金屬材料分析

PAGEPAGE1第四章金屬材料分析教學(xué)目的：1、了解金屬材料的種類；鋼鐵的區(qū)別。2、掌握鋼鐵中C、Mn、Si、S、P五大元素的分析測定，以及有色金屬及合金分析。教學(xué)重點(diǎn)：鋼鐵中C、S、Mn的測定，銅合金及鋁合金的測定教學(xué)難點(diǎn)：C、S、Mn、P的測定教學(xué)課時(shí)：8學(xué)時(shí)參考書：謝治民，易兵編《工業(yè)分析》化學(xué)工業(yè)出版社2009.3李廣超編《工業(yè)分析》化學(xué)工業(yè)出版社2007.6§4.1鋼鐵分析§4.2有色金屬及合金分析§4.1鋼鐵分析一、概述鋼鐵是鐵和碳的合金，其化學(xué)成分中大多數(shù)元素是鐵，還含有碳、硅、錳、磷、硫等元素。1、鋼的生產(chǎn)過程鐵礦石和焦炭（還原劑及燃料）、石灰石（造渣材料）按一定比例配合，經(jīng)過高溫煅燒、冶煉，則鐵礦石被焦炭還原，生成粗制的鐵，稱生鐵。2Fe2O3+3C→4Fe+3CO2↑CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑鐵礦石主要是含有以硅酸鹽狀態(tài)存在的其他金屬或非金屬雜質(zhì)的氧化鐵，經(jīng)冶煉大部分雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成爐渣，分離除去，有少量雜質(zhì)C、Mn、Si、S、P等殘存在生鐵中。生鐵是碳含量>2%的鐵碳合金，C2.5～4%、Mn0.5～6%、Si0.5～3%、S、P少量。如果將生鐵與其他輔助材料配合，進(jìn)一步冶煉，則雜質(zhì)被進(jìn)一步氧化除去，同時(shí)控制含碳量降至一定限度，硅錳等元素含量很低，硫磷等雜質(zhì)降至0.05%以下，則成為鐵及碳的合金碳素鋼。2、鋼（含碳量<2%）的分類鋼鐵按照化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼（特種鋼）。碳素鋼根據(jù)其含碳量不同又可分為工業(yè)純鐵、低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。合金鋼則根據(jù)合金元素含量的高低分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。適當(dāng)提高鋼中Si或Mn含量，或加入一定量的Ni，Cr，W，Mo，V，Ti等金屬，成為特種鋼（鐵合金或合金鋼）。3、各元素在鋼中的形態(tài)和作用（1）碳碳是鋼鐵的主要成分之一，它直接影響著鋼鐵的性能。碳是區(qū)別鐵與鋼，決定鋼號、品級的主要標(biāo)志。碳是對鋼性能起決定作用的元素。碳在鋼中可作為硬化劑和加強(qiáng)劑，正是由于碳的存在，才能用熱處理的方法來調(diào)節(jié)和改善其機(jī)械性能。碳在鋼鐵中以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形態(tài)存在。碳的存在狀態(tài)對鋼鐵的性能有一定影響。如灰口生鐵，石墨C多，剖面呈灰色，軟而韌；而白口生鐵，化合物C多，硬而脆，難于加工，主要用于煉鋼。（2）硅硅在鋼鐵中主要以硅化物FeSi、MnSi、FeMnSi存在，在高硅鋼中，一部分以SiC存在，也有時(shí)形成固熔體或硅酸鹽。硅能增強(qiáng)鋼的硬度、彈性及強(qiáng)度，提高抗氧化能力及耐酸性，促使C以游離態(tài)石墨狀態(tài)存在，使鋼富于流動(dòng)性，易于鑄造。一般生鐵或碳素鋼Si含量<1%；電器用硅鋼Si含量可達(dá)4%；特殊用途的硅鐵、硅鋼等合金，Si含量高達(dá)12～14%。（3）錳鋼鐵中主要以MnS狀態(tài)存在，如S含量較低，過量的錳可能組成MnC、MnSi、FeMnSi等，成固熔體狀態(tài)存在。錳可以增強(qiáng)鋼的硬度，減弱延展性。生鐵Mn0.5%～6%錳鋼中Mn>0.8%；碳素鋼中為0.3～0.8%；而高錳鋼高達(dá)13%～14%。（4）硫硫在鋼鐵中主要以MnS或FeS狀態(tài)存在，使鋼產(chǎn)生“熱脆性”，因此硫是鋼鐵中的有害成分。