CN104749318A - 容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法 - Google Patents

Abstract

一种容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法，包括以下步骤：配制锌标准溶液并测定标准溶液锌的滴定度；称取待测试样于烧杯中，加入浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，加入去离子水定容体积，摇匀；准确分取试样于烧杯中，向其中加入氢氧化钠及过氧化氢溶液，形成氢氧化物沉淀，加热数分钟后，冷却移入容量瓶中，干过滤；准确分取滤液于锥形瓶中，加入对硝基苯酚，用盐酸调节此溶液成弱酸性后，再向溶液中加入硫脲溶液、磺基水杨酸溶液、随后依次加入溴甲酚绿、六次甲基四胺溶液、二甲酚橙，立即EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；计算试样中锌的含量。

Description

容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法

技术领域

本发明涉及一种容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法，属于分析测试技术领域。

背景技术

银铜锌镉镍焊料五元合金，作为一种新型钎料在焊接行业中得到广泛应用。而对这种合金中锌的分析方法未见报道，用EDTA滴定锌确有成熟方法，但在银铜锌镉镍同时存在下，对测定锌存在严重干扰，绝大多数分离和掩蔽仅对个别元素有效。而我国铜合金中锌含量的分析方法是按照国家标准GB/T5121.11—2008进行的，其分析方法为4-甲基-戊酮-2萃取分离-Na₂EDTA滴定法，样品分析处理过程复杂需要萃取，耗时长，耗用试剂及玻璃器皿较多，且该方法仅适用于锌含量的测定范围为2.00%～6.00%。

在银铜锌镉镍焊料五元合金中，由于锌含量较高，所以采用容量法测定。钙、镁、锑对测定不干扰，银、铜、镉、镍均干扰锌的测定。因此该方法中关键在于消除干扰元素，一般要选择合适的介质和试剂将干扰元素消除。而试剂和介质选择不当就会造成溶液分离不完全，干扰元素不能完全消除，从而影响结果的准确性和真实性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法，其最大可能减少操作步骤，缩短测定时间，减少试样所受其他元素的干扰，提高测定结果的准确性，便于操作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法，包括以下步骤：

1）配制锌标准溶液

称取0.1000g～0.4000g纯锌于烧杯中，加盖表面皿，加入3～10ml浓硝酸，加热至80～100℃溶解试样，加热至500～800℃赶尽溶液中的氮氧化物，将溶液冷却，移入100ml的容量瓶中，用去离子水定容、摇匀备用；

2）测定标准溶液锌的滴定度

分取10.00ml试样溶液，向其中加入3～10ml浓度为100g/L～300g/L的硫脲溶液、3～10ml浓度为50g/L～150g/L的磺基水杨酸溶液、加入2～5滴浓度为0.5g/L～1.5g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为200g/L～500g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入2～10滴浓度为1g/L～10g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用浓度为0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准滴定溶液由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

锌的滴定度按下式(I)计算：

$T=\frac{M}{V}---\left(I\right)$

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

M为标定时所取锌的量，mg；

V为标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

3）配制待测试样溶液

称取1.0000g～1.5000g待测试样于锥形瓶中，加入5～10ml浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，移入容量瓶后加入去离子水定容至100ml，摇匀；分取上述溶液50.00ml于烧杯中，加入20～40ml浓度为100g/L～300g/L的氢氧化钠溶液与2～5ml浓度为30%(V/V)的过氧化氢溶液，加热煮沸2～5分钟后冷却，移入200ml容量瓶中加入去离子水定容，摇匀，干过滤；

4）试样中锌含量的测定

分取50.00ml滤液溶液，再向溶液中加入1～3滴浓度为0.5g/L～1.5g/L的对硝基苯酚溶液，溶液变为黄色，用盐酸溶液调节溶液至无色，此时溶液成弱酸性，加入3～10ml浓度为100g/L～300g/L的硫脲溶液、3～10ml浓度为50g/L～150g/L的磺基水杨酸溶液、2～5滴浓度为0.5g/L～1.5g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为200g/L～500g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入2～10滴浓度为1g/L～10g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

