一種測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法。所述方法包括以下步驟：用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液；將酸解液與酒石酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液與酸解液混合；將混合液與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，以在形成含有HPO42--PO43-的緩沖溶液的過程中，使鎳元素與丁二酮肟形成丁二酮肟紅色配合物；用光度法測量丁二酮肟紅色配合物的吸光度，計算得出鋼或鐵合金中鎳的含量。本發(fā)明的有益效果包括：顯色速度快，靈明度高，穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼或鐵合金的化學(xué)分析【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來講，涉及一種能夠測量鋼或 鐵合金中鎳含量的方法。 一種測定鋼或鐵合金中鏡含量的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，鎳（Ni)元素作為鋼或鐵合金中的重要元素，其含量常常需要準(zhǔn)確獲知。此 夕卜，這些鋼或鐵合金中常常含有鈷（Co)、銅（Cu)、猛（Μη)等元素，這些元素也會影響對鎳元 素含量的測量。因此，有必要研究能夠?qū)︿摶蜩F合金中鎳元素進行準(zhǔn)確測定的方法，尤其 是，對含有鈷、銅、猛等元素的鋼或鐵合金。
[0003] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：在氨性緩沖溶液或氫氧化鈉溶液中通過光度法來測量鋼或鐵合金中 的鎳元素含量時，存在諸如穩(wěn)定性差、靈明度較低、顯色速度慢、以及對鈷、銅、錳等元素含 量要求嚴(yán)格等不足中的一項或多項。所以說這些方法不適于測定高鈷高銅高錳鋼或鐵合金 中的鎳含量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項。
[0005] 例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠鋼或鐵合金中鎳元素含量的方法。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種測定鋼或鐵合金中鎳含量的方 法。所述方法包括以下步驟：用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液；將酸解液與酒石酸 鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液與酸解液混合；將混合液 與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，以在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液的過程中，使 鎳元素與丁二酮肟形成丁二酮肟紅色配合物；用光度法測量丁二酮肟紅色配合物的吸光 度，計算得出鋼或鐵合金中鎳的含量。
[0007] 另外，本發(fā)明另一目的在于提供一種適合于測定含有干擾元素錳、銅和鈷含量高 的鋼或鐵合金中鎳元素含量的方法。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一方面提供了一種測定鋼或鐵合金中鎳含量的 方法，所述方法包括以下步驟：用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液；將酸解液與酒石酸 鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液與酸解液混合；將混合液 與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，形成含有丁二酮肟紅色配合物的顯色液，本步驟能 夠在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液的過程中，使鎳元素與丁二酮肟形成丁二酮肟紅色配 合物，同時可以通過將混合液與不含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，形成參比液，本步驟 中優(yōu)選地控制顯色液和參比液中與銅元素和/或鈷元素反應(yīng)形成配合物的丁二酮肟的量 占所加入的丁二酮肟總量的比例均低于50% ;隨后，通過光度法以參比液為參比測量顯色 液中丁二酮肟紅色配合物的吸光度，得出顯色液中鎳元素含量，然后計算得出鋼或鐵合金 中鎳的含量，在計算過程中，將銅元素按1. 〇〇%的銅相當(dāng)于（〇. 〇32±0. 001) %的鎳進行校 正，將鈷元素按1. 00%的鈷當(dāng)于（0. 011 ±0. 001) %的鎳進行校正。