（5）磷磷在鋼鐵中以Fe2P或Fe3P狀態(tài)存在，磷化鐵硬度較強(qiáng)，以至鋼鐵難于加工，并使鋼鐵產(chǎn)生“冷脆性”也是有害雜質(zhì)。然而，P的含量升高，鋼鐵的流動(dòng)性提高，使其易于鑄造并可避免在軋鋼時(shí)軋輥（gun）與壓件粘合。所以，特殊情況下常有意加入一定量P達(dá)此目的。4、鋼鐵試樣分解方法易溶于酸，不同類型的試樣有不同的分解方法。P161含鉻試樣不宜用硝酸（生成氧化膜），用鹽酸+H2O2；高碳鉻鐵宜用Na2O2熔融。二、碳的測定鋼鐵中總碳的測定方法有很多，但通常都是將試樣置于高溫氧氣流中燃燒，使之轉(zhuǎn)化為二氧化碳再用適當(dāng)方法測定。歸納起來可分為三大類：物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法。1、燃燒-氣體容積法(氣體容量法)燃燒-氣體容積法是目前國內(nèi)外廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。本法成本低，有較高的準(zhǔn)確度，測得結(jié)果是總碳量的絕對值。其缺點(diǎn)是要求有較熟練的操作技巧，分析時(shí)間較長，對低碳試樣測定誤差較大，適合測定C0.1%～5%。（1）方法原理試樣在1200～1300℃的高溫O2氣流中燃燒，鋼鐵中的碳被氧化生成CO2:C+O2=CO24Fe3C+13O2=4CO2+6Fe2O3Mn3C+3O2=CO2+Mn3FeS+5O2=Fe3O4+3SO23MnS+5O2=Mn3O4+3SO2脫硫：MnO2+SO2=MnSO4（因?yàn)镾O2干擾測定，會(huì)被KOH吸收）生成的CO2與過剩的O2經(jīng)導(dǎo)管引入量氣管，測定體積，然后通過裝有KOH溶液的吸收器，吸收其中的CO2：CO2十2KOH=K2CO3十H2O剩余的O2再返回量氣管中，根據(jù)吸收前后體積之差，得到CO2的體積，據(jù)此計(jì)算出試樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（2）主要試劑氫氧化鉀吸收劑溶液(400g/L)；除硫劑：活性二氧化錳(粒狀)或釩酸銀；酸性氯化鈉溶液（250g/L）（封閉液：先燃燒幾次高碳試樣以其產(chǎn)生的CO2飽和封閉溶液后才能開始分析試樣）；助熔劑：錫粒(或錫片)、銅、氧化銅、純鐵粉；高錳酸鉀溶液（40g/L）（除燃燒前O2中的雜質(zhì)）；甲基橙指示劑（加在封閉液中，呈淺紅色便于觀察及讀數(shù)，若溶液變黃則有堿進(jìn)入，應(yīng)更換溶液）。（3）分析步驟將爐溫升至1200～1250℃，檢查管路及活塞是否漏氣，裝置是否正常，燃燒標(biāo)準(zhǔn)樣品。稱取適量試樣置于瓷舟中，將適量助熔劑覆蓋于試樣上面，打開玻璃磨口塞，將瓷舟放入瓷管內(nèi)，用長鉤推至高溫處，立即塞緊磨口塞。預(yù)熱lmin，按照定碳儀操作規(guī)程操作，測定其讀數(shù)(體積或含量)。打開磨口塞，用長鉤將瓷舟拉出，即可進(jìn)行下一試樣分析。計(jì)算公式：A—溫度16℃，氣壓101.3KPa，每毫升CO2中含C質(zhì)量，g（當(dāng)用酸性水溶液作封閉液，A=0.0005000g；當(dāng)用氯化鈉酸性水溶液作封閉液，A=0.0005022gf—溫度、壓力校正系數(shù)（f=V‘/V），將實(shí)際測量條件下的體積V校正為特殊狀態(tài)下（即101.3Kpa、16℃）的體積V‘2、燃燒后非水滴定法P166試樣在1200～1300℃的高溫O2氣流中燃燒，生成的氣體經(jīng)過除硫管除去二氧化硫（SO2干擾測定），導(dǎo)入乙醇-乙醇胺介質(zhì)中，乙醇胺吸收CO2后生成2-羥基乙基胺甲酸，以百里酚酞-甲基紅為指示劑，用乙醇鉀滴定至溶液呈穩(wěn)定的藍(lán)色時(shí)即為終點(diǎn)。由于采用非水溶劑，將原來屬于弱酸強(qiáng)堿的中和反應(yīng)，相對變?yōu)閺?qiáng)酸強(qiáng)堿的中和反應(yīng)，使終點(diǎn)易于判斷。