一種測(cè)定k25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新材料合金元素分析技術(shù)，涉及一種測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅的分析方法。分析步驟如下：稱取試樣；制備試樣溶液；制備校準(zhǔn)溶液；測(cè)量試樣溶液中鈦釩鎢錳硅的濃度；計(jì)算測(cè)量結(jié)果，得到鈦釩鎢錳硅的含量。本發(fā)明提出了一種分析靈敏高、操作簡(jiǎn)便、分析周期短、效率高的測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅含量的ICP-AES方法，應(yīng)用前景廣泛，可以滿足高溫合金的工程化應(yīng)用，滿足科研和生產(chǎn)對(duì)材料質(zhì)量控制的要求，減低產(chǎn)品報(bào)廢率、節(jié)約研制和生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金常量元素分析技術(shù)，涉及一種測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦、釩、 鎢、錳和硅的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，新材料不斷推出，各種性能優(yōu)異材料對(duì)其成分的要求愈加 嚴(yán)格，合金元素的含量對(duì)材料性能的影響至關(guān)重要。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，高溫合金中鈦、釩、鎢、 錳、硅含量的檢測(cè)已公開(kāi)的檢測(cè)方法主要有電感耦合等離子發(fā)射光譜法、原子吸收法及化 學(xué)法，都是針對(duì)鎳基高溫合金中鈦、釩、鎢、錳、硅的檢測(cè)方法。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)直接針對(duì)鉻基高溫 合金的成分分析方法，K25鉻基高溫合金與鎳基高溫合金由于基體成分有很大區(qū)別，如果直 接套用鎳基高溫合金中鈦、釩、鎢、錳、硅的檢測(cè)方法會(huì)給檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)很大誤差。
[0003]電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP)分析具有準(zhǔn)確、快速、多元素同時(shí)分析的 特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在地質(zhì)、冶金、機(jī)械制造、環(huán)境保護(hù)、生物醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域，具有良好的檢出 限和分析精密度，基體干擾小，線性動(dòng)態(tài)范圍寬，分析工作者可以用基準(zhǔn)物質(zhì)配制成一系列 的標(biāo)準(zhǔn)，以及試樣處理簡(jiǎn)便(比化學(xué)分析)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]高溫合金中鈦、釩、鎢、錳、硅元素測(cè)量的手段通常有比色法、ICP-AES法(電感耦 合等離子體原子發(fā)射光譜法)、原子吸收法、容量法等。針對(duì)不同合金牌號(hào)可以查到相應(yīng)的 分析方法，關(guān)于K25鉻基高溫合金中鈦、釩、鎢、錳、硅的分析，目前國(guó)內(nèi)外均無(wú)準(zhǔn)確分析該 合金的方法，基本都是套用鎳基、鐵基高溫合金或其他合金方法，套用方法存在溶解試樣時(shí) 間較長(zhǎng)，溶解不完全、分析線的選擇不確定等等導(dǎo)致分析周期較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提出一種分析元素含量范圍寬、能夠精確進(jìn)行鈦、釩、鎢、錳、硅 元素測(cè)定的K25鉻基高溫合金分析方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，采用電感耦合等離子 體發(fā)射光譜儀，儀器的工作條件及分析線如下:高頻頻率:40.68MHz ;入射功率:0.95? 1.1Kw ;反射功率:< 15W ;冷卻氣流量:12?20L/min ;護(hù)套氣流量:0.1?0.6L/min ;樣品 提升量:1.0?1.5ml/min ;積分時(shí)間:1?IOs ;元素分析線:鈦334.941nm ;釩292.402nm ； 鎢 207.91Inm ;錳 257.61Onm ;硅 288.158nm 或 251.61 Inm ;內(nèi)標(biāo)元素釔 371.029nm
[0007]( I)在測(cè)定過(guò)程中所使用的試劑如下:
[0008](1.1)鹽酸，P 1.19g/mL ;優(yōu)級(jí)純；
[0009](1.2)硝酸，P 1.42g/mL ;優(yōu)級(jí)純；
[0010](1.3)硫酸，P 1.84g/mL ;優(yōu)級(jí)純;
[0011](1.4)氫氟酸，P 1.15g/mL，優(yōu)級(jí)純；
[0012](1.5)硫酸，1+1;
[0013](1.6)硝酸，1+1;[0014](1.7)硫酸銨:固體;
[0015]( 1.8)王水:三體積鹽酸和一體積硝酸混合；
[0016](1.9)氫氧化鈉溶液:200g/L ；
[0017](1.10)檸檬酸，200g/L ;
[0018](1.11)氫氧化鈉溶液:400g/L ；
[0019](1.12)鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取于950°C灼燒至恒重的光譜純二氧化鈦1.6686g,置 于400mL燒杯中，加入IOg硫酸銨、加入上述(1.4)硫酸50mL，蓋上表面皿，于高溫處加熱 至冒硫酸煙，直至獲得澄清溶液為止。冷卻至室溫，移入盛有500mL水的燒杯中，稍冷，移入 IOOOmL容量瓶，冷卻至室溫后，用水稀釋至刻度，搖勻，得到1.00mg/mL的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液I ;
[0020](1.13)鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL容量瓶中，補(bǔ)加上 述(1.4)硫酸40mL，稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.10mg/mL的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；
