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专利名称：一种钒铝合金中硅含量的检测方法
技术领域：
本发明涉及化学分析技术领域，更具体地讲，涉及一种检测钒铝合金中硅含量的方法。
背景技术：
钒铝合金是一种广泛应用于航空航天和军事工业的高级合金材料，同时也用作钛合金、高温合金及某些特殊合金的添加剂。国家标准GB5063-85对钒铝合金中包括硅在内的四种杂质含量做了限定，其中硅含量需小于或等于0.3wt%。目前，尚未发现针对钒铝合金中硅含量测定的相关报道，而其他物料中硅的测定方法除常用的亚铁还原-硅钼蓝分光光度法、二氧化硅重量法、氟硅酸钾-碱滴定法等，还包括利用电感耦合等离子体质谱仪 (ICP)和X射线荧光分析仪进行硅含量分析检测的方法；而在常规的分光光度法中，溶液中大量钒的存在会干扰对硅含量的测定，重量法和滴定法属于常量分析不适于低含量分析， ICP和荧光分别面临无相应校准曲线和无用于校准的标准物质的难题，均不能满足钒铝合金中硅含量测定需要。
目前，通过对相关文献的检索和相关标准的查阅，均未发现有关于钒铝合金中硅含量测定的相关报道。发明内容
本发明的目的为对钒铝合金中硅含量提供一种灵敏度高、重现性好、操作简便易行的检测方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种钒铝合金中硅含量的检测方法，所述方法包括以下步骤1)建立硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线；幻用盐酸和硝酸分解待测样品，向待测液中加入亚硫酸钠将溶液还原成蓝色，冷却，定容于标准容量瓶中，从标准容量瓶中分取一定量待测液两份，一份做显色液，一份做参比液；；3)显色液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的钼酸铵，生成硅钼黄杂多酸，然后加入过量的草硫混酸，立即加入过量的硫酸亚铁铵将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度；4)参比液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的草硫混酸、钼酸铵和硫酸亚铁铵并稀释至刻度力)于分光光度计680nm处测定吸光度，根据显色液所得的吸光度值查工作曲线，换算出钒铝合金中的硅含量。
在根据本发明的实施例中，步骤1)可包括以下步骤分别吸取不同体积的 0. 02mg/mL的二氧化硅标准溶液至标准容量瓶中，分别加入钒标准溶液做基底，加入亚硫酸钠还原，按步骤3)进行，以零浓度为参比测定吸光度，绘制硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线。
优选地，步骤1)可包括以下步骤分别吸取0. 02mg/mL的二氧化硅标准溶液 0. 00mL、l. 00mL、2. 00mL、3. 00mL、4. 00mL、5. 00mL、6. OOmL 禾口 7. OOmL 至 IOOmL 容量瓶中，分别加入IOmL的2. Omg/L的钒标准溶液做基底，加入浓度为IOwt %的亚硫酸钠IOmL进行还原，加入过量的浓度为5wt%的钼酸铵5mL，放置10-30min，加入草硫混酸15mL，立即加入硫酸亚铁铵10mL，稀释至刻度，摇勻，静置后在660 700nm波长处以零浓度为参比测定其吸光度，以吸光度为纵坐标，硅含量为横坐标作出硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线。
在根据本发明的实施例中，步骤幻可包括以下步骤称取一定量的钒铝合金样品，加入硝酸和盐酸的混合酸2-10mL，溶解至样品完全溶解，然后，加入亚硫酸钠溶液 2-15mL后，加热待测液并保持微沸l-2min，将待测液中V5+还原成V4+。优选地，基于混合酸的总体积，硝酸的体积百分比为1 4%，盐酸体积比为0. 5 5%。
在根据本发明的实施例中，步骤幻可包括以下步骤准确称取0. 2000g钒铝合金样品，置于200mL容量瓶中，加少量蒸馏水润湿，用盐酸和硝酸的混合酸2-10mL分解试样至样品完全溶解，待样品分解完毕加水至体积IOOmL,趁热加入10wt%的亚硫酸钠10mL，加热煮沸Ι-aiiin至溶液为蓝色，冷却，将溶液转入200mL容量瓶中，稀释至刻度，分取一定量待测液两份至IOOmL容量瓶中，一份做显色液，一份做参比液。