C2H5OH+KOH=C2H5OK+H2OCO2+NH2C2H4OH=HOC2H4HOC2H4NHCOOH+C2H5OK=C2H5OCOOK+NH2C2H4按質(zhì)子理論，酸或堿的強(qiáng)弱取決于給出或接受質(zhì)子傾向的大小。酸堿中和反應(yīng)是經(jīng)過溶劑而發(fā)生的質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程。CO2在水中為H2CO3弱酸，在有機(jī)溶劑中為HOC2H4NHCOOH強(qiáng)酸，堿滴定有突躍。有機(jī)堿，脂肪胺和雜環(huán)胺（吡啶）在水中為弱堿，而在冰乙酸中增強(qiáng)了他們的堿性，可被HClO4（冰乙酸溶液）滴定。三、硫的測定硫的測定方法很多。經(jīng)典的硫酸鋇重量法用于測定高硫試樣。燃燒—滴定法具有簡單、快速、準(zhǔn)確及適應(yīng)面廣的特點(diǎn)，被廣泛采用，它也是國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)方法。1、燃燒-碘酸鉀滴定法（1）原理將鋼鐵試樣于1250～1350℃的高溫下通氧燃燒，使硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，將生成的二氧化硫用淀粉溶液（含有碘化鉀和鹽酸）吸收，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺藍(lán)色為終點(diǎn):也可用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，但碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液比碘標(biāo)準(zhǔn)溶液穩(wěn)定，不易揮發(fā)分解，靈敏度高。或碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（碘酸鉀-碘化鉀配制），在酸性條件下產(chǎn)生I2。4FeS+O2=2Fe2O3+4SO23MnS+5O2=Mn3O4+3SO2SO2+H2O=H2SO3KIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2OH2SO3+I2+H2O=H2SO4+2HI或3H2SO3+KIO3=3H2SO4+KIKIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2O（2）測定步驟將爐溫升至1200～1350°C，檢查裝置是否正常，于定硫吸收杯中加入淀粉吸收液（硫小于0.01%用低硫吸收杯，加20mL吸收液；硫大于0.01%用高硫吸收杯，加60mL吸收液），以600～1500mL/min的流速通氧，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至淺藍(lán)色不褪，作為終點(diǎn)色澤，關(guān)閉氧氣。稱取適量試樣，置于瓷舟中，加入適量助熔劑，將瓷舟推至高溫處，預(yù)熱0.5～1.5min，通氧，控制氧速為1500～2000mL/min，燃燒后的混合氣體導(dǎo)入吸收杯中，使淀粉吸收液藍(lán)色開始消褪，立即用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定并使液面保持藍(lán)色，當(dāng)吸收液褪色緩慢時(shí)，滴定速度也相應(yīng)減饅，直至吸收液的色澤與原來的終點(diǎn)色澤相同即為終點(diǎn)。2、燃燒-酸堿滴定法P171采用雙氧水溶液作為吸收劑吸收二氧化硫，生成的H2SO3被氧化為H2SO4，然后用NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定生成的H2SO4，即可求出SO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。SO2+H2O=H2SO3H2SO3+H2O2=H2SO4+H2O本法克服了SO2在吸收器中逃逸的現(xiàn)象，對滴定速度沒有要求，尤其適合于碳硫的聯(lián)合測定。該法終點(diǎn)敏銳，操作方便；燃燒過程中即使有SO3產(chǎn)生也能被滴定，不影響測定結(jié)果。