[0009] 另外，本發(fā)明還提供了另一種測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，所述方法先采用 上述方法中的一種來測定已知鎳含量的多個標(biāo)準(zhǔn)鋼樣品或者鐵合金樣品，并根據(jù)所述多個 標(biāo)準(zhǔn)鋼樣品或者鐵合金樣品的鎳含量及對應(yīng)的吸光度，進行線性回歸，繪制形成工作曲線 函數(shù)；然后，再采用上述方法中的一種來獲得待測鋼樣品或者鐵合金樣品的吸光度，隨后， 在工作曲線函數(shù)中查找與所述待測鋼樣品或者鐵合金樣品的吸光度對應(yīng)的鎳含量。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：顯色速度快，靈明度高，穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確 度高。此外，本發(fā)明的方法尤其適合于對高鈷高銅高錳鋼中鎳含量進行分析測定。

【具體實施方式】
[0011] 在下文中，將結(jié)合示例性實施例來詳細說明本發(fā)明測定鋼或鐵合金中鎳含量的方 法。
[0012] 在本發(fā)明的方法中，待測的鐵合金可以為鎳質(zhì)量百分含量彡0.01%的生鐵合金或 鐵合金粉，待測的鋼可以為鎳質(zhì)量百分含量> 〇. 01%的碳素鋼、合金鋼、高溫合金或精密合 金。
[0013] 在本發(fā)明的第一示例性實施例中，測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法可包括以下步 驟：
[0014] 用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液；
[0015] 將酸解液與酒石酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘 溶液與酸解液混合；
[0016] 將混合液與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，以在形成含有ΗΡΟ，-Ρ〇Λ的緩沖 溶液的過程中，使鎳元素與丁二酮肟形成丁二酮肟紅色配合物，也就是說，溶液體系在轉(zhuǎn)化 為含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液的過程中，鎳元素與丁二酮肟形成配位數(shù)為3的丁二酮肟紅 色配合物；
[0017] 隨后，用光度法測量丁二酮肟紅色配合物的吸光度，計算得出鋼或鐵合金中鎳的 含量。
[0018] 本發(fā)明的方法中，酒石酸鈉用于掩蔽Fe3+離子以降低Fe3+離子對鎳含量的干擾，以 能夠掩蔽鐵離子為宜；檸檬酸鈉用于掩蔽Co、Mn離子以降低Co、Mn離子對鎳含量的干擾，其 加入量以能夠掩蔽Co、Μη離子為宜。碘溶液中的碘在含磷酸的酸性混合液中作為氧化劑， 其作用是將溶液中的鎳離子氧化至四價和將錳氧化，碘的加入量以能夠完全將鎳離子氧化 至四價和將錳氧化并使顯色液能長時間澄清透明為宜。當(dāng)然，酒石酸鈉、檸檬酸鈉、碘溶液 也可過量。磷酸和氫氧化鈉能夠反應(yīng)形成ΗΡ0 42'Ρ〇Λ離子，磷酸和氫氧化鈉的配比只要能 夠形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液即可。丁二酮肟用于與溶液中的四價鎳離子形成丁二酮 肟紅色配合物，故而丁二酮肟的配入量以與鈷和銅反應(yīng)后能夠完全將溶液中的四價鎳離子 形成丁二酮肟紅色配合物為宜。
[0019] 對于本示例性實施例而言，其具體操作可以包括形成顯色液和參比液，然后通過 光度法以參比液為參比測量顯色液中丁二酮肟紅色配合物的吸光度。其中，顯色液即為將 混合液與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合后所形成的含有丁二酮肟紅色配合物的溶液， 參比液除了不含有丁二酮肟外其它均與顯色液相同。不過，參比液不限于此，例如，參比液 也可僅有酸解液與酒石酸鈉以及氫氧化鈉溶液構(gòu)成。
[0020] 本發(fā)明的方法中，在將酸解液與酒石酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合的過程 中，除了磷酸需要先于碘溶液與酸解液混合外，其它試劑的混合方式和加入順序可以調(diào)整。
[0021] 在第一個示例性實施例中，待測的鐵合金或鋼優(yōu)選為不含有鈷、錳、銅。
[0022] 本發(fā)明的第二示例性實施例所待測的鋼或鐵合金按質(zhì)量百分比計含有不小于 0. 01 %的鎳元素、以及干擾元素銅和鈷。
[0023] 本發(fā)明的第二示例性實施例中，測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法可包括以下步 驟：
[0024] 用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液；
[0025] 將酸解液與酒石酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘 溶液與酸解液混合；
