合金中的金属元素分析方法

注意事项： 用KMnO4将钒(IV)氧化为钒(V)，酸度：3%~8%硫 酸介质。 温度控制在30 ℃以下，温度太高或KMnO4用量大，Cr3+ 产生干扰 滴定时酸度易控制在6~8mol/L
钽试剂-氯仿萃取光度法
原理：试样分解后，在室温下用KMnO4将钒(IV)氧化为钒 (V)，用NaNO2出去过量的KMnO4，在酸性介质中 钽试剂（N-苯甲酰-N-苯基羟胺）与钒(V)生成一种 可被氯仿萃取光度法。λmax=535nm
3 分解样品方法：
铝及其合金试样的分解常用NaOH，不溶性的残 渣再用HNO3溶解。不直接用HNO3或浓H2SO4溶解， 以 免 钝 化 。 有 时 也 用 HCl 溶 解 ， 不 溶 性 残 渣 再 用 HNO3分解.
测定原理
铝的测定 1、纯铝中铝的测定方法可采用EDTA置换滴定法。 该法在微酸性溶液中加入过量的一定量的EDTA标准滴 定溶液，使铁、锌、铜等元素与之形成配合物 然后在乙酸 存在下，煮沸使铝全部形成配合物，选择合适的指示剂，用 其他金属的标准滴定溶液返滴过量的EDTA，例如：锌（二 甲酚橙或双硫腙）、铜（1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚 简称PAN）、 铅（二甲酚橙）。
不锈钢分析仪
Biblioteka Baidu
◆量程范围：0 ~1.999A 吸光度值，0 ~99.9990 ％ 浓度值 ◆测量精度：符合 GB223.3~5-88 标准 ◆可测元素：黑色金属中硅、锰、磷、镍、铬、钼、 铜、钛、稀土、镁等。
主要特点： ◆采用“智能动态跟踪”和“标准曲线的非线性回 归” 技术，结果数显直读，自动打印。 ◆采用微机控制及数据处理，可储存九条工作曲线， 并可进行曲线修正，具有断电数据保护等功能。 ◆仪器设计合理，改变波长，优色杯，称样量，以 及合理利用曲线，可以扩大测量元素的品种及含量 范围。 ◆采用冷光源，避免灯泡易烧或过热造成数据不稳 定等问题。特别推荐：适合于碳钢、合金钢、生铸 铁、合金铸铁、球铁等。
原理：ph在6~10.2的醋酸盐或氨性介质中 Ni2+与丁二酮肟反应生成酒红色的丁二酮肟镍晶型 沉淀，经过滤，洗涤、烘干称重或灼烧成NiO2后称重。
Ni
2+
H3C C NOH 2 H3C C NOH
H3C C NOH Ni H3C C NO 2
2H+
由于丁二酮肟在水溶液中随ph不同而存在下列平衡
H3C C NOH OHNOH H+ H3C C H3C C NO OH- H3C C NO NOH H+ H3C C NO H3C C
二安替比林甲烷光度法
原理：在酸性条件下，Ti（IV）与二安替比林甲烷形成黄 色的1:3配合物，λmax=390nm
注意事项： 酸性介质2~3mol/L的盐酸，显色剂的浓度为0.03mol/L， 1h显色完全，稳定24h以上。 配合物可与Br-、SCN-等形成疏水性的离子缔合物，用 有机溶剂萃取可提高测定的灵敏性。
金属多元素分析仪 主要特点 ★是国内较新型的一款多元素分析仪，可检测普碳 钢、低合金钢、高合金钢、生铸铁、球铁、合金铸铁 等多种材料中的Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti等多种元 素。 ★包含、微机高速分析仪的所有功能； ★采用品牌电脑微机控制,中文菜单式操作,台式打 印机打印分析结果； ★每台仪器设有五个大通道 ,每个通道可贮存30条 工作曲线,每条工作曲线可检测一种元素含量，原则 上共可检测150种元素含量
1、Windows全中文操作界面，操作方便， 简单易学； 2、动态显示分析过程中的各项数据和碳硫释 放曲线； 3、碳硫整体化检测池，可扩展为双碳、双硫； 4、高频感应炉输出功率大，且功率可调，炉 头自动清扫； 5、采用低噪声、高灵敏度、高稳定性的抗干 扰红外检测器； 6、关键部件均采用进口器件，保证了仪器的 稳定性和高品质； 7、适用于各种固体材料中碳硫的分析
其水溶液呈深紫 色，并随pH不同而不 同，在碱性溶液中呈 深蓝色，在酸性溶液 中为无色。
光度法：
