CN105021545A - 一种锡铅铋合金电镀溶液中铋、铅离子含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锡铅铋合金电镀溶液中铋、铅离子含量的测定方法。该方法通过在0.4mol/L～1.2mol/L硝酸介质中，铋与硫脲生成可溶性黄色络合物，用酒石酸消除铅的干扰，抗坏血酸消除三价铁离子的干扰，采用分光光度法测定电镀溶液中铋的含量；在酸性溶液中，双氧水将Sn²⁺氧化为Sn⁴⁺，加入过量EDTA-2Na络合铋、铅等，用氟化铵掩蔽锡，加入六次甲基四胺溶液调节溶液的pH值到5～6，用二甲酚橙作指示剂，锌标准滴定溶液返滴定，根据EDTA-2Na和锌标准滴定溶液的量计算电镀溶液中铅含量，在计算时扣除铋干扰铅的测定；该测定方法更简单、检测过程更方便、快捷、环保，费用成本更低，检测结果更准确。

Description

一种锡铅铋合金电镀溶液中铋、铅离子含量的测定方法

技术领域

本发明涉及一种锡铅铋合金电镀溶液中铋、铅离子含量的测定方法，属于电镀溶液分析测试领域。

背景技术

锡铅铋合金电镀层是一种新型抗晶须、耐低温、抗腐蚀、可焊性好的新镀层，能保证产品在特殊环境中的使用要求，提高产品长贮可靠性。专利号为02120839.5的《锡-铅-铋合金镀层》国家发明专利和2011年07月19日发布的《WJ20004-2011锡-铅-铋合金镀层规范》中华人民共和国兵器行业标准等文献表明锡铅铋合金电镀层是一种应用前景良好的镀层。而获得镀层的关键步骤是准确的配制锡铅铋合金电镀溶液，锡铅铋合金电镀溶液的成分复杂，要准确测定电镀溶液中的铋、铅离子含量相对困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是，准确方便地测量锡铅铋合金电镀溶液中铋、铅离子含量，减少测量过程中的误差。

本发明的技术方案是，提供一种锡铅铋合金电镀溶液中铋离子含量的测定方法，包括以下步骤：

(1)取一系列不同体积的铋标准溶液分别置于容量瓶中，其中一个容量瓶中不加铋标准溶液，再在各容量瓶中均依次加入硝酸溶液、酒石酸溶液和硫脲溶液，加水稀释至容量瓶的刻度线，得一系列浓度梯度的铋溶液，以不加铋标准溶液的容量瓶中的溶液为参比，通过分光光度法测定铋溶液的吸光度，绘制工作曲线；

(2)取体积为V₀的待测电镀溶液置于容量瓶中，再在容量瓶中依次加入硝酸溶液、酒石酸溶液和抗坏血酸溶液，得到空白溶液；取体积为V₀的待测电镀溶液置于容量瓶中，再在容量瓶中依次加入硝酸溶液、酒石酸溶液、抗坏血酸溶液和硫脲溶液，得到配制后的待测电镀溶液；以所述空白溶液为参比，通过分光光度法测定配制后的待测电镀溶液的吸光度，结合工作曲线，获得待测电镀溶液中铋的质量m；

(3)计算待测电镀溶液中铋离子的含量C_A＝m/V₀；

其中，容量瓶中硝酸的浓度为0.4mol/L～1.2mol/L；酒石酸的浓度为16g/L～30g/L；硫脲溶液的浓度为1g/L～20g/L；抗坏血酸溶液的浓度为8g/L～15g/L。

进一步地，分光光度法使用的光波波长为465nm。

进一步地，步骤(1)和(2)中，所有容量瓶的体积均相同。

进一步地，容量瓶中酒石酸的浓度为抗坏血酸溶液浓度的两倍。

进一步地，所述步骤(1)中，吸取铋标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL分别加入到6个50mL容量瓶中；往6个容量瓶中分别依次加入(1+1)的硝酸溶液4mL、100g/L的酒石酸溶液10mL和50g/L的硫脲溶液10.00mL，加水稀释至刻度，摇匀得一系列浓度梯度的铋溶液；所述步骤(2)中，分别吸取5.00mL待测电镀溶液，加入到2个50mL容量瓶中，其中一个容量瓶中分别依次加入(1+1)的硝酸溶液4mL、100g/L的酒石酸溶液10mL和100g/L的抗坏血酸溶液5mL，加水稀释至刻度，摇匀得空白溶液；另一个容量瓶中分别依次加入(1+1)硝酸溶液4mL、100g/L的酒石酸溶液10mL、100g/L的抗坏血酸溶液5mL和50g/L的硫脲溶液10.00mL，加水稀释至刻度，摇匀得配制后的待测电镀溶液。其中，(1+1)的硝酸溶液是指1体积份的硝酸与1体积份的水混合所得的溶液。