在根据本发明的实施例中，步骤；3)可包括以下步骤用盐酸将溶液显色酸度调节至PH值为0. 1 0. 6，加入过量的5wt%的钼酸铵5mL，放置15_20min，加入草硫混酸15mL， 立即加入2wt%的硫酸亚铁铵10mL，将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度200mL。
在根据本发明的实施例中，步骤4)可包括以下步骤用盐酸将溶液显色酸度调节至PH值为0. 1 0. 6，加入草硫混酸15mL，5wt%的钼酸铵5mL和硫酸亚铁铵10mL，并稀释至刻度200mL。


通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中
图1示出了硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线。
具体实施方式
本发明通过对钒铝合金试样的特性分析，在样品分解时加入盐酸、硝酸进行分解， 样品分解完全且满足快速分析的需求；V5+为本发明中主要的干扰离子，向待测定液中加入亚硫酸钠可将V5+还原，从而消除其干扰。此外，除去V5+有助于提高吸光度测定的准确度， 进而提高硅含量测定的准确率。
根据本发明示例性实施例的用于检测钒铝合金中的硅含量的方法包括下述步骤
1)建立硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线；
2)用盐酸和硝酸分解钒铝合金的待测样品，向待测液中加入亚硫酸钠将溶液还原成蓝色，冷却，定容于标准容量瓶中；从标准容量瓶中分取一定量待测液两份，一份做显色液，一份做参比液；
3)显色液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的钼酸铵，放置5-30min，生成硅钼黄杂多酸(硅钼黄杂多酸为正硅酸和钼酸铵的反应产物)；然后加入草硫混酸(即，草酸和硫酸的混合酸)，立即加入硫酸亚铁铵将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度200mL，其中，加入草硫混酸的目的在于，草酸消除铁元素干扰，硫酸提高显色酸度，消除磷元素和砷元素干扰；
4)参比液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的草硫混酸、钼酸铵和硫酸亚铁铵并稀释至刻度200mL ；
5)于分光光度计680nm处测定显色液吸光度，根据显色液所得的吸光度值查硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线，换算出钒铝合金中硅含量，其中，在利用分光光度计测定显色液吸光度时，用参比液调节分光光度计的零点。
具体地讲，上述步骤1)的具体操作为分别吸取不同体积的0. 02mg/mL的二氧化硅标准溶液至标准容量瓶中，分别加入钒标准溶液做基底，加入亚硫酸钠还原，按步骤3) 进行，以零浓度为参比测定吸光度，绘制硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线。
上述步骤2、的具体操作为称取一定量的钒铝合金样品，加入硝酸和盐酸的混合酸2-10mL，溶解至样品完全溶解。其中，基于混合酸的总体积，硝酸的体积百分比为1 4%，盐酸体积比为0.5 5%。然后，在步骤2)中加入亚硫酸钠溶液2-15mL后，加热待测液并保持微沸l-2min，将待测液中V5+还原成V4+。
在上述步骤幻和4)中，在加入钼酸铵前，用盐酸将溶液显色酸度调节至pH值为 0. 1 0. 6。
在上述步骤幻中，加入钼酸铵后放置时间为5-30min，或者采取沸水浴方式，水浴 IOs 5min。然后，加入草硫混酸溶液8_30mL后立即加入硫酸亚铁铵8_25mL。
下面，将更具体地描述根据本发明示例性实施例的用于检测钒铝合金中的硅含量的方法。
步骤1)绘制硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线
