[发明专利]一种测定K25铬基高温合金中钛钒钨锰硅的分析方法

摘要

本发明属于新材料合金元素分析技术，涉及一种测定K25铬基高温合金中钛钒钨锰硅的分析方法。分析步骤如下：称取试样；制备试样溶液；制备校准溶液；测量试样溶液中钛钒钨锰硅的浓度；计算测量结果，得到钛钒钨锰硅的含量。本发明提出了一种分析灵敏高、操作简便、分析周期短、效率高的测定K25铬基高温合金中钛钒钨锰硅含量的ICP-AES方法，应用前景广泛，可以满足高温合金的工程化应用，满足科研和生产对材料质量控制的要求，减低产品报废率、节约研制和生产成本。

主权项

1.一种测定K25铬基高温合金中钛钒钨锰硅的分析方法，其特征在于：采用电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：高频频率：40.68MHz；入射功率：0.95～1.1Kw；反射功率：＜15W；冷却气流量：12～20L/min；护套气流量：0.1～0.6L/min；样品提升量：1.0～1.5ml/min；积分时间：1～10s；元素分析线：钛334.941nm；钒292.402nm；钨207.911nm；锰257.610nm；硅288.158nm或251.611nm；内标元素钇371.029nm （1）在测定过程中所使用的试剂如下： （1.1）盐酸，ρ1.19g/mL；优级纯； （1.2）硝酸，ρ1.42g/mL；优级纯； （1.3）硫酸，ρ1.84g/mL；优级纯； （1.4）氢氟酸，ρ1.15g/mL，优级纯； （1.5）硫酸，1+1； （1.6）硝酸，1+1； （1.7）硫酸铵：固体； （1.8）王水：三体积盐酸和一体积硝酸混合； （1.9）氢氧化钠溶液：200g/L； （1.10）柠檬酸，200g/L； （1.11）氢氧化钠溶液：400g/L； （1.12）钛标准溶液Ⅰ：称取于950℃灼烧至恒重的光谱纯二氧化钛1.6686g，置于400mL烧杯中，加入10g硫酸铵、加入上述(1.4)硫酸50mL，盖上表面皿，于高温处加热至冒硫酸烟，直至获得澄清溶液为止。冷却至室温，移入盛有500mL水的烧杯中，稍冷，移入1000mL容量瓶，冷却至室温后，用水稀释至刻度，摇匀，得到1.00mg/mL的钛标准溶液Ⅰ； （1.13）钛标准溶液Ⅱ：移取20.00mL钛标准溶液Ⅰ置于200mL容量瓶中，补加上述（1.4）硫酸40mL，稀释至刻度，摇匀，得到浓度为0.10mg/mL的钛标准溶液Ⅱ； （1.14）钒标准溶液Ⅰ：称取质量分数不小于99.9%的1.0000g纯钒于200mL烧杯中，用10mL王水经加热溶解后，加入上述(1.4)硫酸20mL，加热蒸发至冒硫 酸烟，稍冷，加入50mL水，加热溶解盐类，冷却至室温后，移入1000mL容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，得到1.00mg/mL钒标准溶液Ⅰ； （1.15）钒标准溶液Ⅱ：移取20.00mL钒标准溶液Ⅰ置于200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。得到浓度为0.10mg/mL的钒标准溶液Ⅱ； （1.16）钨标准溶液Ⅰ：称取预先在800℃灼烧30min的0.6305g光谱纯的三氧化钨，置于铂皿中，加入10mL～15mL氢氧化钠溶液，加热溶解。冷却至室温，移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀后，再移入干燥的塑料瓶内贮存，得到1.00mg/mL的钨标准溶液Ⅰ： （1.17）钨标准溶液Ⅱ：移取20.00mL钨标准溶液Ⅰ置于200mL塑料容量瓶中，补加10mL盐酸，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为0.10mg/mL的钨标准溶液Ⅱ； （1.18）锰标准溶液Ⅰ：称取0.1000g；＞99.99%且预处理过的纯锰，置于250mL烧杯中，加入上述（1.4）硝酸10mL，加热至锰完全溶解，煮沸驱尽氮的氧化物，冷却至室温后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得到0.10mg/mL的锰标准溶液Ⅰ； 锰的处理方法：将纯锰放入上述（1.4）硫酸中，加热清洗，待表面氧化锰（棕褐色）洗净后取出，立即用蒸馏水反复洗涤，再放入无水乙醇中洗4-5次，取出，放在干燥器中干燥后，方可使用； （1.19）锰标准溶液Ⅱ：移取20.00mL锰标准溶液Ⅰ置于200mL容量瓶中，补加10mL盐酸，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为0.10mg/mL的锰标准溶液Ⅱ； （1.20）硅标准溶液Ⅰ：称取12.12g硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)置于500mL烧杯中，加入300mL水、40mL氢氧化钠溶液，加热煮沸数分钟。冷却至室温，过滤于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。