一种测定钢或铁合金中镍含量的方法
【专利摘要】本发明提供了一种测定钢或铁合金中镍含量的方法。所述方法包括以下步骤：用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液；将酸解液与酒石酸钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液与酸解液混合；将混合液与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，以在形成含有HPO42--PO43-的缓冲溶液的过程中，使镍元素与丁二酮肟形成丁二酮肟红色配合物；用光度法测量丁二酮肟红色配合物的吸光度，计算得出钢或铁合金中镍的含量。本发明的有益效果包括：显色速度快，灵明度高，稳定性好，准确度高。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢或铁合金的化学分析【技术领域】，具体来讲，涉及一种能够测量钢或 铁合金中镍含量的方法。 一种测定钢或铁合金中镜含量的方法
【背景技术】
[0002] 通常，镍（Ni)元素作为钢或铁合金中的重要元素，其含量常常需要准确获知。此 夕卜，这些钢或铁合金中常常含有钴（Co)、铜（Cu)、猛（Μη)等元素，这些元素也会影响对镍元 素含量的测量。因此，有必要研究能够对钢或铁合金中镍元素进行准确测定的方法，尤其 是，对含有钴、铜、猛等元素的钢或铁合金。
[0003] 发明人发现：在氨性缓冲溶液或氢氧化钠溶液中通过光度法来测量钢或铁合金中 的镍元素含量时，存在诸如稳定性差、灵明度较低、显色速度慢、以及对钴、铜、锰等元素含 量要求严格等不足中的一项或多项。所以说这些方法不适于测定高钴高铜高锰钢或铁合金 中的镍含量。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
[0005] 例如，本发明的目的之一在于提供一种能够钢或铁合金中镍元素含量的方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种测定钢或铁合金中镍含量的方 法。所述方法包括以下步骤：用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液；将酸解液与酒石酸 钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液与酸解液混合；将混合液 与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，以在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液的过程中，使 镍元素与丁二酮肟形成丁二酮肟红色配合物；用光度法测量丁二酮肟红色配合物的吸光 度，计算得出钢或铁合金中镍的含量。
[0007] 另外，本发明另一目的在于提供一种适合于测定含有干扰元素锰、铜和钴含量高 的钢或铁合金中镍元素含量的方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明的另一方面提供了一种测定钢或铁合金中镍含量的 方法，所述方法包括以下步骤：用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液；将酸解液与酒石酸 钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液与酸解液混合；将混合液 与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，形成含有丁二酮肟红色配合物的显色液，本步骤能 够在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液的过程中，使镍元素与丁二酮肟形成丁二酮肟红色配 合物，同时可以通过将混合液与不含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，形成参比液，本步骤 中优选地控制显色液和参比液中与铜元素和/或钴元素反应形成配合物的丁二酮肟的量 占所加入的丁二酮肟总量的比例均低于50% ;随后，通过光度法以参比液为参比测量显色 液中丁二酮肟红色配合物的吸光度，得出显色液中镍元素含量，然后计算得出钢或铁合金 中镍的含量，在计算过程中，将铜元素按1. 〇〇%的铜相当于（〇. 〇32±0. 001) %的镍进行校 正，将钴元素按1. 00%的钴当于（0. 011 ±0. 001) %的镍进行校正。
