CN103323412A - 一种高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法。所述测定法包括以下步骤：用酸溶解试样以形成试样溶液；分取两份等量的试样溶液，并调节至显色酸度；向其中一份试样溶液中加入过硫酸铵溶液，混匀，然后加入硫氰酸铵溶液并稀释至刻度，形成显色液；将另一份试样溶液用水稀释至刻度，形成参比液；以参比液为参比，在分光光度计上测量显色液的吸光度，从而结合由铁标准溶液绘制形成的标准曲线来计算铁含量w_Fe；然后，根据w′_Fe=w_Fe+0.0084w_Cu+0.00244w_Co+0.0011w_V得出高温合金中的铁含量w_Fe′；其中，w_Cu、w_Co、w_V分别为高温合金中的Cu、Co、V的质量百分含量。采用本发明方法测定高温合金中铁含量操作简便，灵敏度高，选择性和重现性好，检测范围宽且不受镍、钴、铜、钒干扰。

Description

一种高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法

技术领域

本发明涉及化学分析技术领域，更具体地讲，涉及一种测定高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度法。 

背景技术

现有技术中测定钢中铁含量的化学分析方法有邻菲啰啉光度法和硫氰酸盐光度法。邻菲啰啉光度法由于干扰多，检测高温合金中铁含量时需通过氨水沉淀分离方法将铁与其它元素分离，直接测定，误差较大。硫氰酸盐光度法检测高温合金中铁含量时，具有简便快速且镍不干扰的特点，但现有的检测高温合金中铁含量的硫氰酸盐光度法稳定性差，且未解决钴、铜、钒的干扰。所以现有技术中检测高温合金中铁含量的硫氰酸盐光度法基本已经被淘汰。 

因而，开发一种稳定性好，并解决了钴，铜，钒的干扰的检测高温合金中铁含量的方法很有必要。 

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。 

例如，本发明的目的在于提供一种操作简便，灵敏度高，选择性和重现性好，检测范围较宽且不受镍、钴、铜、钒干扰的铁含量分光光度测定法。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法。所述测定法包括以下步骤：用酸溶解试样以形成试样溶液；分取两份等量的试样溶液，并将试样溶液调节至显色酸度；向其中一份试样溶液中加入过硫酸铵溶液，混匀，然后加入硫氰酸铵溶液并稀释至刻度，形成显色液；将另一份试样溶液用水稀释至刻度，形成参比液；以参比液为参比，在分光光度计上测量显色液的吸光度，从而结合由铁标准溶液绘制形成的标准曲线来计算铁含量w_Fe；然后，根据下式计算得出高温合金中的铁含量 w_Fe′；w'_Fe=w_Fe+0.0084w_Cu+0.00244w_Co+0.0011w_V，其中，w_Cu、w_Co、w_V分别为高温合金中的Cu、Co、V的质量百分含量。 

根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法的一个实施例，所述用酸溶液溶解钢试样的步骤可包括：当试样中的铁含量为0.01%～0.2%时，用盐酸和硝酸的混合酸分解试样，然后加入高氯酸并加热至冒高氯酸烟以氧化铬，滴加盐酸以挥铬，从而得到所述试样溶液；当试样中的铁含量为0.2%～30%时，用盐酸和硝酸的混合酸分解试样，冷至室温后，用水稀释至刻度，混匀，若溶液混浊，过滤去除混浊物，从而得到所述试样溶液。 

根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法的一个实施例，在所述用酸溶液溶解试样的步骤中，根据试样中铁含量的高低用酸溶解不同量的试样。 

根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法的一个实施例，在所述将试样溶液调节至显色酸度的步骤中，调节至显色酸度后的试样溶液中氢离子浓度为0.12～0.84mol/L。优选地，所述调节至显色酸度的试样溶液中氢离子浓度为0.36～0.84mol/L。 

根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法的一个实施例，在530nm波长处测量显色液的吸光度。 

