一种测定镍基高温合金中铁含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料化学分析技术领域，涉及一种测定镍基高温合金中铁含量的 方法，具体涉及一种采用双突跃电位滴定法测定镍基高温合金中铁含量的方法。
【背景技术】
[0002] 镍基高温合金作为高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，它是以镍为 基体（含量一般大于50% )，在650~1000°C范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃 气腐蚀能力的高温合金。相比铁基高温合金，其具有更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。但 是，镍基高温合金中除镍以外还含有多种其它元素，这些元素对于镍基高温合金的性能具 有重大影响。因此，准确分析检测镍基高温合金中各元素含量具有极其重要意义。
[0003] 特别是铁作为一种最常用的金属元素，在镍基高温合金中含量可高达18%，需要 进行准确测定。目前，测定合金中的铁含量的方法主要依据国家标准《GB/T223. 73-2008 钢铁及合金铁含量的测定三氯化钛_重铬酸钾滴定法》，但是该标准中采用的方法是手工容 量滴定法，仅仅适用于高温合金和精密合金中质量分数为0. 50%~8. 00%铁含量的测定。 该方法步骤繁琐，耗时耗力。而且，该方法需要加入多种指示剂，其废液会对生产环境产生 污染。同时，该方法需要根据指示剂的颜色突变来判断终点，并记录终点读数，往往会由于 对指示剂颜色突变的判断和滴定体积终点读数不准确带来系统误差，降低测定结果的精密 度和准确度。此外，目前采用双突跃电位滴定法测定镍基高温合金中铁含量的方法未见报 道。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种操作简易、准确度和 精密度高的测定镍基高温合金中铁含量的方法。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种测定镍基高温合金中铁含量的 方法，包括以下步骤：
[0006] 1)以盐酸-硝酸-氢氟酸混合酸为消解剂、以高氯酸为氧化剂、以氢氧化铵为沉淀 剂处理镍基高温合金样品，得到样品消解液；
[0007] 2)采用双突跃电位滴定法测定样品消解液中铁的含量。
[0008] 所述双突跃电位滴定法是指针对反应过程中两个化学计量点处出现的两个电位 突跃点，采用自动读数的电位滴定方法。由于本发明涉及两种氧化还原反应，因此在两个化 学计量点处一定会出现两个电位突跃点。由于两个氧化还原滴定剂相同，测定铁量实际消 耗的重铬酸钾标液为两个电位突跃的体积差，但是经典国标法中第一个滴定终点误差必然 会对第二个滴定终点体积造成影响（比如滴定终点一若稍微过量，将造成测定结果偏低）。 而采用双突跃电位滴定法，无需引入指示剂颜色突变来判断终点和滴定体积读数造成的系 统误差，通过直观的两个电位突跃点和自动读数，将两滴定体积扣减即可。目前，常规的双 突跃电位滴定法主要应用于壳聚糖领域。
[0009] 所述步骤1)中所述样品消解液的制备步骤包括如下：
[0010] A)样品的溶解：称取样品，加入盐酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液，加热溶解；
[0011] 优选地，所述盐酸溶液与硝酸溶液加入量的体积比为：6-8 :1。
[0012] 优选地，所述盐酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液加入量的体积比为150-400 : 25~50 ：3〇
