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钛合金中锆含量的测定方法

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：本方法适用于不含铌、钽和铪元素的钛合金中锆含量的测定，测定范围为0.50%～5.00%。于瓷坩埚中加入4g焦硫酸钾，放入高温炉内，于700℃加热至得到清亮的熔融物，取出冷却，放入300mL烧杯中，加50mL水，加热浸取熔块。

1.苦杏仁酸重量法

（1）方法提要在盐酸介质中，锆与苦杏仁酸生成白色的苦杏仁酸锆沉淀，过滤，灼烧成二氧化锆，称重，经焦硫酸钾熔融后，以过氧化氢分光光度法测定其中夹杂的二氧化钛的量，扣除此值后，计算出试样中锆的含量。

本方法适用于不含铌、钽和铪元素的钛合金中锆含量的测定，测定范围为0.50%～5.00%（质量分数）。

（2）试剂

1）焦硫酸钾。

2）苦杏仁酸溶液：150g/L（过滤后使用）。

3）二氧化钛标准溶液：1.00mg/mL。

4）苦杏仁酸洗涤液：于500mL盐酸（2+98）中加50mL苦杏仁酸溶液（150g/L）。

（3）分析步骤

1）试样量：锆含量为0.50%～3.00%时称取1.0g试样，锆含量为3.00%（大于）～5.00%时称取0.50g试样，精确至0.0001g。

2）试样溶液的制备及测量：将试样置于300mL烧杯中，加30mL盐酸，低温加热溶解，溶解完全后加50mL水，用快速滤纸将溶液过滤至400mL烧杯中，用盐酸（5+95）洗涤烧杯及滤纸8次。

将滤液（总体积约为200mL）加热至近沸，在搅拌下加50mL苦杏仁酸溶液，继续搅拌到有沉淀析出，放在热水浴（80～90℃）中保温40min。

沉淀放置过夜，用慢速滤纸过滤，用苦杏仁酸洗涤液洗涤沉淀8～10次。将沉淀连同滤纸放入已恒重的瓷坩埚中，烘干，灰化，放入约200℃高温炉中，加热到1000℃灼烧1h。取出瓷坩埚，稍冷后置于干燥器中，冷至室温，称量m₁。

于瓷坩埚中加入4g焦硫酸钾，放入高温炉内，于700℃加热至得到清亮的熔融物，取出冷却，放入300mL烧杯中，加50mL水，加热浸取熔块。

将溶液移入100mL容量瓶中，冷却后加10mL硫酸（1+1）和2滴过氧化氢，用水稀释至刻度，摇匀。移取部分溶液置于2cm吸收皿中，以参比溶液为参比（与校准曲线参比溶液相同），于420nm波长处测量吸光度。从校准曲线上查得杂质二氧化钛的质量m₂。

3）二氧化钛校准曲线的绘制：于数个100mL容量瓶中，分别加入0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL二氧化钛标准溶液，加10mL硫酸（1+1），加水至50～60mL，加2滴过氧化氢，以水稀释至刻度，摇匀。以不加二氧化钛标准溶液的一份溶液为参比液，用2cm吸收皿，于420nm波长处测量吸光度，绘制成校准曲线。

（4）结果计算试样中锆的质量分数的计算公式为

式中 m₁——二氧化锆和二氧化钛的质量（g）；

m₂——二氧化钛的质量（g）；

0.7403——二氧化锆换算成锆的系数；

m——试样的质量（g）。

2.EDTA络和滴定法

（1）方法提要试样用盐酸溶解，加入盐酸羟胺消除铁等共存元素的干扰，在盐酸性介质中于加热条件下，以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定锆，溶液由红色变为黄色即为终点，根据EDTA标准溶液的消耗量，计算出锆的含量。

本方法适用钛合金中锆含量的测定，测定范围为0.50%～5.00%（质量分数）。

（2）主要试剂

1）二甲酚橙溶液：2g/L。

2）过氧化氢：1.10g/mL。

3）盐酸（1+1）。

4）盐酸羟胺溶液：100g/L。

5）锆标准溶液（1.00mg/mL）：称取3.606g氯化锆酰（ZrOCl₂·8H₂O）置于500mL烧杯中，加入100mL盐酸（1+1）使之溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

