一种难溶合金试样的快速溶解方法
【专利摘要】本发明公开了一种难溶合金试样的快速溶解方法，准确称取一定量难溶合金待测试样，置于容器中，按比例加入一定量的试样溶解酸，然后将容器置于超声波装置中进行超声溶解。所述超声波的频率在20—500kHz之间，所述超声功率在20-500瓦。溶解试样时的温度在室温到100℃之间。当合金样品中不含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸是指盐酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、硫酸中的一种或几种的混合酸。当合金样品中含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸选用盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种，与氢氟酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种所构成的混合酸。与目前已有的方法相比较，本方法具有溶解速度快，操作方便，试剂成本低，没有环境污染等一系列优点。
【专利说明】
一种难溶合金试样的快速溶解方法
技术领域
[0001]本发明涉及分析化学领域，具体说，是一种难溶合金试样的快速溶解方法，用于难溶合金分析检测中的样品前处理。
【背景技术】
[0002]镍基和钴基高温合金材料由于其具良好的耐腐蚀性、抗氧化性以及高强的力学性能被广泛应用于石化、制盐、电力、海洋工程、高盐废水处理等领域。尤其近年来随着核电厂和新型军用飞机的发展，镍基和钴基高温合金材料需求量在日益增大，有关两种合金的生产及贸易规模也不断在增长。因此，有关对其化学成分的分析检测也成为相关检测实验室常面临的重要任务。
[0003]目前，对镍基和钴基难溶合金的分析检测，无论采用化学分析还是仪器分析，分析前均需需要对固体合金样品进行溶解。然而，当参照GB/T223《钢铁及合金化学分析方法》、GB/T8638《镍基合金粉化学分析法》所描述的试样溶解方法来操作，仅有极个别牌号的两种高温合金试样被完全溶解，极大多数试样均无法完全溶解。故GB/T223、GB/T8638标准对镍基和钴基高温合金的多种牌号不具有实用性。一个典型的实例是当合金中含有铌或钽时，该材料的试样耗时需要2-3天才将试样溶解，且要反复添加溶样酸进行反复溶解，造成溶样时添加的酸过多，使分析成本很高，同时大量的酸在加热时造成环境污染。类似的现象在其它的高温合金试样溶解时也普遍存在。比如，含铌钼铬钴的钨基合金是另外一种难溶的合金。上述的难溶合金目前没有好的办法，因此很多检测单位拒绝接受这类样品的分析检测。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种溶解速度快，操作方便的难溶合金试样的快速溶解方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种难溶合金试样的快速溶解方法，准确称取一定量难溶合金待测试样，置于容器中，按比例加入一定量的试样溶解酸，然后将容器置于超声波装置中进行超声溶解。
[0006]所述难溶合金是指在加热下，无论使用何种单个酸或混合酸在至少I个小时以上，需要反复加酸且在加热下才能溶解的合金试样。
[0007]所述难溶合金是指在室温或加热下，无论使用何种单个酸或混合酸在一天内都不能完全溶解的合金试样。
[0008]所述难溶合金是指难溶镍基高温合金或难溶钴基高温合金。
[0009]当合金样品中不含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸是指盐酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、硫酸中的一种或几种的混合酸。
[0010]当合金样品中含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸选用盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种，与氢氟酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种所构成的混合酸。
[0011]溶解试样时的温度在室温到100°C之间。
[0012]优选，溶解试样时的温度在40— 90°C。
[0013]所述超声波的频率在20— 500kHz之间，所述超声功率在20-500瓦。
[0014]优选，所述超声波的频率在20-59kHz之间；所述超声功率在70-300瓦。
[0015]本发明的有益效果是:溶解速度快，操作方便，试剂成本低，没有环境污染。
【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0017]本发明的难溶合金试样的快速溶解方法，准确称取一定量难溶合金待测试样，置于容器中，按比例加入一定量的试样溶解酸，然后将容器置于超声波装置中进行超声溶解。
[0018]所述难溶合金是指在加热下，无论使用何种单个酸或混合酸在至少I个小时以上，需要反复加酸且在加热下才能溶解的合金试样。
[0019]所述难溶合金是指在室温或加热下，无论使用何种单个酸或混合酸在一天内都不能完全溶解的合金试样。
[0020]所述难溶合金是指难溶镍基高温合金或难溶钴基高温合金。
[0021]当合金样品中不含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸是指盐酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、硫酸中的一种或几种的混合酸。优选盐酸硝酸混合酸，其体积比为盐酸:硝酸=99:1?5:95，优选2:1?8:1，更优选使用王水。