[0021](1.14)釩標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.9%的1.0OOOg純釩于200mL燒杯 中，用IOmL王水經(jīng)加熱溶解后，加入上述(1.4)硫酸20mL，加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙，稍冷，加 A 50mL水，加熱溶解鹽類，冷卻至室溫后，移入IOOOmL容量瓶中，用水稀至刻度，搖勻，得到 1.0Omg/mL f凡標(biāo)準(zhǔn)溶液I ;
[0022](1.15)釩標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL釩標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL容量瓶中，用水稀 釋至刻度，搖勻。得到濃度為0.10mg/mL的釩標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；
[0023](1.16)鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取預(yù)先在800°C灼燒30min的0.6305g光譜純的三氧化 鎢，置于鉬皿中，加入IOmL?15mL氫氧化鈉溶液，加熱溶解。冷卻至室溫，移入500mL容量 瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻后，再移入干燥的塑料瓶?jī)?nèi)貯存，得到1.0Omg/mL的鎢標(biāo)準(zhǔn)溶 液1:
[0024](1.17)鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL塑料容量瓶中，補(bǔ) 加IOmL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.10mg/mL的鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；
[0025](1.18)錳標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取0.1OOOg ；> 99.99%且預(yù)處理過(guò)的純錳，置于250mL燒 杯中，加入上述(1.4)硝酸10mL，加熱至錳完全溶解，煮沸驅(qū)盡氮的氧化物，冷卻至室溫后 移入IOOOmL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，得到0.10mg/mL的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液I ;
[0026]錳的處理方法:將純錳放入上述(1.4)硫酸中，加熱清洗，待表面氧化錳(棕褐色) 洗凈后取出，立即用蒸餾水反復(fù)洗滌，再放入無(wú)水乙醇中洗4-5次，取出，放在干燥器中干 燥后，方可使用；
[0027](1.19)錳標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL錳標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL容量瓶中，補(bǔ)力口 IOmL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.10mg/mL的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；
[0028](1.20)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取12.12g硅酸鈉(Na2SiO3 *9H20)置于500mL燒杯中，加 入300mL水、40mL氫氧化鈉溶液，加熱煮沸數(shù)分鐘。冷卻至室溫，過(guò)濾于IOOOmL容量瓶中， 用水稀釋至刻度，搖勻。立即移入干燥塑料瓶中貯存，得到濃度約為lmg/mL的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液 I ;
[0029]移取50.0OmL三份上述溶液，用重量法平行進(jìn)行標(biāo)定得到硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I的準(zhǔn)確濃度。
[0030](1.21)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL塑料容量瓶中，用 水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度約為0.10mg/mL (依據(jù)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I而定)的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；[0031](1.22)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液II1:移取10.0OmL硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于1000mL塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度約為0.01mg/mL (依據(jù)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I而定)的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液III ；
[0032](1.23)鎳基體溶液:稱取5.0OOg金屬鎳；> 99.99%的純金屬置于300mL燒杯中，加入上述(1.2)硝酸30mL，加熱溶解，冷卻，移入的500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為10.0mg/mL的鎳基體溶液；
[0033](1.24)鉻基體溶液:稱取14.1445g預(yù)先經(jīng)150°C烘Ih,并于干燥器中冷卻至室溫的基準(zhǔn)重鉻酸鉀置于300mL燒杯中，用適量水溶解，移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度， 搖勻，得到濃度為10.0mg/mL的鉻基體溶液；
[0034](1.25)釔內(nèi)標(biāo)溶液，0.2mg/mL ;稱取 0.1270g, > 99.95% 氧化釔，置于 250mL 燒杯中，加入IOmL去離子水、IOmL鹽酸，低溫加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，補(bǔ)加 IOmL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.2mg/mL的釔內(nèi)標(biāo)溶液；