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明的硫氰酸盐光度法检测高温合金中铁含量时，将钴、铜、钒的干扰定量化，解决了其对铁含量测量结果的干扰问题，并且显色液的稳定性好，因而，可以能直接准确检测含钴、铜和钒含量较高的高温合金中铁含量。 

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法。 

鉴于硫氰酸盐光度法检测高温合金中铁含量时显色速度快且镍不干扰等优点，本发明通过研究解决了硫氰酸盐光度法检测高温合金时存在的钴、铜、钒的干扰问题，进而使硫氰酸盐光度法可以直接准确检测含钴、铜、钒含量较高的高温合金中的铁含量。主要技术思路为：试样经酸溶解后，用高氯酸冒烟氧化铬，滴加盐酸将铬挥掉绝大部分，或用硝酸盐酸混合酸直接分解试样；调节溶液至显色酸度后，在过硫酸铵存在下，三价铁与硫氰酸铵形成红 色络合物，测量其光度。申请人发现钴、铜、钒对铁的干扰分别呈线性，并找出了铜、钴、钒对铁含量的影响关系对计算结果进行校正，使检测准确。 

根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，所述测定法包括以下步骤：用酸溶解试样以形成试样溶液；分取两份等量的试样溶液，并调节试样溶液至显色酸度；向其中一份试样溶液中加入过硫酸铵溶液，混匀，然后加入硫氰酸铵溶液并稀释至刻度，形成显色液；将另一份试样溶液用水稀释至刻度，形成参比液；以参比液为参比，在分光光度计上测量显色液的吸光度，从而结合由铁标准溶液绘制形成的标准曲线来计算铁含量w_Fe；然后，根据w'_Fe=w_Fe+0.0084w_Cu+0.00244w_Co+0.0011w_V得出高温合金中的铁含量w_Fe′，其中，w_Cu、w_Co、w_V分别为高温合金中的Cu、Co、V的质量百分含量，本领域技术人员可以通过现有技术中常用的测量方法测定试样中的铜、钴、钒含量。 

具体地讲，上述用酸溶液溶解钢试样的步骤的具体操作可以为：当试样中的铁含量为0.01%～0.2%时，用盐酸和硝酸的混合酸分解试样，然后加入高氯酸并加热至冒高氯酸烟以氧化铬，滴加盐酸以挥铬，从而得到所述试样溶液；当试样中的铁含量为0.2%～30%时，用盐酸和硝酸的混合酸分解试样，冷至室温后，用水稀释至刻度，混匀，若溶液混浊，用慢速滤纸干过滤去掉混浊物，从而得到所述试样溶液。例如，溶解用混合酸中的硝酸、盐酸和水的体积比可以为1:4:4或1:12:5，或者硝酸、盐酸的体积比可以为1:5或1:13，然而本发明不限于此。在此步骤中，由于三价铬与硫氰酸盐形成络合物，在530纳米波长处吸收为0（即，吸光度为0），对铁与硫氰酸盐形成的络合物的吸光度无影响，所以分析高温合金的铁含量时可用硝盐酸处理试样后直接显色；但当分析铁含量低的试样时（例如，试样中的铁含量为0.01%～0.2%），试样中铬含量较多，三价铬与硫氰酸盐形成络合物，在530纳米波长处虽然吸收为0，但要消耗较多的硫氰酸盐，因此，需将大量的铬通过冒高氯酸烟滴加盐酸挥掉。 

在调节试样溶液至显色酸度的步骤中，发明人经过分析和大量创造性劳动发现：三价铁与硫氰酸盐显色时只与溶液中氢离子浓度有关，而与酸的种类无关，并且，随着溶液中氢离子浓度的增加，吸光度非常缓慢增加，当溶液中氢离子浓度为0.12～0.84mol/L时，吸光度基本一致，优选地，当溶液中氢离子浓度为0.36～0.84mol/L，吸光度基本不变。因而，可以采用向试样溶 液中加入例如盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸或者混合酸溶液等来调节试样溶液至显色酸度，给试样溶液的处理带来方便，同时，由于选定的显色酸度高且范围宽，在处理试样时可采用较多的酸、可称取较多的试样，为低铁含量试样中的铁含量检测带来方便。 