[0022]当合金样品中含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸选用盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种，与氢氟酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种所构成的混合酸。优选盐酸、硝酸、氢氟酸、柠檬酸组成的混合酸。或盐酸、硝酸、氢氟酸及或酒石酸的混合酸。其酸的比例可参考下列相关文献:(I)《钢铁及合金化学分析方法》；(2)GB/T8638《镍基合金粉化学分析法》；(3)光谱学与光谱分析(J)，2003年，23卷第六期(1174-1176页);(4)分析试验室〔J〕，2009 年，28 卷增刊；冶金分析(J) ,2010, 30(8):58-61
[0023]溶解试样时的温度在室温到100°C之间。优选，溶解试样时的温度在40— 90°C。
[0024]所述超声波的频率在20—500kHz之间，优选20_59kHz，更优选40kHz ;所述超声功率在20-500瓦，优选70-300瓦，更优选150-250瓦。
[0025]本发明的混合酸的用量可参考(但不限于)如下配比:
[0026](I) 10-30毫升的盐酸与硝酸的混合酸，体积比为盐酸:硝酸=99:1?5:95，优选2:1 ?8:1 ;
[0027](I) 10-30毫升，体积比与(I)相同的盐酸与硝酸的混合酸:氢氟酸0.5毫升一 5毫升:2-10毫升20% (w/V，下同)柠檬酸(或酒石酸)；
[0028](2) 10-30毫升，体积比与(I)相同的盐酸与硝酸的混合酸:氢氟酸0.5毫升一 5毫升;
[0029](3) 10-20晕升的硫酸:氢氟酸0.5晕升一5晕升:2_10晕升20%梓檬酸(或酒石酸)；
[0030](4) 10-30毫升的硫酸、硝酸混合酸:氢氟酸0.5毫升一5毫升:2_10毫升20%柠檬酸(或酒石酸)；
[0031](5) 10-30晕升的硫酸:氢氟酸0.5晕升一5晕升:2_10晕升20%梓檬酸(或酒石酸)；
[0032]下面几个优选实施例是本发明的代表实验，其目的在于使本领域内的技术人员能够按照本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围。除另有说明外，下述的百分比为体积比。
[0033]实施例1
[0034]试验样品为不含W、Nb元素的镍基高温合金试样，0.1克，牌号为N08810。选用浓王水(盐酸:硝酸=3:1)10毫升或稀王水(50% )30毫升，在40kHz，150瓦，80°C的超声条件下，超声溶解30分钟即可完全溶解。
[0035]实施例2
[0036]试验样品为含Nb元素的镍基高温合金试样，0.15克，牌号为ERNiCrMo-3。选用浓王水(盐酸:硝酸=3:1)或稀王水(50% )，然后加5毫升氢氟酸，在40kHz, 100瓦，40°C的超声条件下，超声溶解30分钟即可完全溶解。
[0037]实施例3
[0038]试验样品为不含W、Nb兀素的镍基高温合金试样，0.1克，牌号为N10665。选用浓王水(盐酸:硝酸=3:1) 15晕升或稀王水(50% ) 25晕升，然后加5晕升氢氟酸。在40kHz, 200瓦，60°C的超声条件下，超声溶解15分钟即可完全溶解。实施例4
[0039]试验样品为含W元素的镍基高温合金试样，0.1克，牌号为N10276。选用浓王水(盐酸:硝酸=3:1)15毫升或稀王水(50% )30毫升，然后加5毫升氢氟酸，10%的柠檬酸5毫升.在40kHz，150瓦，80°C的超声条件下，超声溶解10分钟即可完全溶解。
[0040]实施例5
[0041]试验样品为不含W、Nb元素的镍基高温合金试样，0.1克，牌号为N08810。选用(盐酸:硫酸:=3:1) 10毫升或稀王水(50% )30毫升与5毫升硫酸的混合酸，，在40kHz，150瓦，80°C的超声条件下，超声溶解30分钟即可完全溶解
[0042]实施例6
[0043]试验样品为含W元素的镍基高温合金试样，牌号为N10276。选用(盐酸:硝酸:氢氟酸=3:1:1) 10晕升或稀王水(50% ) 30晕升与2晕升氢氟酸的混合酸，在40kHz, 250瓦，40°C的超声条件下，超声溶解30分钟即可完全溶解。
[0044]实施例7
[0045]准确称取不含钨、铌、钽和锆的难溶镍基合金样品碎肩0.1克于玻璃烧杯中，加入王水10毫升，于室温下在频率40kHz，功率150瓦，容积为2升的超声清洗器的水槽中超声溶解40分钟，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品无论使用何种溶剂，在室温下都不能完全的溶解。使用本发明溶解后的样品中元素镍、铬、钼等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合。
[0046]实施例8
[0047]准确称取含钨、铌的难溶镍基合金样品碎肩0.2克于玻璃烧杯中，加入王水15毫升，氢氟酸2毫升。在频率40kHz功率100瓦，容积为I升的超声清洗器中，于50°C的水温下在超声水槽中超声溶解30分钟，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品无论使用何种溶剂何种温度都不能完全溶解。使用本发明溶解后的样品中元素镍、铬、钼、钴和铌等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合。
[0048]实施例9
[0049]准确称取含钨、铌难溶钴基合金样品碎肩0.1克于玻璃烧杯中，加入王水15毫升，氢氟酸I毫升，20%柠檬酸5毫升。于80°C下在超声水槽中超声溶解15分钟(频率40kHz、超声功率200瓦)，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品无论使用何种溶剂何种温度都不能完全溶解。使用本发明溶解后的样品中元素镍、铬、钼、钴和铌等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合。
[0050]实施例10