本发明进一步提供一种锡铅铋合金电镀溶液中铅离子含量的测定方法，包括以下步骤：

(a)通过上述任一测定方法获得铋离子含量C_A；

(b)取体积为V的待测电镀溶液，加入双氧水将亚锡离子氧化，加过量的EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠盐)标准溶液络合铋、铅离子等，加氟化铵掩蔽锡；

(c)用六次甲基四胺溶液调节混合液的pH值至5～6，用二甲酚橙作指示剂，再用锌标准滴定溶液返滴定，滴定至溶液变为红色；

(d)计算待测电镀溶液中铅离子的含量其中，V₁和C₁分别表示EDTA-2Na标准溶液的体积和摩尔浓度；V₂和C₂分别表示消耗的锌标准滴定溶液的体积和摩尔浓度；M_A和M_B分别表示铋和铅离子的摩尔质量。

进一步地，所述步骤(b)中，取20.00mL的待测电镀溶液，加入1mL质量分数为30％双氧水将亚锡离子氧化，加10.00mL浓度为0.05mol/L EDTA-2Na标准溶液络合铋、铅离子等，加氟化铵掩蔽锡；所述步骤(c)中，用六次甲基四胺溶液调节混合液的pH值至5～6，用二甲酚橙作指示剂，再用浓度为0.03mol/L锌标准滴定溶液返滴定，滴定至溶液变为红色。

本发明的原理是，在酸性溶液中，双氧水将Sn²⁺氧化为Sn⁴⁺，加入过量EDTA-2Na络合铅、铋等，用氟化铵掩蔽锡，加入六次甲基四胺溶液调节溶液的pH值到5～6，用二甲酚橙作指示剂，锌标准滴定溶液返滴定，根据EDTA-2Na和锌标准滴定溶液的量计算电镀溶液中铅含量，铋定量干扰铅的测定，在计算时予以扣除。

本发明的有益效果是，该测定方法更简单、检测过程更方便、快捷、环保，费用成本更低，检测结果更准确。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：铋含量的测定

1、空白溶液制备

a、吸取5.00mL待测电镀溶液置于50mL容量瓶中；

b、依次加入4mL硝酸溶液(1+1)、10mL浓度为100g/L的酒石酸溶液、5mL浓度为100g/L的抗坏血酸溶液到50mL容量瓶中；

c、加水稀释至刻度，摇匀备用；

2、绘制工作曲线

a、吸取浓度为0.5mg/mL的铋标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL分别加入到6个50mL容量瓶中；

b、往6个容量瓶中分别依次加入4mL硝酸溶液(1+1)、10mL浓度为100g/L的酒石酸溶液和10.00mL浓度为50g/L硫脲溶液；

c、加水稀释至刻度，摇匀；

d、在分光光度计上465nm波长处，以加入铋标准溶液量为零的容量瓶中的溶液作参比，用2cm比色皿分别测定6个容量瓶中溶液的吸光度；

e、以吸光度为纵坐标，以对应的铋的质量为横坐标，绘制工作曲线；

3、计算铋含量

a、吸取5.00mL待测电镀溶液，置于50mL容量瓶中，再依次加入4mL硝酸溶液(1+1)、10mL浓度为100g/L酒石酸溶液、5mL浓度为100g/L的抗坏血酸溶液、10.00mL浓度为50g/L的硫脲溶液；

b、加水稀释至刻度，摇匀；

c、在分光光度计上465nm波长处，以制备的空白溶液作参比，用2cm比色皿测定溶液的吸光度，由工作曲线上查出相应的铋量。

铋含量按下式计算：C_A＝m/5。

式中：

m－由工作曲线查得的铋量，单位为mg；C_A的单位为g/L。

实施例2：铅含量的测定

1、吸取20.00mL待测电镀溶液置于250mL锥形瓶中；

2、依次加入1mL双氧水(30％)、10.00mL浓度为0.05mol/L的EDTA-2Na标准溶液、50mL水、2g氟化铵到250mL锥形瓶中，摇匀；

3、加入30mL浓度为300g/L的六次甲基四胺溶液将锥形瓶中溶液的pH值调节为5～6；

4、加入3滴浓度为5g/L的二甲酚橙指示液于锥形瓶中，并用浓度为0.03mol/L的锌标准滴定溶液滴定至溶液变为红色，30s不褪色为终点；

5、计算铅含量

铅含量按下式计算：

$C_B=\frac{(V_1\×C_1-V_2\×C_2)\×M_B}{V}-\frac{M_B\×C_A}{M_A};$

其中，V₁和C₁分别表示EDTA-2Na标准溶液的体积和摩尔浓度；V₂和C₂分别表示消耗的锌标准滴定溶液的体积和摩尔浓度；M_A和M_B分别表示铋和铅离子的摩尔质量。