[0026] 將混合液與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，形成含有丁二酮肟紅色配合物的 顯色液，本步驟能夠在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液的過程中，使鎳元素與丁二酮肟形 成丁二酮肟紅色配合物，同時可以通過將混合液與不含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合， 形成參比液，本步驟中優(yōu)選地控制顯色液和參比液中與銅元素和/或鈷元素反應(yīng)形成配合 物的丁二酮肟的量占所加入的丁二酮肟總量（即，所加入的含有丁二酮肟氫氧化鈉溶液中 的丁二酮肟總量）低于50% ;
[0027] 隨后，通過光度法以參比液為參比測量顯色液中丁二酮肟紅色配合物的吸光度， 得出顯色液中鎳元素含量，然后計算得出鋼或鐵合金中鎳的含量，在計算過程中，將銅元 素按1. 00%的銅相當(dāng)于（0.032±0. 001) %的鎳進行校正，將鈷元素按1.00%的鈷當(dāng)于 (0. 011 ±0. 001) %的鎳進行校正。也就是說，最終給出的待測鋼或鐵合金中鎳元素含量等 于光度法測得的鎳元素含量減去銅所相當(dāng)?shù)逆嚭亢外捤喈?dāng)?shù)逆嚭俊?br> [0028] 本發(fā)明的第三示例性實施例所待測的鋼或鐵合金按質(zhì)量百分比計含有不小于 0. 01 %的鎳元素、以及干擾元素錳、鈷和銅。
[0029] 本發(fā)明的第三示例性實施例中，測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法可包括以下步 驟：
[0030] 用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液。
[0031] 將酸解液與酒石酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘 溶液與酸解液混合。
[0032] 將混合液與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，形成含有丁二酮肟紅色配合物的 顯色液，本步驟能夠在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液的過程中，使鎳元素與丁二酮肟形 成丁二酮肟紅色配合物，同時可以通過將混合液與不含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合， 形成參比液，本步驟中優(yōu)選地控制顯色液和參比液中與銅元素和/或鈷元素反應(yīng)形成配合 物的丁二酮肟的量占所加入的丁二酮肟總量（即，所加入的含有丁二酮肟氫氧化鈉溶液中 的丁二酮肟總量）低于50%。例如，對于下面依照表1而進行的具體示例而言，可將顯色 液和參比液中鈷元素的含量控制為不大于10毫克。此外，對于下面具體示例而言，當(dāng)顯色 液和參比液中含鐵為50?100毫克，可控制顯色液和參比液中含錳不超過12毫克，當(dāng)顯色 液和參比液中含鐵不超過50毫克時，控制顯色液和參比液中含錳不超過20毫克，則錳不干 擾，也不需要進行振蕩操作。
[0033] 對顯色液和參比液進行劇烈振蕩，以消除錳元素的干擾。
[0034] 隨后，通過光度法以參比液為參比測量顯色液中丁二酮肟紅色配合物的吸光度， 得出顯色液中鎳元素含量，然后計算得出鋼或鐵合金中鎳的含量，在計算過程中，將銅元 素按1. 00%的銅相當(dāng)于（0.032±0. 001) %的鎳進行校正，將鈷元素按1.00%的鈷當(dāng)于 (0. 011 ±0. 001) %的鎳進行校正。
[0035] 在本發(fā)明的方法中，所述碘溶液由可溶碘鹽（例如，碘化鉀或碘化鈉等）和單質(zhì)碘 溶解于水中形成。本發(fā)明的方法中，不引入銨根離子，也就是說，本發(fā)明的方法中將混合液 與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合的步驟及該步驟之前的步驟中，均不引入銨根離子。 亦即，本發(fā)明的顯色液和參比液中均不含有銨根離子。
[0036] 在本發(fā)明的方法中，可以使用鹽酸和硝酸形成混合酸來溶解待檢測的鋼或鐵合金 試樣。例如，使用鹽酸和硝酸形成混合酸時，硝酸：鹽酸的體積比可以為（1?3) :(2?12): (1 ?5)。
[0037] 在本發(fā)明的第四示例性實施例中，測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法先如上所述的 第一、第二或第三示例性實施例中的方法來測定已知鎳含量的多個標(biāo)準(zhǔn)鋼樣品或者鐵合金 樣品（例如，5-6個鎳含量呈濃度梯度變化的標(biāo)準(zhǔn)樣品），并根據(jù)所述多個標(biāo)準(zhǔn)鋼樣品或者 鐵合金樣品的鎳含量及對應(yīng)的吸光度，進行線性回歸，繪制形成工作曲線函數(shù)；然后，采用 如上所述的第一、第二或第三示例性實施例中的方法獲得待測鋼樣品或者鐵合金樣品的吸 光度，隨后，在工作曲線函數(shù)中查找與所述待測鋼樣品或者鐵合金樣品的吸光度對應(yīng)的鎳 含量，最終計算得到待測鋼樣品或者鐵合金樣品的鎳含量。