在形成显色液的步骤中加入过硫酸铵溶液可以提高显色液的稳定性，显色液显色后至少稳定60分钟。 

此外，还可以根据试样中铁含量（例如，待测高温合金中铁含量的预期范围）的高低用酸溶解不同量的试样，例如，可以参照表1进行试样的溶解。 

下面将参照具体实施例来详细地描述根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，然而，本发明不受以下具体实施例的限制。 

在以下实施例中，除非另外说明，否则使用的试剂为分析纯试剂，使用的水为蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。其中，盐酸密度为1.19g/mL，硝酸密度为1.42g/mL，高氯酸密度为1.67g/mL，过硫酸铵溶液的浓度为50g/L，硫氰酸铵溶液的浓度为500g/L。 

表1中示出了根据实施例的试样和试剂的用量和定容量。其中，“＞a～b%”是指铁含量在a～b%范围内，例如“＞0.01～0.2%”是表示铁含量在0.01～0.2%范围内。 

表1试样和试剂的用量和定容量 

1、溶解试样及定容 

按表1中的试样量称取试样。并按表1中的试样定容体积将试样加入相应的容量瓶中。 

当铁含量为0.01%～0.2%时，将试样置于300mL干净锥形瓶中，加入适量适当比例盐酸和硝酸的混合酸，低温加热至试料分解完全；加入20mL浓 度为70～72%的高氯酸，混匀；加热至冒高氯酸烟至烟底至瓶口（即加热至高氯酸溶液挥发的高氯酸气体在三角瓶口才能形成烟雾），此时，冒高氯酸烟时间已较长，溶液中铬已被氧化为六价铬，滴加盐酸挥铬，反复挥铬至冒高氯酸烟至烟底至瓶口持续10～30s，滴加盐酸后，冒出烟接近白色时，加热至溶液近干，冷至室温，加入约60mL水，加入20.0mL盐酸（1+1），混匀；加热至沸腾，持续3～5分钟，冷至室温。按表1的试样溶液定容体积用水稀释定容为100.00毫升，混匀。 

当铁含量为0.2%～8%时，将试样置于100.00mL容量瓶中，加入40毫升混酸（硝酸、盐酸和水的体积比为1:4:4），或加入40毫升混酸（硝酸、盐酸和水的体积比为1:12:5），或加入25毫升混酸（硝酸和盐酸的体积比为1:5），或加入25毫升混酸（硝酸和盐酸的体积比为1:13），低温加热至试料溶解完全。冷至室温，准确稀释至刻度，混匀，若溶液混浊，用慢速滤纸干过滤。 

当铁含量为8%～30%时，将试样置于200.00mL容量瓶中，加入50毫升混酸（硝酸和盐酸的体积比为1:5），或加入50毫升混酸（硝酸和盐酸的体积比为1:13），低温加热至试料溶解完全。冷至室温，准确稀释至刻度，混匀，若溶液混浊，用慢速滤纸干过滤。 