原理：试样分解后，在碱性溶液中将Ni2+氧化成 Ni4+,然后与丁二酮肟生产红色络合物。络合 物的组成和稳定性与显色酸度有关 1、若在酸性介质中显色，生成鲜红色络合物， 不稳定 2、PH小于11的氨性介质中，生成镍:丁二酮肟 =1:2的络合物， λmax=400nm，稳定性差 3、PH大于12强碱性溶液，生成镍:丁二酮肟 =1:3的络合物， λmax=460~470nm，可稳定24 小时以上
铁铝铬的干扰用焦磷酸盐掩蔽
三、钼
含量: 普通钢：小于1% 不锈钢、高速工具钢：5%~9% 存在形式: 固溶体和碳化物 可增加钢的淬透性、热硬度性、热强性， 防止回火脆性，改善磁性 分析方法： 1、重量法 2、滴定法 3、光度法 但由于钼在钢中的含 量低，通常使用光度法 例如：国家标准和ISO 标准：硫氰酸盐光度法
2011C型高频红外碳硫分析仪
1、测量范围： 碳：0.00001-10.0000%（可扩至99.999%） 硫：0.00001-2.0000%（可扩至99.999%） 2、分析时间： 一般在35秒左右（不含取样、称样时间） 3、准确度及精密度： 准确度：碳符合ISO9556标准、硫符合ISO4935 标准 精密度：符合国家计量检定规程JJG395-97标准 4、燃烧功率：≥2.5KVA、振荡频率：20MHz 5、输入输出设备： 进口电子天平120g/0.1mg 品牌商用微机及激光打印机A4 6、工作电源：AC220V 50H 7、工作环境：温度10-30℃，相对湿度≤75%
第二节 铝合金分析
• • • • • • • 概述 铝的测定 铁的测定 硅的测定 铜的测定 镁的测定 锌的测定
概述
• 概述
类型：铝合金通常分为铸造用铝合金和压力用铝合金，
后者又叫熟合金或变形铝合金。 铸造铝合金分为简单的铝硅合金、特殊铝合金如铝硅 镁、铝硅铜、铝铜铸造合金、铝镁铸造合金、铝锌铸造合 金等。
过氧化氢光度法
原理：在酸性条件下，TiO2+与H2O2形成黄色的[TiO(H2O2)] 2+配离子，λ max=405nm 注意事项： 酸性介质可以是硫酸、硝酸、过氯酸，在盐酸介质中 会形成TiCl62-状态存在，干扰测定。一般在5%~6%的硫酸 中进行显色。 显色反应速度和稳定性受温度影响，温度低，稳定性 好，但反应速度慢；温度控制在20~25 ℃,3min可显色完全， 稳定时间1h以上。
溶液ph过高或过低都会使沉淀溶解度增大，沉淀不完全
滴定法
原理：得到丁二酮肟镍沉淀后，用硝酸和高氯酸将 沉淀分解得到Ni2+,在PH=10的氨性缓冲液， 以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA滴定。
紫脲酸胺指示剂跟金属离子结合的颜色 钙离子：粉红（pH>10NaOH溶液） 钴离子：黄（pH8-10氨缓冲液） 铜离子：橙（pH≈4醋酸缓冲液）或黄（ pH7-8氨缓冲液） 镍离子：黄（pH8.5-11.5氨缓冲液） 锌离子：粉红（pH5-7醋酸缓冲液)
1.测量波长为预设固定，不能连续可调，虽说有些 机型可以更换（通过更换滤光片或发光二极管），但 对于用户来说仍嫌繁琐，遇到测量超出仪器通道数的 元素种类或要检测不同合金材料时，尤其不方便。 2.测量光源大多为直流灯泡加滤光片或冷光源发光 二极管，其波长准确度较差。 元素分析仪大多应用的滤光片，效果最好的也只能 达到±15nm
一、铬
含量： 普通钢：小于0.3% 一般钢：0.5%~2% 镍铬钢： 1%~4% 高速工具钢：5% 含量最高可达20%
分析方法： 1、滴定法（常量） 2、光度法（含量低）
滴定法：银盐-过硫酸铵氧化滴定法
滴定原理：氧化还原滴定 先用氧化剂将Cr(Ⅲ)氧化至Cr(Ⅵ)，然后用还 原剂滴定。 过硫酸铵为氧化剂，硝酸银为催化剂 主要反应： Cr3++3S2O82-+4H2O=CrO42-+6SO42-+8H+ CrO42-+3Fe2++8H+= Cr3++ 3Fe3++4H2O 或加入过量的标准的亚铁溶液，然后用高锰酸钾 滴定过量的Fe2+。
VO(OH)22+ C6H5 N OH 2C H C O 6 5
C6H5 N O C6H5 C O
2
VO(OH)
2H+
注意事项： 反应必须在酸性介质中进行，且钒呈五价。
五、钛
