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高铬耐磨铸铁中Cr、Mn、Mo、Cu、Ni的光度法快速联测

2016-11-17 来源:[db:来源] 浏览:
  高铬耐磨铸铁因其高耐磨和高强度,且耐蚀耐热和具有一定强韧性而得到广泛应用。高铬耐磨铸铁中C、Cr含量高,其中有一部分铬以碳化物和氮化物的形式存在,传统分析方法溶样时,碳化物和氮化物难以破坏,溶样速度慢,不易溶解完全,分析结果易偏低,不能满足快速分析的要求。并且以往文献对于高铬的测定多采用滴定法[1~5],操作较为繁琐。本工作受文献[6~7]启发,合理选择溶解体系,采用在H2SO4—H3PO4介质中冒高氯酸烟处理试样,破坏碳化物和氮化物,不会引起铬的损失,试样溶解快速完全,冒烟过程平稳易控,并通过控制实验条件,减少重复操作,简化分析步骤,运用光度法,采取联合测试手段,实现了光度法快速联测高铬耐磨铸铁中Cr、Mn、Mo、Cu、Ni元素,分析结果令人满意。方法大幅提高了分析速度、降低了分析成本、缩短了实验周期,达到了简、快、准、廉的快速分析要求,生产实用性很强。

1. 实验部分

1.1 试剂与仪器

H2SO4溶液(1+1);

HNO3溶液(1+3);

AgNO3溶液:5g/L;

过硫酸铵溶液:300g/L;

亚硝酸钠溶液:10g/L;

抗坏血酸溶液:100g/L;

硫氰酸铵溶液:200g/L;

硫酸-硫酸铜溶液:1g/L,称1gCuSO4·5H2O溶解于500ml水中,加H2SO4135ml,以水稀释至1L;

氨性柠檬酸铵溶液:100g/L,称10g柠檬酸铵溶解于少量水中,加氨水50ml,以水稀释至100ml;

BCO溶液:1g/L,称1g双环己酮草酰双腙温热溶解于50ml乙醇(1+1)中,再以乙醇(1+1)稀释至1L;

丁二酮肟溶液:5g/L,乙醇溶液;

氢氧化钠-酒石酸钾钠溶液:分别含100g/L。

721E型分光光度计(上海光谱仪器有限公司)

1.2 试验方法

1.2.1 样品的分解和母液的制备

称细小试样0.2000g于250ml高型烧杯中,加HCl5ml,H2O25ml,摇动溶解,待剧烈反应停止后,滴加3滴氢氟酸(低硅试样可不加),在电炉上低温加热助溶,加H2SO4(1+1)10ml,磷酸2ml,高氯酸3ml,加热至瓶内有白烟徐徐出现时,移至电炉高温处继续加热至大量白烟在瓶口上面回旋,瓶内清晰,取下稍冷,加水约20ml,摇匀,冷却,移入100ml容量瓶中,以水定容、摇匀作为母液。

1.2.2 锰的测定   移取母液20ml于250ml高型烧杯中,加磷酸1ml, HNO3(1+3)4ml,在电炉上加热煮沸后,加AgNO3溶液5ml,过硫酸铵溶液10ml,继续加热煮沸至试液冒大气泡,取下,流水冷却后,转入50ml容量瓶中,以水定容、摇匀。

分取锰显色液25ml于小烧杯中,滴加亚硝酸钠溶液使高锰酸红色褪去作为参比液,于540nm波长处,用1~2cm比色皿,测吸光度A锰。

1.2.3 铬的测定    以测定锰的参比液作为铬显色液,以水为参比,在450nm波长处,用2~3cm比色皿,测吸光度A铬。

1.2.4 钼的测定    移取母液5ml两份分别置于125ml高型烧杯中。

显色液:在电炉上加热至刚冒泡,取下,加入钼混合显色剂(硫酸-硫酸铜溶液5ml、抗坏血酸溶液10ml、硫氰酸铵溶液10ml、水20ml,在临用前合并加入),摇匀,放置1min。