分别吸取0. 02mg/mL 的二氧化硅标准溶液 0. OOmL, 1. OOmL,2. OOmL,3. OOmL, 4. OOmL,5. OOmL,6. OOmL和7. OOmL至IOOmL容量瓶中，分别加入IOmL钒标准溶液(五氧化二钒溶液)(2.0mg/L)做基底，加入亚硫酸钠(IOwt^ )10mL还原，加入过量的钼酸铵 (5wt % ) 5mL,放置10-30min，加入草硫混酸(0. 5g草酸溶解于IOOmLlOwt %的硫酸溶液中)15mL，立即加入2wt%的硫酸亚铁铵10mL，稀释至刻度，摇勻，静置后在660 700nm波长处以零浓度(加入二氧化硅标准溶液0. OOmL)为参比测定其吸光度。以吸光度为纵坐标，硅含量为横坐标作出硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线，参见图1。从图1可得，硅浓度-吸光度标准曲线y = 4. 4821x, R2 = 0. 9997符合试验要求。
步骤2)
准确称取0. 2000g钒铝合金样品，置于200mL容量瓶中，加少量蒸馏水润湿，用盐酸和硝酸的混合酸2-10mL分解试样至样品完全溶解，其中，基于混合酸的总体积，硝酸的体积百分比为1 4%，盐酸体积比为0. 5 5% (例如，IOOmL混合酸中含浓盐酸lmL，浓硝酸ImL)。待样品分解完毕加水至体积IOOmL,趁热加入亚硫酸钠(IOwt % ) 10mL，加热煮沸Ι-aiiin至溶液为蓝色，即，将待测液中V5+还原成V4+。冷却，将溶液转入200mL容量瓶中， 稀释至刻度。从容量瓶中分取一定量待测液两份至IOOmL容量瓶中，一份做显色液，一份做参比液，于分光光度计680nm处测定吸光度。
步骤幻显色液的配置
将溶液调节至显色酸度，加入过量的钼酸铵(5wt% )5mL，放置15-20min，加入草硫混酸15mL，立即加入2wt%的硫酸亚铁铵10mL，将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度200mL。
步骤4)参比液的配置
参比液将溶液调节至显色酸度，加入草硫混酸15mL，钼酸铵(5wt% ) 5mL和硫酸亚铁铵IOmL并稀释至刻度200mL。与显色液配置过程中先后加入钼酸铵、草硫混酸和硫酸亚铁铵以生成硅钼蓝杂多酸的步骤不同，在参比液的配置中，先后加入的顺序为草硫混酸、 钼酸铵和硫酸亚铁铵，不形成硅钼蓝杂多酸。
步骤5)
于分光光度计680nm处测定各显色液吸光度，根据显色液所得的吸光度值查硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线，换算出钒铝合金中的硅含量。
分别称取钒铝合金样品4份，加入不同量的硅标准溶液做加标回收试验，回收率结果如下表1所示
表1回收率
加入硅量，mg测得硅量，mg回收硅量，mg回收率，％00. 6260. 51. 1220. 49699. 201. 001. 6301. 004100. 401. 502. 1201. 49499. 602. 002. 6151. 98999. 45
由上表可知，回收率在99. 2-100. 4之间，方法准确可靠，符合分析方法要求。
操作过程中使用寻常设备，分解过程合理有效既未引入干扰物质，也未造成试样损失，测量方法准确可靠，能满足钒铝合金中硅含量测定分析要求。
尽管已经参照本发明具体示出和描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此。 在不脱离由权利要求限定的本发明的精神或范围的情况下，可以在细节和形式上作出各种修改。
权利要求
1.一种钒铝合金中硅含量的检测方法，所述方法包括以下步骤1)建立硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线；2)用盐酸和硝酸分解待测样品，向待测液中加入亚硫酸钠将溶液还原成蓝色，冷却， 定容于标准容量瓶中，从标准容量瓶中分取一定量待测液两份，一份做显色液，一份做参比液；3)显色液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的钼酸铵，生成硅钼黄杂多酸，然后加入过量的草硫混酸，立即加入过量的硫酸亚铁铵将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度；4)参比液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的草硫混酸、钼酸铵和硫酸亚铁铵并稀释至刻度；5)于分光光度计680nm处测定吸光度，根据显色液所得的吸光度值查工作曲线，换算出钒铝合金中的硅含量。