立即移入干燥塑料瓶中贮存，得到浓度约为1mg/mL的硅标准溶液Ⅰ； 移取50.00mL三份上述溶液，用重量法平行进行标定得到硅标准溶液Ⅰ的准确浓度。 （1.21）硅标准溶液Ⅱ：移取20.00mL硅标准溶液Ⅰ置于200mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度约为0.10mg/mL（依据硅标准溶液Ⅰ而定）的硅标准溶液Ⅱ； （1.22）硅标准溶液Ⅲ：移取10.00mL硅标准溶液Ⅰ置于1000mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度约为0.01mg/mL（依据硅标准溶液Ⅰ而定）的硅标准溶液Ⅲ； （1.23）镍基体溶液：称取5.000g金属镍；＞99.99％的纯金属置于300mL烧杯中，加入上述(1.2)硝酸30mL，加热溶解，冷却，移入的500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为10.0mg/mL的镍基体溶液； (1.24)铬基体溶液：称取14.1445g预先经150℃烘1h，并于干燥器中冷却至室温的基准重铬酸钾置于300mL烧杯中，用适量水溶解，移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为10.0mg/mL的铬基体溶液； （1.25）钇内标溶液，0.2mg/mL；称取0.1270g，＞99.95%氧化钇，置于250mL烧杯中，加入10mL去离子水、10mL盐酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，补加10mL盐酸，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为0.2mg/mL的钇内标溶液； （2）取样和制样；分析用的试样按照HB/Z205的要求进行取样和制样； （3）分析前准备 共存元素干扰，铬60毫克、镍40毫克； （4）分析步骤如下： （4.1）试样：称取0.10g试样，精确到0.0001g； （4.2）空白试验溶液：随同试样做空白试验溶液若干； （4.3）制备试样溶液： 试样溶液制备的方法为如下之一： 第一种试样制备方法:将分析步骤（4.1）的试样置于50mL微波消解管中，加入0.5mL～2mL水、2mL～5mL盐酸、1mL～3mL硝酸（1.2）、2滴～8滴氢氟酸，常温下将酸反应后的气体赶出；将微波消解按表中条件进行设置；冷却至常温后，取出微波消解管放气，开盖子，移入100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，待测； 表1：微波消解条件 步骤 功率W 功率百分比% 温度爬升时间min 最终温度℃ 保持时间min 第一步 1200～1800 100 4～10 110～140 2～8 第二步 1200～1800 100 5～15 180～220 10～30 第二种试样制备方法:将分析步骤（4.1）的试样置于150mL烯烧杯中，加入盐酸10mL～20mL、加入上述（1.2）的硝酸3mL～5mL，氢氟酸0.5mL-1.5mL，在水浴锅中加热，水浴锅温度设定在40℃-60℃之间，加热至试样完全溶解，取下稍冷，吹水，冷却试液至室温；移入预先已准确加入2.00mL钇内标溶液的100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀； （4.4）制备校准溶液； 校准溶液的制备可以有如下两种方法之一； （4.4.1）工作曲线合成法：按表2体积移取钛、钒、钨、锰、硅标准溶液，置于一组100mL容量瓶中，准确加入2.00mL钇内标溶液，加入与试样主要成分含量相近的铬基体溶液6.0mL、镍基体溶液4.0mL，转入分析步骤（4.2）的空白试验溶液，用水稀释至刻度，摇匀； 表2：工作曲线配置表 （4.4.2）标准物质合成法 （4.4.2.1）制备低标溶液；按被测K25铬基高温合金主要化学成分配制低标溶液如下；将分析步骤（4.2）的空白试验溶液移入预先已准确加入2.00mL钇内标溶液的100mL塑料容量瓶中，加入与试样主要成分含量相近的铬基体溶液6.0mL、镍基体溶液4.0mL，用水稀至刻度，摇匀，作为低标溶液； （4.4.2.2）制备标准点溶液；选定2个以上与试样相近牌号的铬基高温合金标准物质，按(4.3)试样溶液的制备步骤进行试样前处理，作为标准点溶液。如果选定作为标准点的标准物质某元素含量范围低于待测试样含量，可定容前在该标准物 质中加入适当的该元素标准溶液作为标准点溶液； （4.5）测量试样溶液中钛、钒、钨、锰、硅的浓度；按电感耦合等离子体原子发射光谱仪选定的工作条件，以钇为内标元素，对仪器进行标准化，标准化采用低标溶液标准点S0和高标溶液标准点S5做工作曲线，然后，测量试样溶液中钛、钒、钨、锰、硅的浓度； （5）计算测量结果，得到钛、钒、钨、锰、硅的含量； 按下式计算待测元素的百分含量： 式中：w——试液中钛、钒、钨、锰、硅元素的百分含量，单位：%； ρ——试液中钛、钒、钨、锰、硅元素的质量浓度，单位：μg/mL； V——测量时试液体积，单位：mL； m——试样质量，单位：g。