[0009] 另外，本发明还提供了另一种测定钢或铁合金中镍含量的方法，所述方法先采用 上述方法中的一种来测定已知镍含量的多个标准钢样品或者铁合金样品，并根据所述多个 标准钢样品或者铁合金样品的镍含量及对应的吸光度，进行线性回归，绘制形成工作曲线 函数；然后，再采用上述方法中的一种来获得待测钢样品或者铁合金样品的吸光度，随后， 在工作曲线函数中查找与所述待测钢样品或者铁合金样品的吸光度对应的镍含量。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括：显色速度快，灵明度高，稳定性好，准确 度高。此外，本发明的方法尤其适合于对高钴高铜高锰钢中镍含量进行分析测定。
【具体实施方式】
[0011] 在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明测定钢或铁合金中镍含量的方 法。
[0012] 在本发明的方法中，待测的铁合金可以为镍质量百分含量彡0.01%的生铁合金或 铁合金粉，待测的钢可以为镍质量百分含量> 〇. 01%的碳素钢、合金钢、高温合金或精密合 金。
[0013] 在本发明的第一示例性实施例中，测定钢或铁合金中镍含量的方法可包括以下步 骤：
[0014] 用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液；
[0015] 将酸解液与酒石酸钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘 溶液与酸解液混合；
[0016] 将混合液与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，以在形成含有ΗΡΟ，-Ρ〇Λ的缓冲 溶液的过程中，使镍元素与丁二酮肟形成丁二酮肟红色配合物，也就是说，溶液体系在转化 为含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液的过程中，镍元素与丁二酮肟形成配位数为3的丁二酮肟红 色配合物；
[0017] 随后，用光度法测量丁二酮肟红色配合物的吸光度，计算得出钢或铁合金中镍的 含量。
[0018] 本发明的方法中，酒石酸钠用于掩蔽Fe3+离子以降低Fe3+离子对镍含量的干扰，以 能够掩蔽铁离子为宜；柠檬酸钠用于掩蔽Co、Mn离子以降低Co、Mn离子对镍含量的干扰，其 加入量以能够掩蔽Co、Μη离子为宜。碘溶液中的碘在含磷酸的酸性混合液中作为氧化剂， 其作用是将溶液中的镍离子氧化至四价和将锰氧化，碘的加入量以能够完全将镍离子氧化 至四价和将锰氧化并使显色液能长时间澄清透明为宜。当然，酒石酸钠、柠檬酸钠、碘溶液 也可过量。磷酸和氢氧化钠能够反应形成ΗΡ0 42'Ρ〇Λ离子，磷酸和氢氧化钠的配比只要能 够形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液即可。丁二酮肟用于与溶液中的四价镍离子形成丁二酮 肟红色配合物，故而丁二酮肟的配入量以与钴和铜反应后能够完全将溶液中的四价镍离子 形成丁二酮肟红色配合物为宜。
[0019] 对于本示例性实施例而言，其具体操作可以包括形成显色液和参比液，然后通过 光度法以参比液为参比测量显色液中丁二酮肟红色配合物的吸光度。其中，显色液即为将 混合液与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合后所形成的含有丁二酮肟红色配合物的溶液， 参比液除了不含有丁二酮肟外其它均与显色液相同。不过，参比液不限于此，例如，参比液 也可仅有酸解液与酒石酸钠以及氢氧化钠溶液构成。
[0020] 本发明的方法中，在将酸解液与酒石酸钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合的过程 中，除了磷酸需要先于碘溶液与酸解液混合外，其它试剂的混合方式和加入顺序可以调整。
[0021] 在第一个示例性实施例中，待测的铁合金或钢优选为不含有钴、锰、铜。
[0022] 本发明的第二示例性实施例所待测的钢或铁合金按质量百分比计含有不小于 0. 01 %的镍元素、以及干扰元素铜和钴。
[0023] 本发明的第二示例性实施例中，测定钢或铁合金中镍含量的方法可包括以下步 骤：
[0024] 用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液；
[0025] 将酸解液与酒石酸钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘 溶液与酸解液混合；