[0035](2)取樣和制樣；分析用的試樣按照HB/Z205的要求進(jìn)行取樣和制樣；
[0036](3)分析前準(zhǔn)備
[0037]共存元素干擾，鉻60毫克、鎳40毫克；
[0038](4)分析步驟如下:
[0039](4.1)試樣:稱取0.1Og試樣，精確到0.0OOlg ；
[0040](4.2)空白試驗(yàn)溶液:隨同試樣做空白試驗(yàn)溶液若干；
[0041](4.3)制備試樣溶液:
[0042]試樣溶液制備的方法為如下之一:
[0043]第一種試樣制備方法:將分析步驟(4.1)的試樣置于50mL微波消解管中，加入
0.5mL~2mL水、2mL~5mL鹽酸、ImL~3mL硝酸(1.2)、2滴~8滴氫氟酸，常溫下將酸反應(yīng)后的氣體趕出；將微波消解按表中條件進(jìn)行設(shè)置；冷卻至常溫后，取出微波消解管放氣， 開(kāi)蓋子，移入IOOmL塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，待測(cè)；
[0044]表1:微波消解條件
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅的分析方法，其特征在于:采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，儀器的工作條件及分析線如下:高頻頻率:40.68MHz ;入射功率:0.95~1.1Kw ;反射功率:< 15W ;冷卻氣流量:12~20L/min ;護(hù)套氣流量:0.1~0.6L/min ;樣品提升量:1.0~1.5ml/min ;積分時(shí)間:1~IOs ;元素分析線:鈦334.941nm ；釩 292.402nm ；鎢 207.91 Inm ；錳 257.61Onm ；硅 288.158nm 或 251.61 Inm ；內(nèi)標(biāo)元素釔371.029nm (I)在測(cè)定過(guò)程中所使用的試劑如下: (1.1)鹽酸，P 1.19g/mL ;優(yōu)級(jí)純； (1.2)硝酸，P 1.42g/mL;優(yōu)級(jí)純； (1.3)硫酸，P 1.84g/mL ;優(yōu)級(jí)純； (1.4)氫氟酸，P 1.15g/mL,優(yōu)級(jí)純；
(1.5)硫酸，1+1 ；
(1.6)硝酸，1+1 ； (1.7)硫酸銨:固體； (1.8)王水:三體積鹽酸和一體積硝酸混合； (1.9)氫氧化鈉溶液:200g/L；` (1.10)檸檬酸，200g/L; (1.11)氫氧化鈉溶液:400g/L ； (1.12)鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取于950°C灼燒至恒重的光譜純二氧化鈦1.6686g，置于400mL燒杯中，加入IOg硫酸銨、加入上述(1.4)硫酸50mL，蓋上表面皿，于高溫處加熱至冒硫酸煙，直至獲得澄清溶液為止。冷卻至室溫，移入盛有500mL水的燒杯中，稍冷，移入1000mL容量瓶，冷卻至室溫后，用水稀釋至刻度，搖勻，得到1.00mg/mL的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液I ; (1.13)鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL容量瓶中，補(bǔ)加上述(1.4)硫酸40mL，稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.10mg/mL的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液II ； (1.14)釩標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.9%的1.0OOOg純釩于200mL燒杯中，用IOmL王水經(jīng)加熱溶解后，加入上述(1.4)硫酸20mL，加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙，稍冷，加入50mL水，加熱溶解鹽類，冷卻至室溫后，移入1000mL容量瓶中，用水稀至刻度，搖勻，得到1.00mg/mL f凡標(biāo)準(zhǔn)溶液I ; (1.15)釩標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL釩標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。得到濃度為0.10mg/mL的釩標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；(1.16)鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取預(yù)先在800°C灼燒30min的0.6305g光譜純的三氧化鎢，置于鉬皿中，加入IOmL~15mL氫氧化鈉溶液，加熱溶解。冷卻至室溫，移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻后，再移入干燥的塑料瓶?jī)?nèi)貯存，得到1.00mg/mL的鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液1:(1.17)鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL塑料容量瓶中，補(bǔ)加IOmL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.10mg/mL的鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液II ； (1.18)錳標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取0.1OOOg ；> 99.99%且預(yù)處理過(guò)的純錳，置于250mL燒杯中，加入上述(1.4)硝酸10mL，加熱至錳完全溶解，煮沸驅(qū)盡氮的氧化物，冷卻至室溫后移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，得到0.10mg/mL的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液I ; 錳的處理方法:將純錳放入上述(1.4)硫酸中，加熱清洗，待表面氧化錳(棕褐色)洗凈后取出，立即用蒸餾水反復(fù)洗滌，再放入無(wú)水乙醇中洗4-5次，取出，放在干燥器中干燥后，方可使用； (1.19)錳標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL錳標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL容量瓶中，補(bǔ)加IOmL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.10mg/mL的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液II ；(1.20)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液1:稱取12.12g硅酸鈉(Na2SiO3.9H20)置于500mL燒杯中，加入300mL水、40mL氫氧化鈉溶液，加熱煮沸數(shù)分鐘。