按下列公式(II)计算试样中锌的含量：

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

V₁为试样消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

V_总为试样的总体积，ml；

V₂为分取试样的体积，ml；

m为试样的质量，g。

如上所述的方法，优选地，所述方法适用于银铜锌镉镍焊料中锌的含量为15～40wt%。

如上所述的方法，优选地，所述步骤4中用EDTA标准溶液进行滴定时待测溶液的pH保持在5.0～6.0之间。

如上所述的方法，优选地，所述银铜锌镉镍焊料中各金属的含量分别为银10～50%，铜5～40%，镉5～45%，镍0.1～5%。

如上所述的方法，优选地，该方法包括以下步骤：

1）配制锌标准溶液

称取约0.1000g～0.4000g纯锌于烧杯中，加盖表面皿，加入5～10ml浓硝酸，加热至100℃溶解试样，加热至500～800℃赶尽溶液中的氮氧化物，将溶液冷却，移入100ml的容量瓶中，用去离子水定容、摇匀备用；

2）测定标准溶液锌的滴定度

分取10.00ml步骤1）的试样溶液，向其中加入5～10ml浓度为200g/L的硫脲溶液、5～10ml浓度为100g/L的磺基水杨酸溶液、加入2～5滴浓度为1g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为300g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴浓度为5g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用浓度为0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准滴定溶液由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

锌的滴定度按式(I)计算；

3）配制待测试样溶液

称取约1.0000g～1.5000g待测试样于锥形瓶中，加入5～10ml浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，移入容量瓶后加入去离子水定容至100ml，摇匀；分取上述溶液50.00ml于烧杯中，加入20～40ml ml浓度为200g/L的氢氧化钠溶液与3～5ml浓度为30%(V/V)的过氧化氢溶液，加热煮沸2～5分钟后冷却，移入200ml容量瓶中加入去离子水定容，摇匀，干过滤；

4）试样中锌含量的测定

分取50.00ml滤液溶液，再向溶液中加入1～3滴浓度为1g/L的对硝基苯酚溶液，溶液为黄色，用盐酸溶液调解溶液至无色，此时溶液成弱酸性，加入3～10ml浓度为200g/L硫脲溶液、3～10ml浓度为100g/L的磺基水杨酸溶液、3滴浓度为1g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为300g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴浓度为5g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

按公式(II)计算试样中锌的含量。

本发明方法中锌滴定的原理为：首先，用浓硝酸将银铜锌镉镍焊料试样完全分解；随后用氢氧化钠、过氧化氢与银铜镉镍离子形成氢氧化物沉淀并过滤分离。加入对硝基苯酚溶液，碱性溶液变为黄色，盐酸溶液调解溶液至无色，此时溶液成弱酸性。随后加入硫脲与磺基水杨酸的作用是掩蔽溶液中未沉淀完全的银铜镉氢氧化物，存在未沉淀完全的银铜镉氢氧化物时溶液颜色为浑浊，加入硫脲与磺基水杨酸后溶液变为清亮；加入六次甲基四胺为调节溶液酸碱性，使溶液达到二甲酚橙指示剂适用的pH范围。由于溴甲酚绿指示剂，在pH=3.8时呈黄色，pH=5.4时呈蓝绿色，pH=4.5时开始有颜色的明显变化这一特点。利用六次甲基四胺溶液可有效的控制溶液的pH值。主要考虑到二甲酚橙指示剂只适用于在pH<6的酸性溶液中。在酸性溶液中以EDTA标准溶液直接滴定Zn²⁺离子可得很好结果。而EDTA标准溶液进行滴定时反应刚好也在pH5.0～6.0进行。

本发明的有益效果在于，该方法适于锌含量为14～50wt%的银铜锌镉镍焊料中锌的测定，采用本发明的测定方法，可以快速准确测定银铜锌镉镍焊料中锌的含量。本发明所采用的前处理方法及实验条件最大可能减少操作步骤，缩短测定时间，减少试样所受其他元素的干扰，提高测定结果的准确性，便于操作。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中所使用的试剂为：

浓硝酸（ρ=1.42g/ml）；

浓盐酸（ρ=1.19g/ml）；

硫脲溶液（200g/L）

二甲酚橙指示剂（5g/L）

六次甲基四胺溶液（300g/L）

磺基水杨酸溶液（100g/L）

盐酸溶液（浓盐酸与水按照体积比为1:1配置的溶液）

溴甲酚绿溶液（1g/L）用乙醇溶液（无水乙醇与水按照体积比为1:5配置的溶液）配制

EDTA（乙二胺四乙酸二钠盐）标准溶液：0.015mol/L称取乙二胺四乙酸二钠盐4.38g溶于1L水中，煮沸后冷却

对硝基苯酚溶液（1g/L）

氢氧化钠溶液（200g/L）

过氧化氢溶液30%(V/V)

