液；

步骤5，试样溶液的滴定；向试样溶液中依次加入10～30mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液和0.3mL的二甲酚橙指示剂；所加入的乙酸—乙酸钠缓冲溶液的pH值为5.5，所加入的二甲酚橙指示剂的浓度为0.25％；用0.02mol/L的锌标准溶液滴定加入了乙酸—乙酸钠缓冲溶液和二甲酚橙指示剂的试样溶液，当该试样溶液由黄色变为紫色时停止滴定，并确定滴定中锌标准溶液的消耗量；得到锌标准溶液滴定后的试样溶液；

步骤6，计算试样溶液中的镍含量；所述计算试样溶液中的镍含量Ni%是根据试样溶液滴定中到锌标准溶液的消耗量V₂、锌标准溶液浓度C₂、EDTA标准溶液的浓度C₁、EDTA标准溶液的加入量V₁及试样重量M，通过公式（1）：

计算试样中的镍含量：

$\mathrm{Ni}\%=\frac{(C_1{V}_1-C_2{V}_2)\×5.871\×100\%}{M}$

实现对试样中镍含量的测定。

2.如权利要求1所述一种测定钛镍形状记忆合金中镍含量的方法，其特征在于，所述浓度为0.03～0.08mol/L的EDTA标准溶液是将EDTA粉末溶解在蒸馏水中配制而成，EDTA粉末与蒸馏水的比例为112g：10000mL～298g：10000mL。