空白液:以水代替硫氰酸铵溶液,其它操作同显色液。

以空白液为参比,在460nm波长处,用1~2cm比色皿,测吸光度A钼。

1.2.5 铜的测定   移取母液5ml于125ml高型烧杯中,加氨性柠檬酸铵溶液10ml, BCO溶液15ml, 水20ml,摇匀。

以水为参比,在650nm波长处,用1~2cm比色皿,测吸光度A铜。

1.2.6 镍的测定    移取母液5ml两份分别置于125ml高型烧杯中。

显色液:在电炉上加热至刚冒泡,取下,加入镍混合显色剂(丁二酮肟溶液5ml、氢氧化钠-酒石酸钾钠溶液10ml、水30ml、过硫酸铵溶液1ml, 在临用前合并加入),摇匀。

空白液:以水代替丁二酮肟溶液,其它操作同显色液。

在480nm波长处,用1~2cm比色皿,以空白液为参比,测吸光度A镍。                    1.3 由近似高铬铸铁标准样品按同法操作换算各元素的分析结果。

2. 结果与讨论

2.1 溶解体系的选择 

   称样0.2000g,选取H2SO4(1+4)、王水、硫磷混合酸、硫硝混合酸、HCl—H2O2分别进行溶解实验,对比效果,最终选用溶解速度较快、试液较清晰的HCl—H2O2作为溶解酸。

   对于试样中较难分解的碳化物和氮化物,只有加热冒高氯酸烟或在H2SO4—H3PO4介质中加热冒硫酸烟并滴加HNO3氧化才能破坏。但高碳高铬样品溶样速度慢、不易溶解完全,采用高氯酸冒烟处理时,为使碳化物和氮化物完全分解而延长冒烟时间,可能会导致铬的损失,因高氯酸在高温下的分解产物能与生成的六价铬反应,或形成氯化铬酰(CrO2Cl2)挥发,使分析结果偏低[8],而且冒烟结束后会生成大量盐类;而采用在H2SO4—H3PO4介质中冒硫酸烟处理,需分次滴加HNO3氧化才能将碳化物和氮化物彻底分解,而且在硫酸冒烟温度下向其中滴加HNO3极易发生迸溅,导致试样损失,使实验刚开始就已失败。另外,硫酸冒烟温度更高,冒烟状态不如冒高氯酸烟易把握。所以实验选择了在H2SO4—H3PO4介质中加热冒高氯酸烟处理,试样分解彻底,不会引起铬的损失,冒烟过程平稳易控。

2.2 试验注意事项与说明

2.2.1冒烟处理时,需要冒高氯酸大量白烟在瓶口处回旋,并维持约30s,此时浓厚白烟将要但还未离开瓶口,瓶内清晰,以保证碳化物和氮化物彻底分解。一旦出现大量白烟刚跃离瓶口,须立即取下高型烧杯冷却,否则高氯酸白烟出瓶口达0.5min,铬的分析结果就会偏低。

2.2.2 锰、铬的测定采用光度法进行联合连续测定,并且测定Cr(Ⅵ)自身的颜色,无需加显色剂,分析速度快,分析成本低,适宜于高铬的测定。

2.2.3 测定钼时,若试样中含铜大于0.5%,可加硫脲掩蔽,但硫脲用量不能大,否则会失去铜盐的催化作用。

2.2.4 钼的显色,在温度20~300C时,1min反应即可完成,色泽可稳定1h。

2.2.5 酸度对铜的显色影响较大,在PH<8时,BCO不与Cu(Ⅱ)显色;PH>9.8时,络合物的色泽显著下降。一般选择在PH8.6~9.5范围显色。

2.2.6 测定铜时,由于有掩蔽剂柠檬酸存在,Cr(Ⅵ)易被还原而影响测定,要求在20min内完成比色。在温度200C左右,3min即可显色完全,色泽可稳定0.5h;温度高时,显色速度快,但色泽稳定性变差。

2.2.7 测定镍时,在NaOH介质、PH12.5左右,提高显色温度能加速显色完全,但不宜高于500C,此时显色反应可在瞬间完成,色泽可稳定1h。

2.2.8 作为掩蔽剤的酒石酸盐可以用柠檬酸盐代替。

2.3 样品分析结果

用高铬铸铁标准样品按试验方法测定各元素,分析结果与标准值对照见表1.
 

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