[0051]准确称取含钨不含铌的难溶镍基合金样品碎肩0.1克于玻璃烧杯中，加入盐酸6毫升，硝酸2毫升，20%柠檬酸5毫升，于60°C下在超声水槽中超声溶解20分钟(频率40kHz、超声功率150瓦)，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品无论使用何种溶剂何种温度都不能完全溶解。使用本发明溶解后的样品中元素镍、铬、钼、钴和钨等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合。
[0052]实施例11
[0053]准确称取含钨和铌的难溶镍基合金样品碎肩0.2克于玻璃烧杯中，加入盐酸12毫升，硝酸2毫升，氢氟酸3毫升，酒石酸2克，于50°C下在超声水槽中超声溶解30分钟(频率40kHz、超声功率200W)，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品无论使用何种溶剂何种温度都不能完全溶解。使用本发明溶解后的样品中元素镍、铬、钼、钴、铌和钨等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合
[0054]实施例12
[0055]称取0.1克难溶镍基合金(含钨和铌)样品于10mL聚四氟乙烯烧杯中，加人盐酸15mL，硝酸5mL，氢氟酸ImL, 20%柠檬酸溶液5mL，于70°C下在超声水槽中超声溶解20分钟(超声功率100瓦，频率40kHz)，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品无论使用何种溶剂何种温度都不能完全溶解。使用本发明溶解后的样品中元素镍、铬、钼、钴、铌和钨等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合。
[0056]实施例13
[0057]不含钨和铌的难溶钴基或钴基合金样品溶解:将试料0.1克置于10mL玻璃烧杯中，加入5mLHN03，2mLH2S04，水5毫升。然后于40 °C下在超声水槽中超声溶解15分钟(频率40kHz、超声功率200瓦)，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品需要在加热条件下反复加盐酸和硝酸才能能完全溶解，且需要3小时。使用本发明溶解后的样品中元素镍和铬等元素的测定值与厂家给定的结果有很好的符合。
[0058]实施例14
[0059]不含钨和铌的难溶钴基或钴基合金样品溶解:将试料0.1克置于10mL玻璃烧杯中，加入5mLHN03，ImLH3PO4,水5毫升。然后于40°C下在超声水槽中超声溶解15分钟(频率40kHz、超声功率200瓦)，即发现样品溶解。如果不使用超声溶解样品，则该样品需要在加热条件下反复加盐酸和硝酸才能能完全溶解，且需要3小时。使用本发明溶解后的样品中元素钴和镍等元素的测定值与标准给定的结果有很好的符合。
[0060]以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
【主权项】
1.一种难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，准确称取一定量难溶合金待测试样，置于容器中，按比例加入一定量的试样溶解酸，然后将容器置于超声波装置中进行超声溶解。2.根据权利要求1所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，所述难溶合金是指在加热下，无论使用何种单个酸或混合酸在至少I个小时以上，需要反复加酸且在加热下才能溶解的合金试样。3.根据权利要求1所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，所述难溶合金是指在室温或加热下，无论使用何种单个酸或混合酸在一天内都不能完全溶解的合金试样。4.根据权利要求1所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，所述难溶合金是指难溶镍基高温合金或难溶钴基高温合金。5.根据权利要求1所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，当合金样品中不含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸是指盐酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、硫酸中的一种或几种的混合酸。6.根据权利要求1所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，当合金样品中含铌、钽、锆、铪或钨时，所述试样溶解酸选用盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种，与氢氟酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种所构成的混合酸。7.根据权利要求1所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，溶解试样时的温度在室温到100°C之间。8.根据权利要求7所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，溶解试样时的温度在40— 90°C。9.根据权利要求1-8任一项所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，所述超声波的频率在20— 500kHz之间，所述超声功率在20-500瓦。10.根据权利要求9所述的难溶合金试样的快速溶解方法，其特征在于，所述超声波的频率在20-59kHz之间；所述超声功率在70-300瓦。
【文档编号】G01N1/28GK105987835SQ201510066688
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月9日
【发明人】郑子行, 崔伟, 梁丽, 田海义, 段旭川, 孟洋, 李学敬, 宋长宝
【申请人】天津大桥焊材集团有限公司