[0038] 以下給出幾個具體示例來說明進一步詳細說明本發(fā)明的上述示例性實施例。
[0039] 混合酸1可以為硝酸：鹽酸：水的體積比為3 :2 :5 ;混合酸2可以為硝酸：鹽酸：水 的體積比為1 :4 :4 ;混合酸3可以為硝酸：鹽酸：水的體積比為1 :12 :1。這里，鹽酸的密度 可以為Pi. 19g/ml、硝酸的密度可以為Pl.42g/ml。然而，本發(fā)明不限于此。
[0040] 本發(fā)明的方法中所使用的試劑優(yōu)選為分析純試劑，水可以為蒸餾水、去離子水或 相當(dāng)純度的水。
[0041] 磷酸溶液的濃度可以為7. 5mol/L。例如，磷酸溶液的制備方法可以為：于1000. 0 容量瓶中加入500. 0毫升磷酸85% )，加入400毫升水，混勻，冷至室溫，用水稀釋至刻 度，混勻。檸檬酸鈉溶液的濃度可以為294g/L。酒石酸鈉溶液的濃度可以為300g/L。碘溶 液[P⑴=0. 10m0l/L]。例如，碘溶液的制備方法可以為：稱取25. 4克碘化鉀和12. 7單 質(zhì)碘克于250或300mL廣口燒杯中，加入100?150mL水，攪拌溶解完全，用1000mL容量瓶 稀釋為lOOOmL，混勻。
[0042] 氫氧化鈉溶液的濃度可以為170. 0g/L。含丁二酮肟的氫氧化鈉溶液的制備方法可 以為：于1000mL廣口塑料燒杯中，加入500mL水，170. 0g氫氧化鈉，混勻，加入6. 25克丁二 酮肟，攪拌溶解完全，用1000. 〇mL容量瓶稀釋為1000. 00mL，混勻。儲存于塑料桶中。
[0043] 為了方便測量，以下具體示例按表1稱取待測試樣（精確至0. OOOlg)并稀釋和分 取，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚本發(fā)明不限于此，只要能夠滿足光度法的測量要求即 可。
[0044] 表1鎳含量、稱樣量、稀釋體積、分取體積關(guān)系表
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 用酸溶解所述鋼或鐵合金，得到酸解液； 將酸解液與酒石酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液 與酸解液混合； 將混合液與含有丁二酮肟的氫氧化鈉溶液混合，以在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的緩沖溶液 的過程中，使鎳元素與丁二酮肟形成丁二酮肟紅色配合物； 用光度法測量丁二酮肟紅色配合物的吸光度，計算得出鋼或鐵合金中鎳的含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述鐵合金 為鎳質(zhì)量百分含量> 〇. 01 %的生鐵合金或鐵合金粉，所述鋼為鎳質(zhì)量百分含量> 〇. 01 % 的碳素鋼、合金鋼、高溫合金或精密合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述方法包 括在用光度法測量丁二酮肟紅色配合物的吸光度之前，形成含有丁二酮肟紅色配合物的顯 色液和不含有丁二酮肟紅色配合物的參比液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述鋼或鐵 合金按質(zhì)量百分比計含有不小于0.01%的鎳元素、以及干擾元素錳、銅和鈷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述方法包 括在用光度法測量丁二酮肟紅色配合物的吸光度之前，形成含有丁二酮肟紅色配合物的顯 色液和不含有丁二酮肟紅色配合物的參比液，并且控制顯色液中與銅元素和/或鈷元素反 應(yīng)形成配合物的丁二酮肟的量占所加入的丁二酮肟總量的比例均低于50%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述方法還 包括在所述計算步驟中，將銅元素的干擾按1.00%的銅相當(dāng)于（〇.〇32±0. 001) %的鎳進 行校正，將鈷元素的干擾按1. 〇〇%的鈷當(dāng)于（〇. 011 ±0. 001) %的鎳進行校正。
7. -種測定鋼或鐵合金中鎳含量的方法，其特征在于，所述方法先采用權(quán)利要求1至6 中任意一項所述的方法來測定已知鎳含量的多個標(biāo)準(zhǔn)鋼樣品或者鐵合金樣品，并根據(jù)所述 多個標(biāo)準(zhǔn)鋼樣品或者鐵合金樣品的鎳含量及對應(yīng)的吸光度，進行線性回歸，繪制形成工作 曲線函數(shù)；然后，采用權(quán)利要求1至6中任意一項所述的方法獲得待測鋼樣品或者鐵合金樣 品的吸光度，隨后，在工作曲線函數(shù)中查找與所述待測鋼樣品或者鐵合金樣品的吸光度對 應(yīng)的鎳含量。
【文檔編號】G01N21/31GK104101576SQ201410375494
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】楊道興, 王文, 劉躍軍, 馮志剛 申請人:攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司