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，步骤1)包括以下步骤分别吸取不同体积的0. 02mg/mL的二氧化硅标准溶液至标准容量瓶中，分别加入钒标准溶液做基底，加入亚硫酸钠还原，按步骤幻进行，以零浓度为参比测定吸光度，绘制硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其中，步骤1)包括以下步骤分别吸取0.02mg/mL 的二氧化硅标准溶液 0. OOmLU. OOmL,2. OOmL,3. OOmL,4. OOmL,5. OOmL,6. OOmL 和 7. OOmL 至 IOOmL容量瓶中，分别加入IOmL的2. Omg/L的钒标准溶液做基底，加入浓度为IOwt %的亚硫酸钠IOmL进行还原，加入过量的浓度为5wt%的钼酸铵5mL，放置10-30min，加入草硫混酸15mL，立即加入硫酸亚铁铵10mL，稀释至刻度，摇勻，静置后在660 700nm波长处以零浓度为参比测定其吸光度，以吸光度为纵坐标，硅含量为横坐标作出硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其中，步骤幻包括以下步骤称取一定量的钒铝合金样品，加入硝酸和盐酸的混合酸2-10mL，溶解至样品完全溶解，然后，加入亚硫酸钠溶液2-15mL后，加热待测液并保持微沸Ι-aiiin，将待测液中V5+还原成V4+。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其中，基于混合酸的总体积，硝酸的体积百分比为 1 4%，盐酸体积比为0. 5 5%。
6.根据权利要求4或5所述的检测方法，其中，步骤幻包括以下步骤准确称取 0. 2000g钒铝合金样品，置于200mL容量瓶中，加少量蒸馏水润湿，用盐酸和硝酸的混合酸 2-10mL分解试样至样品完全溶解，待样品分解完毕加水至体积IOOmL,趁热加入10wt%的亚硫酸钠10mL，加热煮沸Ι-aiiin至溶液为蓝色，冷却，将溶液转入200mL容量瓶中，稀释至刻度，分取一定量待测液两份至IOOmL容量瓶中，一份做显色液，一份做参比液。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其中，步骤幻包括以下步骤用盐酸将溶液显色酸度调节至PH值为0. 1 0. 6，加入过量的5wt%的钼酸铵5mL，放置15-20min，加入草硫混酸15mL，立即加入2wt%的硫酸亚铁铵10mL，将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度200mL。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其中，步骤4)包括以下步骤用盐酸将溶液显色酸度调节至PH值为0. 1 0. 6，加入草硫混酸15mL，5wt%的钼酸铵5mL和硫酸亚铁铵10mL，并稀释至刻度200mL。
全文摘要
本发明提供了一种钒铝合金中硅含量的检测方法，所述方法包括以下步骤建立硅标准溶液浓度-吸光度工作曲线；用盐酸和硝酸分解待测样品；向待测液中加入亚硫酸钠将溶液还原成蓝色，冷却，定容于标准容量瓶中；从标准容量瓶中分取一定量待测液两份，一份做显色液，一份做参比液；显色液，将溶液调节至显色酸度，加入过量的钼酸铵，放置5-30min，生成硅钼黄杂多酸，然后加入草硫混酸，立即加入硫酸亚铁铵将反应生成的硅钼黄杂多酸还原成硅钼蓝杂多酸，稀释至刻度；参比液，将溶液调节至显色酸度，加入草硫混酸、钼酸铵和硫酸亚铁铵并稀释至刻度；于分光光度计680nm处测定吸光度，根据显色液所得的吸光度值查工作曲线，换算出钒铝合金中的硅含量。
文档编号G01N21/31GK102495008SQ20111036108
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者周礼仙, 苏洋, 郑小敏 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司