实施例1

本实施例，以银₄₂铜_16.5锌₁₈镉_23.3镍_0.2为例，测定其中锌的含量，具体测定方法步骤如下：

1、标准物质分析

1）称取标准物质，如表1所示：

表1

标准物质名称	锌含量（%）	称样量（g）
			纯锌	99.99	0.1816
纯锌	99.99	0.1896

2）标准物质的溶解

称取约0.1800g纯锌于烧杯中，加盖表面皿，加入5ml市售的浓硝酸，加热至100℃溶解试样，加热至700℃赶尽溶液中的氮氧化物，将溶液冷却，移入100ml的容量瓶中，用去离子水定容、摇匀备用；

3）标准物质的分取滴定

分取10.00ml试样溶液，向其中加入5ml硫脲溶液，5ml磺基水杨酸溶液，3滴溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入30ml六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用浓度为0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

4）锌的滴定度按下式计算：

$T=\frac{M}{V}$

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

M为标定时所取锌的量，mg；

V为标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

滴定度如表2所示。

表2

2、试样分析

1）称取约1.0000g试料，精确至0.0001g，具体重量见表3。

2）试料溶解

称取约1.0000g待测试样于烧杯中，加入5ml浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，随后加入去离子水定容至100ml，摇匀；分取上述溶液50.00ml于烧杯中，加入30ml氢氧化钠溶液与3ml过氧化氢溶液，加热煮沸3分钟后冷却，移入200ml容量瓶中加入去离子水定容，摇匀，干过滤。

3)试样滴定

分取50.00ml滤液溶液，加入2滴对硝基苯酚，溶液为黄色，用盐酸溶液调节溶液成弱酸性后（溶液成无色），再向溶液中加入5ml硫脲溶液，5ml磺基水杨酸溶液，加入3滴溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入30ml六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用0.015mol/L的EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

4)分析结果的计算

按下列公式计算试样中锌的含量：

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

V₁为试样消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

V_总为试样的总体积，ml；

V₂为分取试样的体积，ml；

m为试样的质量，g；

锌含量如表3所示。

表3

实施例2

本实施例，以银₂₅铜₁₅锌_37.5镉_23.3镍_0.2为例，测定其中锌的含量，具体测定方法步骤如下：

1、标准物质分析

1）称取标准物质，如表4所示：

表4

标准物质名称	锌含量（%）	称样量（g）
			纯锌	99.99	0.1816
纯锌	99.99	0.1896

2）标准物质的溶解

称取约0.3800g纯锌于烧杯中，加盖表面皿，加入8ml市售的浓硝酸，加热至100℃溶解试样，加热至700℃赶尽溶液中的氮氧化物，将溶液冷却，移入100ml的容量瓶中，用去离子水定容、摇匀备用；

3）标准物质的分取滴定

分取10.00ml试样溶液，向其中加入8ml硫脲溶液，8ml磺基水杨酸溶液，3滴溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入40ml六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用浓度为0.025mol/L的EDTA标准滴定溶液由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

4）锌的滴定度按下式计算：

$T=\frac{M}{V}$

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

M为标定时所取锌的量，mg；

V为标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

滴定度如表5所示。

表5

2、试样分析

1）称取约1.0000g试料，精确至0.0001g，具体重量见表6。

2）试料溶解

称取约1.0000g待测试样于烧杯中，加入8ml浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，随后加入去离子水定容至100ml，摇匀；分取上述溶液50.00ml于烧杯中，加入35ml氢氧化钠溶液与5ml过氧化氢溶液，加热煮沸3分钟后冷却，移入200ml容量瓶中加入去离子水定容，摇匀，干过滤。

3)试样滴定

分取50.00ml滤液溶液，加入2滴对硝基苯酚，溶液为黄色，用盐酸溶液调节溶液成弱酸性后（溶液成无色），再向溶液中加入8ml硫脲溶液，8ml磺基水杨酸溶液，加入3滴溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入40ml六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用0.025mol/L的EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

4)分析结果的计算

按下列公式计算试样中锌的含量：

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

V₁为试样消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

V_总为试样的总体积，ml；

V₂为分取试样的体积，ml；

m为试样的质量，g；

锌含量如表6所示。

表6

Claims (5)