3、碳硫聯(lián)合測定P1721）燃燒碘量法定硫-氣體容量法定碳國產(chǎn)TP-CS3D型碳硫聯(lián)測分析儀2）燃燒碘量法定硫-非水滴定法定碳國產(chǎn)TP-CSA型碳硫聯(lián)合測定分析儀3）高頻引燃-紅外碳硫分析儀試樣經(jīng)高頻爐加熱，通氧氣燃燒，生成CO2和SO2，根據(jù)它們對紅外線的吸收程度與濃度的關(guān)系，計(jì)算其含量?？梢钥焖龠M(jìn)行碳硫的聯(lián)合測定。國產(chǎn)RCS-8800型高頻紅外碳硫分析儀四、磷的測定鋼鐵中磷的測定方法有重量法、滴定法、光度法。一般是使磷轉(zhuǎn)化為磷酸，在與鉬酸銨反應(yīng)生成磷鉬酸，在此基礎(chǔ)上可用重量法、酸堿滴定法、磷鉬藍(lán)光度法進(jìn)行測定。本章介紹磷鉬藍(lán)光度法。試樣中Fe3P、Fe2P形式1、原理試樣用氧化性酸（硝酸，防止P呈PH3揮發(fā)）溶解后，大部分磷（氧化）生成H3PO4，部分生成H3PO3，用KMnO4（或過硫酸銨）處理后，H3PO3被氧化成H3PO4。在適當(dāng)?shù)乃岫龋╗H+]=0.7~1.1mol/L）下，加入鉬酸銨即可生成黃色的磷鉬雜多酸，然后加入還原SnCl2將配合物中的Mo6+還原為Mo4+，即將黃色的磷鉬雜多酸還原為藍(lán)色的磷鉬藍(lán)，其最大吸收波長為660nm。H3PO4+12H2MoO4=H3[P(Mo3O10)4]+12H2OH3[P(Mo3O10)4]+4Sn2++8H+=（2MoO2·4MoO3)2·H3PO4+4Sn4++4H2O2、測定步驟（1）樣品測定準(zhǔn)確稱取試樣0.1g于燒杯中，加10mLHNO3(2+3)，加熱溶解，煮沸15s，驅(qū)盡氮的氧化物。滴加KMnO4溶液（40g/L)至有棕色沉淀析出。緩慢滴加NaNO2溶液至褐色消失，立即加入5mL鉬酸銨-酒石酸鈉鉀混合溶液，加20mLNaF(24g/L)-SnCl2(2g/L)，冷卻至室溫，定容于100mL容量瓶中。用水作參比，在660nm處測定吸光度，根據(jù)工作曲線計(jì)算試樣中磷的含量。3、討論NaF使Fe3+成為FeF63-而被掩蔽。除硅干擾：控制酸度在0.8mol/LHNO3以上，單分子硅酸發(fā)生聚合，使形成硅鉬雜多酸速度很慢。酒石酸鈉鉀與MoO42-生成配合物，降低鉬離子濃度，以至不生成硅鉬雜多酸。酸度（[H+]=0.7~1.1mol/L）氧化性酸（硝酸，防止P呈PH3揮發(fā)）（2）工作曲線的繪制準(zhǔn)確稱取0.1g純鐵（磷含量<0.0005%)6份，溶解后分別加入濃度為10μg/mL的磷標(biāo)液0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50mL，按以上步驟測定各溶液的吸光度，繪制工作曲線。五、錳的測定鋼鐵中錳含量的分析通常采用滴定法和光度法。前者用過硫酸銨將錳氧化成七價(jià)，以亞砷酸鈉-亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。后者常用高碘酸鉀將錳氧化成七價(jià)后，進(jìn)行光度測定。1、過硫酸銨氧化滴定法（1）原理試樣經(jīng)混合酸（硫酸、硝酸、磷酸）溶解后，以AgNO3為催化劑，用過硫酸銨將Mn2+氧化為MnO4-，用亞砷酸鈉-亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色剛好褪去。2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+10H+2MnO4-+5AsO33-+6H+=2Mn2++5AsO43-+3H2O2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O(2)測定步驟亞砷酸鈉-亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定：稱取1.6gNa3AsO3和0.86gNaNO2于燒杯中，20mLH2SO4(2+3)，用水稀釋至1000mL。錳標(biāo)液的配制：稱取基準(zhǔn)物金屬錳0.5000g于燒杯中，加入20mLHNO3(1+3)，加熱溶解，冷卻后，移入1000mL容量瓶中，定容至刻度。