含量: 不锈钢：0.1%~2% 部分耐热合金：2%~6% 存在形式: 固溶体和碳化物 可提高钢的硬度、细化晶粒，又能降低钢 的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。 分析方法： 主要是光度法
钛铁试剂光度法
原理：在PH=4.7~4.9，钛铁试剂与钛形成黄色的配合物，
λmax=410nm
注意事项： 显色时间30-40min，稳定4h以上 铁对钛的测定有干扰，先加还原剂可消除影响
金属元素分析仪
1.光谱分析仪。优点是一次可以分析多种元素， 精度较高。缺点是价格太高，一套几十万到上百万， 所以目前只有少数大型企业使用。 2.分光光度计。优点是检测波长选择方便，价格 不高。缺点是检测结果不能直接显示（要换算）；没 有曲线建立调用功能，检测不同元素每次要重新定标 ；比色皿放入和倒出液体不方便；对操作人员的化学 分析基础知识要求高，因此不能适应企业现场在线检 测分析的需要。 3.比色元素分析仪。优点是使用方便，价格也不 高，对操作人员的化学分析基础要求不高，因此被广 泛用于企业生产检验现场分析。但由于其产生的历史 原因，存在先天性缺陷。
四、钒
含量: 普通钢：0.02%~0.3% 合金钢：1%~4%
钒的碳化物很稳定， 几乎不溶于硫酸和盐酸， 一般用氧化性强的硝酸、 高氯酸等溶解
存在形式: 固溶体和碳化物 可增加钢的特殊机械性能：抗张强度、屈 服点和高温强度。 分析方法： 1、滴定法 2、光度法
KMnO4—Fe2+滴定法
原理：试样分解后，在室温下用KMnO4将钒(IV)氧化为钒 (V)，用NaNO2出去过量的KMnO4，尿素出去过量 的NaNO2，以N-苯基邻氨基苯甲酸为指示剂，用 Fe2+ 滴定。 检验钢中的钒，测定重铬酸钾 和钒酸盐的试剂。 医药中间体 分析试剂及氧化还原指示剂
变形铝合金根据其性能和用途的不同通常分为铝、硬
铝、防锈铝、线铝、锻铝、超硬铝、特殊铝和耐热铝等。
成分： 铝是主体元素，纯铝中一般含97%以上； 分为高级铝和工业用铝。 铸造铝合金含80%左右，而变形铝合金通常在 90%左右。一般纯铝中含有硅、铁、铜等元素， 各种铝合金中常见有硅、镁、锌、铜、锰等元素， 个别的铝合金还含有镍、铬。分析方法以光度法 为主。
硫氰酸盐光度法
原理：试样经硝酸分解后，用硫酸或高氯酸蒸发至冒烟
（破坏碳化物和控制酸度） 在酸性溶液中，用SnCl2还原Mo(VI)成Mo(V)， Mo(V)与SCN-生成橙红色的络合物，
λmax=470nm 该显示体系显色反应速度快，但稳定性差，受 温度影响较大，在25℃可稳定30min，大于25℃褪 色较快，在30 ℃因硫氰酸盐分解而迅速褪色。 解决方法：将显示产物用有机溶剂萃取后在有 机相中测定吸光度，稳定性增强。
二、镍
含量: 普通钢：小于0.2% 结构钢、弹簧钢： 小于0.5% 不锈钢、耐热钢：百分之几到百分之几十
分析方法：
特点：
1、重量法 2、滴定法 3、光度法
1、镍试剂（丁二酮肟）是测定镍 CH3C CCH3 的有效试剂 2、Co会产生干扰 3、低含量测定的光度法大多数是多元配合物光度法
NOH
NOH
重量法
注意事项： 1、试样分解时，医用16%H2SO4-8%H3PO4混合 液 2、氧化时，酸度控制为3%~8%的H2SO4介质， 浓度太大，铬氧化迟缓；浓度太小，易产生MnO2沉 淀 3、用亚铁直接滴定时，钒会产生干扰
光度法：二苯偕肼法
原理：先将试样溶解 用过硫酸铵-硝酸银氧化剂将Cr(Ⅲ)氧化至Cr(Ⅵ)， 加入EDTA掩蔽铁，在0.4mol/L的酸度下，二苯偕肼 被氧化并生成一种可溶性紫红色络合物 λmax=540nm，吸光度与铬量在一定范围内有线性 关系，灵敏度为0.002ug/ml
主要反应：
Cr3++3S2O82-+4H2O=CrO42-+6SO42-+8H+
Cr(VI)
NHNHC6H5 O C NHNHC6H5 O C
N NC6H5 Cr(III) NHNHC6H5
二苯基偶氮碳酰肼
Cr3+和二苯基偶氮碳酰肼显色反应生成配合物
紫红色络合物 λmax=540nm
显色酸度：0.012~0.15mol/L 的H2SO4，酸度低显色慢，酸 度高色泽不稳定。