冷卻至室溫，過(guò)濾于1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。立即移入干燥塑料瓶中貯存，得到濃度約為lmg/mL的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I ;移取50.0OmL三份上述溶液，用重量法平行進(jìn)行標(biāo)定得到硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I的準(zhǔn)確濃度。(1.21)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I1:移取20.0OmL硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于200mL塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度約為0.10mg/mL (依據(jù)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I而定)的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液II ； (1.22)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液II1:移取10.0OmL硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I置于1000mL塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度約為0.01mg/mL (依據(jù)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液I而定)的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液III ； (1.23)鎳基體溶液:稱取5.0OOg金屬鎳；> 99.99%的純金屬置于300mL燒杯中，加入上述(1.2)硝酸30mL，加熱溶解，冷卻，移入的500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為10.0mg/mL的鎳基體溶液； (1.24)鉻基體溶液:稱取14.1445g預(yù)先經(jīng)150°C烘lh，并于干燥器中冷卻至室溫的基準(zhǔn)重鉻酸鉀置于300mL燒杯中，用適量水溶解，移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為10.0mg/mL的鉻基體溶液； (1.25)釔內(nèi)標(biāo)溶液，0.2mg/mL ;稱取0.1270g, > 99.95%氧化釔，置于250mL燒杯中，加入IOmL去離子水、IOmL鹽酸，低溫加熱至溶解完全，冷卻后移入500mL容量瓶中，補(bǔ)加IOmL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為0.2mg/mL的釔內(nèi)標(biāo)溶液； (2)取樣和制樣；分析用的試樣按照HB/Z205的要求進(jìn)行取樣和制樣； (3)分析前準(zhǔn)備 共存元素干擾，鉻60毫克、鎳40毫克； (4)分析步驟如下: (4.1)試樣:稱取0.1Og試樣，精確到0.0OOlg ； (4.2)空白試驗(yàn)溶液:隨同試樣做空白試驗(yàn)溶液若干； (4.3)制備試樣溶液: 試樣溶液制備的方法為如下之一: 第一種試樣制備方法:將分析步驟(4.1)的試樣置于50mL微波消解管中，加入0.5mL~2mL水、2mL~5mL鹽酸、ImL~3mL硝酸(1.2)、2滴~8滴氫氟酸，常溫下將酸反應(yīng)后的氣體趕出；將微波消解按表中條件進(jìn)行設(shè)置；冷卻至常溫后，取出微波消解管放氣，開(kāi)蓋子，移入IOOmL塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，待測(cè)； 表1:微波消解條件
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅元素的方法，其特征是，所述對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，在低標(biāo)溶液標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)和高標(biāo)溶液標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)之間增加任意一個(gè)或幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)做工作曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定K25鉻基高溫合金中鈦釩鎢錳硅元素的方法，其特征是，所述的試樣溶液制備時(shí)，當(dāng)不測(cè)定硅元素時(shí)，試樣溶液制備用如下的方法:將分析步驟(4.1)的試樣置于150mL烯燒杯中，加入鹽酸IOmL~20mL、上述(1.2)的硝酸3mL~5mL， 在電熱板上微熱至試樣完全溶解，稍冷，加入5mL檸檬酸，吹水，在電爐上低溫加熱至溶解， 從電熱板上取下稍冷，吹水，冷卻試液至室溫；移入預(yù)先已準(zhǔn)確加入2.0OmL釔內(nèi)標(biāo)溶液的 IOOmL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。
【文檔編號(hào)】G01N21/73GK103604800SQ201310512088
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】馮艷秋, 葉曉英, 孫濤, 楊春晟 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院