移取25.00mL上述錳標(biāo)液，加入20mL硫磷混合酸，加10mLAgNO3溶液（5g/L)和10mL過硫酸銨溶液（200g/L)，低溫加熱30s，冷卻，加10mL硫酸-氯化鈉溶液，立即用Na3AsO3-NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色剛好褪去。計(jì)算Na3AsO3-NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液對錳的滴定度。樣品測定：稱取適量式樣于錐形瓶中，加入30mL硫磷混酸，加熱溶解，加10mLAgNO3溶液（5g/L)和10mL過硫酸銨溶液（200g/L)，低溫加熱30s，冷卻，加10mL硫酸-氯化鈉溶液，立即用Na3AsO3-NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色剛好褪去。計(jì)算試樣中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(3)討論P(yáng)179硫磷混酸中的磷酸不僅可以提高HMnO4的穩(wěn)定性，還可以與Fe3+生成無色的配合物Fe(PO4)23-，有利于終點(diǎn)的判斷。因?yàn)镕e3+黃色影響終點(diǎn)。滴定過程中，如單獨(dú)使用NaNO2，反應(yīng)速度較慢，如單獨(dú)使用Na3AsO3，可能有部分MnO4-被還原為Mn3+或Mn4+。因而要兩者同時(shí)使用。滴定前須加入NaCl除去Ag+，否則產(chǎn)物Mn2+會(huì)變成高價(jià)錳（Ag+催化）。NaCl的量與AgNO3相當(dāng)，否則Cl-與MnO4-反應(yīng)。2、高碘酸鉀氧化光度法P182試樣經(jīng)酸處理后，在硫酸、磷酸介質(zhì)中，用高碘酸鉀將Mn2+氧化為MnO4-，在530nm處測定吸光度。本法的測定范圍是0.01～2%。IO4-成為IO3-3、火焰原子吸收光度法（增加）試樣用鹽酸和過氧化氫處理后，用水稀釋至一定體積，噴入空氣-乙炔火焰中，用錳空心陰極燈作光源，在279.5nm處測量吸光度。六、硅的測定目前鋼鐵中硅的測定方法很多，主要有重量法，滴定法，光度法等。重量法是最經(jīng)典的測定方法，具有準(zhǔn)確、適用范圍廣等特點(diǎn)。光度法具有簡單、快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，是目前實(shí)際應(yīng)用最廣泛的方法。其中應(yīng)用最多的是硅鉬藍(lán)光度法。P1771、方法原理試樣用稀酸溶解后，使硅轉(zhuǎn)化為可溶性硅酸，加高錳酸鉀氧化碳化物，再加亞硝酸鈉還原過量的高錳酸鉀，在弱酸性溶液中，加入鉬酸，使其與H4SiO4反應(yīng)生成氧化型的黃色硅鉬雜多酸(硅鉬黃)，在草酸的作用下，用硫酸亞鐵銨將其還原為硅鉬藍(lán)，于波長810nm處測定硅鉬藍(lán)的吸光度。本法適用于鐵、碳鋼、低合金鋼中0.030～l.00%酸溶硅含量的測定。H4SiO4+12H2MoO4=H8[Si(Mo2O7)6]+10H2OH8[Si(Mo2O7)6]+4Fe2++4H+=H8[Si(Mo2O7)6·Mo2O5]+4Fe3++6H2O2、主要試劑與儀器純鐵（硅的含量小于0.002%）；鉬酸銨溶液（50g/L）；草酸溶液(50g/L)（破壞磷（砷）鉬酸，除干擾）；硫酸亞鐵銨溶液(60g/L)；硅標(biāo)準(zhǔn)溶液(20m3、分析步驟稱取試樣0.1g左右，置于150mL燒杯中。加入30mL硫酸(1+17)，低溫緩慢加熱至試樣完全溶解。煮沸，滴加高錳酸鉀溶液（40g/L)至析出二氧化錳水合物沉淀。再煮沸約lmin，滴加亞硝酸鈉溶液(100g/L)至試驗(yàn)溶液清亮，繼續(xù)煮沸l(wèi)min～2min(如有沉淀或不溶殘?jiān)?，趁熱用中速濾紙過濾，用熱水洗滌)。冷卻至室溫，將試驗(yàn)溶液移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。