6）乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA二钠）标准溶液[c（EDTA二钠）=0.005mol/L]。

（3）分析步骤

1）试样量：锆含量为0.50%～2.00%时称取0.5g试样，锆含量为2.00%（大于）～6.00%时称取0.2g试样，锆含量为6.00%（大于）～12.00%时称取0.1g试样，精确至0.0001g。

2）测量：将试样置于300mL锥形瓶中，加30mL盐酸，在瓶口盖上小漏斗，低温加热溶解。在溶解过程中不断补加盐酸，使试液保持30mL至试样溶解完全。滴加过氧化氢至溶液紫色消失为止，用水吹洗瓶壁，煮沸除去过氧化氢，加水稀释至约150mL，加入10mL盐酸羟胺溶液，加热煮沸2min，取下滴加5滴二甲酚橙溶液，趁热用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色正好变成黄色，再将溶液煮沸，若溶液出现红色则继续滴定至黄色，直到煮沸后溶液黄色不变即为终点。

（4）结果计算试样中锆的质量分数的计算公式为

式中 c——EDTA标准溶液的实际浓度（mol/L）；

V——滴定时所消耗EDTA标准溶液的体积（mL）；

m——试样的质量（mg）；

0.09122——与1.00mLEDTA标准滴定溶液[c（EDTA二钠）=1.000mol/L]相当的锆的质量（g/mmol）。

3.偶氮胂Ⅲ分光光度法

（1）方法提要试样以盐酸溶解，在盐酸介质中，锆与偶氮胂Ⅲ生成蓝色络合物，于680nm波长处测量吸光度，从校准曲线上查得锆量。

共存元素铝、钒、铬、钼、锡、锰、铜、铁对测定没有影响，而钛的干扰用加入与基体等量的钛消除。

本方法适用钛合金中锆含量的测定，测定范围为0.10%～2.00%（质量分数）。

（2）主要试剂

1）过氧化氢：300g/L。

2）偶氮胂Ⅲ溶液：2g/L。

3）锆标准溶液A：1.00mg/mL。

4）锆标准溶液B：0.10mg/mL。

（3）分析步骤

1）试样量：称取0.10g试样，精确至0.0001g。

2）试样溶液的制备及测量：将试样置于150mL烧杯中，加入35mL盐酸，盖上表面皿，在低温电炉上加热溶解。在试样溶解过程中，随时补加盐酸，控制溶液的体积约为30mL。溶解完全后滴加过氧化氢进行氧化。煮沸1min以分解过量的过氧化氢，冷却后，移入100mL容量瓶中，用盐酸（1+1）稀释至刻度，摇匀。

分取5.00mL上述溶液置于100mL容量瓶中，加入60mL盐酸（1+5）和6.00mL偶氮胂Ⅲ溶液，用盐酸（1+5）稀释至刻度，摇匀。放置20min后，将部分溶液移入2～3cm吸收皿中，于680nm波长处，以不加锆的一份溶液为参比液测量吸光度，从校准曲线上查得锆量。

3）校准曲线的绘制

①适用于锆含量为0.10%～1.00%的校准曲线：称取数份海绵钛（与被测试样中钛含量相当），分别置于150mL烧杯中，依次加入0mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、8.00mL、10.00mL锆标准溶液B，加35mL盐酸，低温加热溶解，以下按试样分析步骤进行操作。以不加锆标准溶液的一份溶液为参比溶液，测量吸光度，绘制校准曲线。

②适用于锆含量为1.00%～2.00%的校准曲线：称取数份海绵钛（与被测试样中钛含量相当），分别置于150mL烧杯中，依次加入0mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL锆标准溶液A，以下按试样分析步骤进行操作。

（4）结果计算试样中锆的质量分数的计算公式为

式中 m₁——自校准曲线上查得的锆量（mg）；

m——显色的试液中所含的试样量（mg）。