[0026] 将混合液与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，形成含有丁二酮肟红色配合物的 显色液，本步骤能够在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液的过程中，使镍元素与丁二酮肟形 成丁二酮肟红色配合物，同时可以通过将混合液与不含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合， 形成参比液，本步骤中优选地控制显色液和参比液中与铜元素和/或钴元素反应形成配合 物的丁二酮肟的量占所加入的丁二酮肟总量（即，所加入的含有丁二酮肟氢氧化钠溶液中 的丁二酮肟总量）低于50% ;
[0027] 随后，通过光度法以参比液为参比测量显色液中丁二酮肟红色配合物的吸光度， 得出显色液中镍元素含量，然后计算得出钢或铁合金中镍的含量，在计算过程中，将铜元 素按1. 00%的铜相当于（0.032±0. 001) %的镍进行校正，将钴元素按1.00%的钴当于 (0. 011 ±0. 001) %的镍进行校正。也就是说，最终给出的待测钢或铁合金中镍元素含量等 于光度法测得的镍元素含量减去铜所相当的镍含量和钴所相当的镍含量。
[0028] 本发明的第三示例性实施例所待测的钢或铁合金按质量百分比计含有不小于 0. 01 %的镍元素、以及干扰元素锰、钴和铜。
[0029] 本发明的第三示例性实施例中，测定钢或铁合金中镍含量的方法可包括以下步 骤：
[0030] 用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液。
[0031] 将酸解液与酒石酸钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘 溶液与酸解液混合。
[0032] 将混合液与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，形成含有丁二酮肟红色配合物的 显色液，本步骤能够在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液的过程中，使镍元素与丁二酮肟形 成丁二酮肟红色配合物，同时可以通过将混合液与不含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合， 形成参比液，本步骤中优选地控制显色液和参比液中与铜元素和/或钴元素反应形成配合 物的丁二酮肟的量占所加入的丁二酮肟总量（即，所加入的含有丁二酮肟氢氧化钠溶液中 的丁二酮肟总量）低于50%。例如，对于下面依照表1而进行的具体示例而言，可将显色 液和参比液中钴元素的含量控制为不大于10毫克。此外，对于下面具体示例而言，当显色 液和参比液中含铁为50?100毫克，可控制显色液和参比液中含锰不超过12毫克，当显色 液和参比液中含铁不超过50毫克时，控制显色液和参比液中含锰不超过20毫克，则锰不干 扰，也不需要进行振荡操作。
[0033] 对显色液和参比液进行剧烈振荡，以消除锰元素的干扰。
[0034] 随后，通过光度法以参比液为参比测量显色液中丁二酮肟红色配合物的吸光度， 得出显色液中镍元素含量，然后计算得出钢或铁合金中镍的含量，在计算过程中，将铜元 素按1. 00%的铜相当于（0.032±0. 001) %的镍进行校正，将钴元素按1.00%的钴当于 (0. 011 ±0. 001) %的镍进行校正。
[0035] 在本发明的方法中，所述碘溶液由可溶碘盐（例如，碘化钾或碘化钠等）和单质碘 溶解于水中形成。本发明的方法中，不引入铵根离子，也就是说，本发明的方法中将混合液 与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合的步骤及该步骤之前的步骤中，均不引入铵根离子。 亦即，本发明的显色液和参比液中均不含有铵根离子。
[0036] 在本发明的方法中，可以使用盐酸和硝酸形成混合酸来溶解待检测的钢或铁合金 试样。例如，使用盐酸和硝酸形成混合酸时，硝酸：盐酸的体积比可以为（1?3) :(2?12): (1 ?5)。
[0037] 在本发明的第四示例性实施例中，测定钢或铁合金中镍含量的方法先如上所述的 第一、第二或第三示例性实施例中的方法来测定已知镍含量的多个标准钢样品或者铁合金 样品（例如，5-6个镍含量呈浓度梯度变化的标准样品），并根据所述多个标准钢样品或者 铁合金样品的镍含量及对应的吸光度，进行线性回归，绘制形成工作曲线函数；然后，采用 如上所述的第一、第二或第三示例性实施例中的方法获得待测钢样品或者铁合金样品的吸 光度，随后，在工作曲线函数中查找与所述待测钢样品或者铁合金样品的吸光度对应的镍 含量，最终计算得到待测钢样品或者铁合金样品的镍含量。
[0038] 以下给出几个具体示例来说明进一步详细说明本发明的上述示例性实施例。