$C_B=\frac{(10.00\×C_1-V_2\×C_2)\×207.2}{20.00}-0.9915\×C_A$

更准确的是，C₁和C₂表示标准滴定溶液的实际浓度，在EDTA-2Na标准溶液的摩尔浓度是0.05000mol/L与锌标准滴定溶液的摩尔浓度是0.03000mol/L。将上述标准滴定溶液的浓度数值代入后，可以简化得：

C_B＝5.180-0.3108V₂-0.9915C_A；其中V₂的单位为mL，C_A和C_B的单位为g/L。

Claims (7)

1.一种锡铅铋合金电镀溶液中铋离子含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取一系列不同体积的铋标准溶液分别置于容量瓶中，其中一个容量瓶中不加铋标准溶液，再在各容量瓶中均依次加入硝酸溶液、酒石酸溶液和硫脲溶液，加水稀释至容量瓶的刻度线，得一系列浓度梯度的铋溶液，以不加铋标准溶液的容量瓶中的溶液为参比，通过分光光度法测定铋溶液的吸光度，绘制工作曲线；

(2)取体积为V₀的待测电镀溶液置于容量瓶中，再在容量瓶中依次加入硝酸溶液和酒石酸溶液，再加入抗坏血酸溶液，得到空白溶液；取体积为V₀的待测电镀溶液置于容量瓶中，再在容量瓶中依次加入硝酸溶液、酒石酸溶液、抗坏血酸溶液和硫脲溶液，得到配制后的待测电镀溶液；以所述空白溶液为参比，通过分光光度法测定配制后的待测电镀溶液的吸光度，结合工作曲线，获得待测电镀溶液中铋的质量m；

(3)计算待测电镀溶液中铋离子的含量C_A＝m/V₀；

其中，容量瓶中硝酸的浓度为0.4mol/L～1.2mol/L；酒石酸的浓度为16g/L～30g/L；硫脲溶液的浓度为1g/L～20g/L；抗坏血酸溶液的浓度为8g/L～15g/L。

2.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，分光光度法使用的光波波长为465nm。

3.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中，所有容量瓶的体积均相同。

4.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，容量瓶中酒石酸的浓度为抗坏血酸溶液浓度的两倍。

5.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述步骤(1)中，吸取铋标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL分别加入到6个50mL容量瓶中；往6个容量瓶中分别依次加入(1+1)的硝酸溶液4mL、100g/L的酒石酸溶液10mL和50g/L的硫脲溶液10.00mL，加水稀释至刻度，摇匀得一系列浓度梯度的铋溶液；所述步骤(2)中，分别吸取5.00mL待测电镀溶液，加入到2个50mL容量瓶中，其中一个容量瓶中分别依次加入(1+1)的硝酸溶液4mL、100g/L的酒石酸溶液10mL和100g/L的抗坏血酸溶液5mL，加水稀释至刻度，摇匀得空白溶液；另一个容量瓶中分别依次加入(1+1)的硝酸溶液4mL、100g/L的酒石酸溶液10mL、100g/L的抗坏血酸溶液5mL和50g/L的硫脲溶液10.00mL，加水稀释至刻度，摇匀得配制后的待测电镀溶液。

6.一种锡铅铋合金电镀溶液中铅离子含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)通过权利要求1～5任一项所述的测定方法获得铋离子含量C_A；

(b)取体积为V的待测电镀溶液，加入双氧水将亚锡离子氧化，加过量的EDTA-2Na标准溶液络合铋、铅离子等，加氟化铵掩蔽锡；

(c)用六次甲基四胺溶液调节混合液的pH值至5～6，用二甲酚橙作指示剂，再用锌标准滴定溶液返滴定，滴定至溶液变为红色；

(d)计算待测电镀溶液中铅离子的含量 $C_B=\frac{(V_1\×C_1-V_2\×C_2)\×M_B}{V}-\frac{M_B\×C_A}{M_A};$ 其中，V₁和C₁分别表示EDTA-2Na标准溶液的体积和摩尔浓度；V₂和C₂分别表示消耗的锌标准滴定溶液的体积和摩尔浓度；M_A和M_B分别表示铋和铅离子的摩尔质量。

7.如权利要求6所述的测定方法，其特征在于，所述步骤(b)中，取20.00mL的待测电镀溶液，加入1mL质量分数为30％双氧水将亚锡离子氧化，加10.00mL浓度为0.05mol/LEDTA-2Na标准溶液络合铋、铅离子等，加50mL水，加2g氟化铵掩蔽锡；所述步骤(c)中，用六次甲基四胺溶液调节混合液的pH值至5～6，用二甲酚橙作指示剂，再用浓度为0.03mol/L锌标准滴定溶液返滴定，滴定至溶液变为红色。