高效增碳劑中鈦的測(cè)定研究與應(yīng)用

賈秀美，祁正榮，趙海燕，靳生洪

（西寧特殊鋼股份有限公司（青海省冶金產(chǎn)品研究與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），青海 西寧 810005）

由于鈦在鋼中以固溶態(tài)、析出態(tài)和化合態(tài)存在，不同存在狀態(tài)賦予鋼不同的性能，尤其在生產(chǎn)齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼時(shí)要嚴(yán)格控制鋼中鈦含量。二安替比林甲烷光度法測(cè)鈦已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、耐材以及各類(lèi)鐵合金中，但高效增碳劑鈦的測(cè)定未見(jiàn)報(bào)道，所以本文主要解決高效增碳劑中鈦元素的測(cè)定[1]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法提要

試樣用過(guò)氧化鈉熔融，鹽酸酸化，分取部分溶液，在1.5mol/L鹽酸介質(zhì)中，用抗壞血酸還原鐵等干擾元素，鈦與二安替比林甲烷生成黃色絡(luò)合物，在分光光度計(jì)上390nm處測(cè)量吸光度，計(jì)算出Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[2,3]。

1.2 儀器和試劑

721型分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；熔劑：過(guò)氧化鈉（固體）；鹽酸：ρ1.19g/ml；鹽酸：1+1水溶液；二安替比林甲烷溶液：50/L（用1+1的鹽酸配制）；抗壞血酸溶液：50g/L，現(xiàn)用現(xiàn)配；鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液：5mg/L（用0.95mol/L H2SO4配制）。

1.3 分析步驟

1.3.1 空白試驗(yàn)

隨同試料進(jìn)行空白試驗(yàn)。

1.3.2 試液的制備

稱(chēng)取0.2000g試樣與4g過(guò)氧化鈉混勻置于鐵坩堝中，上面再覆蓋1g過(guò)氧化鈉，放入馬弗爐中700℃加熱熔融20min后取出，輕輕搖動(dòng)，稍冷，用射水沖洗坩堝底部，放入盛有50ml去離子水的300ml的燒杯中，待熔融物分解完全，用30ml鹽酸酸化，于電爐盤(pán)上煮沸2min～3min，去除過(guò)氧化氫，流水冷卻，移入250ml的容量瓶中，稀釋刻度，混勻。

1.3.3 測(cè)定

分取試液10ml一式兩份與50ml容量瓶中，加抗壞血酸5ml，二安替比林甲烷溶液20ml?？瞻自囈翰患佣蔡姹攘旨淄槿芤?，用水稀釋刻度，混勻。與分光光度計(jì)上390nm處，2cm比色皿進(jìn)行比色。

1.4 工作曲線的繪制

分 別 移 取 鈦 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液 0ml、1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml、5.0ml、6.0ml、7.0ml、8.0ml與50ml容量瓶中，其余步驟按1.3.3部分，根據(jù)所測(cè)的吸光度值繪制工作曲線。

2 條件試驗(yàn)與優(yōu)化

2.1 熔融試樣時(shí)熔劑的選擇

高效增碳劑可以用混合熔劑（2份無(wú)水碳酸鈉和1份硼酸混勻研細(xì)）熔融，此熔劑無(wú)法消除碳對(duì)測(cè)定的干擾，本方法通過(guò)試驗(yàn)選擇過(guò)氧化鈉熔融試樣，用過(guò)氧化鈉熔融試樣，鹽酸酸化后試樣清亮，無(wú)碳的黑色干擾。

2.2 抗壞血酸的條件試驗(yàn)

試樣中的殘余元素Fe、Cr、V與二安替比林甲烷也能絡(luò)合顯色，干擾測(cè)定，如不加以隱蔽造成檢驗(yàn)結(jié)果偏高，抗壞血酸可以隱蔽Fe、Cr、V。本文對(duì)2%的抗壞血酸的用量分別加入2ml、3ml、4ml、5ml、6ml進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中2%的抗壞血酸4ml即可隱蔽完全，本文選用5ml為最佳用量[4]。

2.3 酸度的條件試驗(yàn)

本文以鹽酸控制顯色的酸度條件，酸度過(guò)小Ti容易發(fā)生水解，生成難溶性的偏鈦酸，同時(shí)也影響Ti與二安替比林甲烷的配位反應(yīng)，這些都會(huì)造成檢驗(yàn)結(jié)果偏低。酸度太大，二安替比林甲烷又容易分解，同樣造成檢驗(yàn)結(jié)果偏低。鹽酸酸度控制在0.5mol/L～2.0mol/L時(shí)Ti不水解，同時(shí)Ti與二安替比林甲烷配位反應(yīng)速度快，反應(yīng)完全。鹽酸條件試驗(yàn)，分別以鹽酸的加入量2ml、3ml、4ml、5ml、6ml、7ml、8ml、10ml進(jìn)行試驗(yàn)，鹽酸加入量在3ml～8ml之間檢驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，本文選擇鹽酸加入量為5ml。

2.4 Ti元素測(cè)定波長(zhǎng)的條件試驗(yàn)

用編號(hào)為ZBM1251的高校增碳劑有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)做波長(zhǎng)的條件試驗(yàn)。分取兩份試液分別與50ml的容量瓶中，一份為參比液，分別加入抗壞血酸溶液5ml，鹽酸5ml，加入1mol/L的鹽酸15ml，以去離子水稀釋刻度搖勻。一份為顯色液，分別加入抗壞血酸溶液5ml，鹽酸5ml，二安替比林甲烷溶液15ml，以去離子水稀釋刻度搖勻。放置20min，以不同波長(zhǎng)進(jìn)行比色，測(cè)定吸光度值，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同波長(zhǎng)比色下的吸光度值

由圖1可知，在鹽酸介質(zhì)中，Ti與二安替比林甲烷形成的黃色絡(luò)合物最大吸收峰位于390nm～400nm處，本文選擇390nm。

3 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)

3.1 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

準(zhǔn)確度是在一定試驗(yàn)條件下多次測(cè)定的平均值與真值相符合的程度,本文選取編號(hào)為ZBM1911、ZBM1251、ZBM0961、ZBM0951的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)驗(yàn)證本方法的準(zhǔn)確度，詳情見(jiàn)表1。

表1 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

由表1可知本法檢驗(yàn)結(jié)果與真值非常接近，準(zhǔn)確度滿足要求。

3.2 精密度試驗(yàn)

本文選取編號(hào)為ZBM1911、ZBM1251、ZBM0961、ZBM0951的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定10次，用10次測(cè)定結(jié)果來(lái)驗(yàn)證本法的精密度，詳情見(jiàn)表2。方法RSD一般在3%以?xún)?nèi)。由表2可知本方法檢驗(yàn)結(jié)果滿足精密度的要求。

4 結(jié)論

二安替比林甲烷光度法測(cè)定高效增碳劑中的鈦元素，通過(guò)試驗(yàn)可知本方法準(zhǔn)確度和精密度都較好，方法快速、簡(jiǎn)便可適用于生產(chǎn)檢驗(yàn)和仲裁分析[5]。

表2 精密度試驗(yàn)