[0013] 优选地，加入盐酸溶液的质量百分比浓度为36-38% ;加入硝酸溶液的质量百分比 浓度为65-68% ;加入氢氟酸溶液的质量百分比浓度为40%。所述盐酸溶液、硝酸溶液、氢 氟酸溶液的总加入量范围为20-40ml。所述氢氟酸溶液的加入量范围为0. 3±0.lml。
[0014] 优选地，所述加热温度为100-200°C。更优选地，所述加热温度为120-200°C。
[0015] 优选地，所述加热溶解时间为3-8小时。更优选地，所述加热溶解时间为3-5小时。
[0016] B)样品的氧化：在步骤A)的溶解液中加入高氯酸溶液加热回流、蒸发近干，稍冷 后，用热盐酸溶液溶解析出可溶性盐；
[0017] 优选地，所述高氯酸溶液加热回流采用高氯酸冒烟方法进行。
[0018] 优选地，所述高氯酸溶液与溶解液的体积之比为：2-5 :4-8。更优选地，所述高氯 酸溶液与溶解液的体积之比为：2_3 :4-8。
[0019] 优选地，所述高氯酸溶液的质量百分比浓度为70-72%。所述高氯酸溶液加入量范 围为 10-15ml。
[0020] 优选地，所述加热回流时间为3-10分钟。
[0021] 所述可溶性盐是指合金中可溶性元素（如铁、铬等）经高氯酸冒烟氧化后冷却后 由于溶解度降低析出的盐类。
[0022] 所述高氯酸溶液加入进行加热回流，能够使镍基高温合金中铬、铁元素氧化并使 铌酸脱水。
[0023] 优选地，所述热盐酸溶液用于溶解可溶性盐的体积百分比浓度为5%，加入量范围 为 190-210ml;
[0024] C)基体的分离：加入氢氧化铵溶液生成氢氧化铁沉淀，过滤；
[0025] 优选地，所述加入氢氧化铵溶液生成氢氧化铁沉淀的反应过程为：加热至 60_70°C搅拌，加入过量氢氧化铵溶液与合金中可溶性铁元素反应，使氢氧化铁完全沉淀。 然后，再加入氢氧化铵溶液加热，不断搅拌使合金中其它元素如钨、钼等完全溶解。所述氢 氧化铵溶液加入，能够生成氢氧化铁沉淀，使镍基高温合金中铁元素与铬、镍元素分离。
[0026] 优选地，所述氢氧化铵溶液的质量百分比浓度为25% (0.91g/cm3)。所述氢氧化 铵溶液应过量加入。能够使生成氢氧化铁沉淀完全。一般情况下，所述加入的氢氧化铵溶 液与溶解液的体积之比为：2_3 :2-4。所述氢氧化铵溶液的加入量范围为20-30ml。
[0027] 当合金试样中含钴时，在加入氢氧化铵溶液前加入一定量的氯化铵。
[0028] 当合金试样中的钨、钼量不小于2wt%时，加入氢氧化铵溶液搅拌，加热 2-3min，不要煮沸；当试样中的钨、钼量小于2wt%时，加入氢氧化铵溶液搅拌，加热煮沸 5±0. 5min〇
[0029] 优选地，所述过滤的反应过程为：将包含氢氧化铁沉淀的溶液，稍静置，趁热用滤 纸过滤后，再分别依次用热氢氧化铵溶液和热水洗涤沉淀。
[0030] 更优选地，所述滤纸为快速滤纸。
[0031] 更优选地，所述热氢氧化铵溶液的体积百分比浓度为5%。
[0032] 更优选地，所述热氢氧化铵溶液洗涤沉淀的次数为7-10次，所述热水洗涤沉淀的 次数为1-2次。
[0033] D)消解液的获得：将基体沉淀中加入热盐酸溶液溶解并洗涤后过滤，即得所需的 样品消解液。
[0034] 所述热盐酸溶液用于溶解或洗涤基体沉淀的加入量根据需要加入，可过量。
[0035] 优选地，所述用于溶解基体沉淀的热盐酸溶液与溶解液的体积之比为：5_7 :4_8。 更优选地，所述用于溶解基体沉淀的热盐酸溶液与溶解液的体积之比为：6-7 :4-8。
[0036] 优选地，所述用于溶解基体沉淀的热盐酸溶液的体积百分比浓度为25%。用于溶 解基体沉淀的热盐酸溶液的加入量范围为30-35ml。
[0037] 优选地，所述用于洗涤基体沉淀的热盐酸溶液与溶解液的体积之比为：8-12: 2-4。更优选地，所述用于洗涤基体沉淀的热盐酸溶液与溶解液的体积之比为：9-10 :2-4。