2、显色 

⑴当铁含量不大于16%时 

按表1移取相应体积试液两份分别于两个50.00毫升容量瓶中，按表1加入相应量的盐酸（1+1），混匀。一个作为显色液，一个作为参比液。 

参比液：用水稀释至刻度，混匀。 

显色液：加入5.00毫升过硫酸铵溶液，混匀，加水至溶液约35毫升，加入6.00毫升硫氰酸铵溶液，混匀，用水稀释至刻度，混匀。 

⑵当铁含量大于16%时 

参照表1准确移取试液两份分别于两个100.00mL容量瓶中。按表1加入相应量的（1+1）盐酸，混匀。一个作为显色液，一个作为参比液。 

参比液：用水稀释至刻度，混匀。 

显色液：加入10.00毫升过硫酸铵溶液，混匀，加水至溶液约70毫升，加入12.00毫升硫氰酸铵溶液，混匀，用水稀释至刻度，混匀。 

3、测量 

室温放置5分钟后，于722可见分光度计上，选取1厘米或适当大小吸 收池，以参比液为参比，在530nm波长处测显色液吸光度。 

高温合金中含钼一般不超过10%，因此可不考虑钼的干扰。当显色液中含钼大于5%时，显色后尽快测量吸光度。 

4、绘制铁标准溶液浓度-吸光度工作曲线（或称，标准曲线），根据上述步骤测得的显色液吸光度从标准曲线查得铁量，并按下式换算得到铁含量w_Fe。 

$w_{\mathrm{Fe}}=\frac{m_1}{m}\×100$

在上式中，m₁为从制作的标准曲线上查得的铁量（g），m为称取的试样质量，g。 

5、根据下式得出高温合金中的铁含量w_Fe′。 

w'_Fe=w_Fe+0.0084w_Cu+0.00244w_Co+0.0011w_V

其中，w_Cu、w_Co、w_V分别为高温合金中的Cu、Co、V的质量百分含量。 

下面的表2示出了采用本发明的方法测定的样品中的铁含量与标准值的比较。 

表2各种样品中测得的铁含量与标准值的比较 

根据本发明的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法主要用于高温合金、精密合金中铁量的测定，测定铁含量范围0.01%～30%。此外，通过以上对本发明实施例的详细描述可以看出，采用发明的硫氰酸盐光度法直接测定高温合金中铁含量具有检测结果准确，操作简便、快速，以及显色的选择性和重现性好等优点。 

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。 

Claims (6)

1.一种高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，其特征在于，所述测定法包括以下步骤：

用酸溶解试样以形成试样溶液；

分取两份等量的试样溶液，并将试样溶液调节至显色酸度；

向其中一份试样溶液中加入过硫酸铵溶液，混匀，然后加入硫氰酸铵溶液并稀释至刻度，形成显色液；

将另一份试样溶液用水稀释至刻度，形成参比液；

以参比液为参比，在分光光度计上测量显色液的吸光度，从而结合由铁标准溶液绘制形成的标准曲线来计算铁含量w_Fe；

然后，根据下式得出高温合金中的铁含量w_Fe′，

w′_Fw=w_Fe+0.0084w_Cu+0.00244w_Co+0.0011w_V

其中，w_Cu、w_Co、w_V分别为高温合金中的Cu、Co、V的质量百分含量。

2.根据权利要求1所述的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，其特征在于，所述用酸溶液溶解钢试样的步骤包括：

当试样中的铁含量为0.01%～0.2%时，用盐酸和硝酸的混合酸分解试样，然后加入高氯酸并加热至冒高氯酸烟以氧化铬，滴加盐酸以挥铬，从而得到所述试样溶液；

当试样中的铁含量为0.2%～30%时，用盐酸和硝酸的混合酸分解试样，冷至室温后，用水稀释至刻度，混匀，若溶液混浊，过滤去除混浊物，从而得到所述试样溶液。

3.根据权利要求1所述的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，其特征在于，在所述用酸溶液溶解试样的步骤中，根据试样中铁含量的高低用酸溶解不同量的试样。

4.根据权利要求1所述的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，其特征在于，在所述将试样溶液调节至显色酸度的步骤中，调节至显色酸度后的试样溶液中氢离子浓度为0.12～0.84mol/L。

5.根据权利要求4所述的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，其特征在于，所述调节至显色酸度的试样溶液中氢离子浓度为0.36～0.84mol/L。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法，其特征在于，在530nm波长处测量显色液的吸光度。