1.一种容量法测定银铜锌镉镍焊料中锌含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配制锌标准溶液

称取0.1000g～0.4000g纯锌于烧杯中，加盖表面皿，加入3～10ml浓硝酸，加热至80～100℃溶解试样，加热至500～800℃赶尽溶液中的氮氧化物，将溶液冷却，移入100ml的容量瓶中，用去离子水定容、摇匀备用；

2）测定标准溶液锌的滴定度

分取10.00ml试样溶液，向其中加入3～10ml浓度为100g/L～300g/L的硫脲溶液、3～10ml浓度为50g/L～150g/L的磺基水杨酸溶液、加入2～5滴浓度为0.5g/L～1.5g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为200g/L～500g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入2～10滴浓度为1g/L～10g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用浓度为0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准滴定溶液由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

锌的滴定度按下式(I)计算：

$T=\frac{M}{V}---\left(I\right)$

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

M为标定时所取锌的量，mg；

V为标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

3）配制待测试样溶液

称取1.0000g～1.5000g待测试样于锥形瓶中，加入5～10ml浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，移入容量瓶后加入去离子水定容至100ml，摇匀；分取上述溶液50.00ml于烧杯中，加入20～40ml浓度为100g/L～300g/L的氢氧化钠溶液与2～5ml浓度为30%(V/V)的过氧化氢溶液，加热煮沸2～5分钟后冷却，移入200ml容量瓶中加入去离子水定容，摇匀，干过滤；

4）试样中锌含量的测定

分取50.00ml滤液溶液，再向溶液中加入1～3滴浓度为0.5g/L～1.5g/L的对硝基苯酚溶液，溶液变为黄色，用盐酸溶液调节溶液至无色，此时溶液成弱酸性，加入3～10ml浓度为100g/L～300g/L的硫脲溶液、3～10ml浓度为50g/L～150g/L的磺基水杨酸溶液、2～5滴浓度为0.5g/L～1.5g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为200g/L～500g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入2～10滴浓度为1g/L～10g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

按下列公式(II)计算试样中锌的含量：

式中：T为EDTA锌的滴定度，mg/ml；

V₁为试样消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

V_总为试样的总体积，ml；

V₂为分取试样的体积，ml；

m为试样的质量，g。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于银铜锌镉镍焊料中锌的含量为15～40wt%。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中用EDTA标准溶液进行滴定时待测溶液的pH保持在5.0～6.0之间。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述银铜锌镉镍焊料中各金属的含量分别为银10～50%，铜5～40%，镉5～45%，镍0.1～5%。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配制锌标准溶液

称取约0.1000g～0.4000g纯锌于烧杯中，加盖表面皿，加入5～10ml浓硝酸，加热至100℃溶解试样，加热至500～800℃赶尽溶液中的氮氧化物，将溶液冷却，移入100ml的容量瓶中，用去离子水定容、摇匀备用；

2）测定标准溶液锌的滴定度

分取10.00ml步骤1）的试样溶液，向其中加入5～10ml浓度为200g/L的硫脲溶液、5～10ml浓度为100g/L的磺基水杨酸溶液、加入2～5滴浓度为1g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为300g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴浓度为5g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用浓度为0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准滴定溶液由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

锌的滴定度按式(I)计算；

3）配制待测试样溶液

称取约1.0000g～1.5000g待测试样于锥形瓶中，加入5～10ml浓硝酸并加热溶解，将溶液冷却至室温，移入容量瓶后加入去离子水定容至100ml，摇匀；分取上述溶液50.00ml于烧杯中，加入20～40ml ml浓度为200g/L的氢氧化钠溶液与3～5ml浓度为30%(V/V)的过氧化氢溶液，加热煮沸2～5分钟后冷却，移入200ml容量瓶中加入去离子水定容，摇匀，干过滤；

4）试样中锌含量的测定

分取50.00ml滤液溶液，再向溶液中加入1～3滴浓度为1g/L的对硝基苯酚溶液，溶液为黄色，用盐酸溶液调解溶液至无色，此时溶液成弱酸性，加入3～10ml浓度为200g/L硫脲溶液、3～10ml浓度为100g/L的磺基水杨酸溶液、3滴浓度为1g/L的溴甲酚绿溶液，溶液为橙色，随后加入20～50ml浓度为300g/L的六次甲基四胺溶液，至橙色变为蓝色，再加入5滴浓度为5g/L的二甲酚橙溶液，溶液变为紫色，立即用0.010mol/L～0.030mol/L的EDTA标准溶液滴定至由紫色变为绿色为终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积；

按公式(II)计算试样中锌的含量。