[0039] 混合酸1可以为硝酸：盐酸：水的体积比为3 :2 :5 ;混合酸2可以为硝酸：盐酸：水 的体积比为1 :4 :4 ;混合酸3可以为硝酸：盐酸：水的体积比为1 :12 :1。这里，盐酸的密度 可以为Pi. 19g/ml、硝酸的密度可以为Pl.42g/ml。然而，本发明不限于此。
[0040] 本发明的方法中所使用的试剂优选为分析纯试剂，水可以为蒸馏水、去离子水或 相当纯度的水。
[0041] 磷酸溶液的浓度可以为7. 5mol/L。例如，磷酸溶液的制备方法可以为：于1000. 0 容量瓶中加入500. 0毫升磷酸85% )，加入400毫升水，混匀，冷至室温，用水稀释至刻 度，混匀。柠檬酸钠溶液的浓度可以为294g/L。酒石酸钠溶液的浓度可以为300g/L。碘溶 液[P⑴=0. 10m0l/L]。例如，碘溶液的制备方法可以为：称取25. 4克碘化钾和12. 7单 质碘克于250或300mL广口烧杯中，加入100?150mL水，搅拌溶解完全，用1000mL容量瓶 稀释为lOOOmL，混匀。
[0042] 氢氧化钠溶液的浓度可以为170. 0g/L。含丁二酮肟的氢氧化钠溶液的制备方法可 以为：于1000mL广口塑料烧杯中，加入500mL水，170. 0g氢氧化钠，混匀，加入6. 25克丁二 酮肟，搅拌溶解完全，用1000. 〇mL容量瓶稀释为1000. 00mL，混匀。储存于塑料桶中。
[0043] 为了方便测量，以下具体示例按表1称取待测试样（精确至0. OOOlg)并稀释和分 取，但本领域普通技术人员应该清楚本发明不限于此，只要能够满足光度法的测量要求即 可。
[0044] 表1镍含量、称样量、稀释体积、分取体积关系表
[0045]
【权利要求】
1. 一种测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 用酸溶解所述钢或铁合金，得到酸解液； 将酸解液与酒石酸钠、柠檬酸钠、磷酸和碘溶液混合，得到混合液，且磷酸先于碘溶液 与酸解液混合； 将混合液与含有丁二酮肟的氢氧化钠溶液混合，以在形成含有ΗΡ〇Λ-Ρ〇Λ的缓冲溶液 的过程中，使镍元素与丁二酮肟形成丁二酮肟红色配合物； 用光度法测量丁二酮肟红色配合物的吸光度，计算得出钢或铁合金中镍的含量。
2. 根据权利要求1所述的测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述铁合金 为镍质量百分含量> 〇. 01 %的生铁合金或铁合金粉，所述钢为镍质量百分含量> 〇. 01 % 的碳素钢、合金钢、高温合金或精密合金。
3. 根据权利要求1所述的测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述方法包 括在用光度法测量丁二酮肟红色配合物的吸光度之前，形成含有丁二酮肟红色配合物的显 色液和不含有丁二酮肟红色配合物的参比液。
4. 根据权利要求1所述的测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述钢或铁 合金按质量百分比计含有不小于0.01%的镍元素、以及干扰元素锰、铜和钴。
5. 根据权利要求4所述的测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述方法包 括在用光度法测量丁二酮肟红色配合物的吸光度之前，形成含有丁二酮肟红色配合物的显 色液和不含有丁二酮肟红色配合物的参比液，并且控制显色液中与铜元素和/或钴元素反 应形成配合物的丁二酮肟的量占所加入的丁二酮肟总量的比例均低于50%。
6. 根据权利要求5所述的测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述方法还 包括在所述计算步骤中，将铜元素的干扰按1.00%的铜相当于（〇.〇32±0. 001) %的镍进 行校正，将钴元素的干扰按1. 〇〇%的钴当于（〇. 011 ±0. 001) %的镍进行校正。
7. -种测定钢或铁合金中镍含量的方法，其特征在于，所述方法先采用权利要求1至6 中任意一项所述的方法来测定已知镍含量的多个标准钢样品或者铁合金样品，并根据所述 多个标准钢样品或者铁合金样品的镍含量及对应的吸光度，进行线性回归，绘制形成工作 曲线函数；然后，采用权利要求1至6中任意一项所述的方法获得待测钢样品或者铁合金样 品的吸光度，随后，在工作曲线函数中查找与所述待测钢样品或者铁合金样品的吸光度对 应的镍含量。
【文档编号】G01N21/31GK104101576SQ201410375494
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】杨道兴, 王文, 刘跃军, 冯志刚 申请人:攀钢集团江油长城特殊钢有限公司