移取10.00mL上述試驗(yàn)溶液二份，分別置于50mL容量瓶中(一份作顯色溶液用，一份作參比溶液用)顯色溶液：小心加入5.0mL鉬酸銨溶液，混勻。放置15min或沸水浴中加熱30s，加入l0mL的草酸溶液，混勻。待沉淀溶解后30s內(nèi)，加入5.0mL的硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，混勻。參比溶液：加入10.0mL草酸溶液、5.0mL鉬酸銨溶液、5.0mL硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，混勻。以參比溶液為參比，于分光光度計(jì)波長810nm處測量顯色溶液的吸光度值，ε=2.45×104。對沒有此波長范圍的光度計(jì)，可于680nm處測量，ε=8.3×103。七、鋼鐵中合金元素的測定鋼鐵中常見的合金元素有鉻、鎳、鉬、釩、鈦、鋁、銅、鈮等。1、鉻的測定普通鋼中鉻的含量<0.3%，不銹鋼中含鉻最高達(dá)18%。高含量的鉻用過硫酸鹽氧化滴定法測定；低含量的鉻鋼樣采用二苯碳酰二肼光度法測定。（1）銀鹽-過硫酸銨氧化滴定法錳的干擾可用NaCl除去，過量的Cl-與銀鹽反應(yīng)。（2）二苯碳酰二肼法同樣需將鉻氧化為Cr(Ⅵ)，用EDTA掩蔽鐵，在酸性條件下，鉻與二苯碳酰二肼生成紫紅色絡(luò)合物。2、鎳的測定P186普通鋼中鎳的含量<0.2%，不銹鋼中含鎳量較高。鎳的測定方法有丁二酮肟（wo）重量法、丁二酮肟光度法及原子吸收光度法。（1）重量法H3C-C=NOHH3C-C=NOHH3C-C=NOHH3C-C=NO生成的沉淀是酒紅色的，將其過濾、洗滌、烘干、稱重。反應(yīng)的酸度條件為pH=6～10，因?yàn)槌恋碓趶?qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液中溶解度增大。（2）滴定法上面生成的沉淀用HNO3+HClO4溶解，在pH=10的緩沖溶液中，用EDTA滴定Ni2+。（3）光度法在堿性介質(zhì)中將Ni2+氧化為Ni4+，然后加入丁二酮肟，生成紅色絡(luò)合物，在470nm處進(jìn)行光度測定。反應(yīng)的條件是強(qiáng)堿性，絡(luò)合物的組成比為1：3。用焦磷酸鹽掩蔽鐵、鋁、鉻等。（鐵的酒石酸鹽和檸檬酸鹽絡(luò)合物均有顏色干擾測定）3、鉬的測定普通鋼中鉬的含量<1%，不銹鋼和高速工具鋼中鉬含量可達(dá)5%～9%。鉬的測定方法是硫氰酸鹽光度法。在酸性介質(zhì)中，用SnCl2還原Fe3+和Mo（Ⅵ），Mo（Ⅴ）與硫氰酸鹽生成橙紅色絡(luò)合物，于470nm處測定吸光度。所用的還原劑除SnCl2外，還可用抗壞血酸和硫脲。4、釩的測定鋼中釩的含量在0.02%～4%范圍內(nèi)。釩的測定方法有高錳酸鉀氧化-亞鐵鹽滴定法和氯仿萃取-鉭試劑光度法。（1）高錳酸鉀氧化-亞鐵鹽滴定法用KMnO4將V（Ⅳ）氧化為V（Ⅴ），用NaNO2除去過量的KMnO4，用尿素除掉剩余的NaNO2，用Fe2+滴定V（Ⅴ）。（2）氯仿萃取-鉭試劑光度法用KMnO4將V（Ⅳ）氧化為V（Ⅴ），用NaNO2除去過量的KMnO4，在酸性介質(zhì)中，鉭試劑與V（Ⅴ）生成紫紅色絡(luò)合物，用氯仿萃取，在535nm處測定吸光度。5、鈦的測定測定鈦的方法主要有變色酸光度法和二安替比林甲烷光度法。二安替比林甲烷光度法的測定原理是在酸性介質(zhì)中，Ti（Ⅳ）與二安替比林（DAPM）形成1：3的黃色絡(luò)合物，在390nm處測定吸光度。1h可反應(yīng)完全，穩(wěn)定24h以上。在反應(yīng)條件下，鋁、鈣、鎂、鈹、錳、鋅、鎘等均不干擾，大量的鐵與DAPM生成棕色的絡(luò)合物，可用抗壞血酸還原。見硅酸鹽章節(jié)

§4.2有色金屬及合金分析在金屬材料中除鐵、錳、鉻及其合金以外的金屬統(tǒng)稱為有色金屬。密度<4.5g/cm3的金屬為輕金屬。下表是有色金屬分類表。金屬類別元素金屬類別元素輕金屬重金屬貴金屬半金屬鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等銅、鎳、鉛、錫、鋅、銻、鈷、鎘、汞、鉍等金、銀、鉑、銥、鋨、釕、銠、鈀硅、硒、碲、砷難溶金屬稀有分散金屬稀土金屬稀有放射性金屬鎢、鈮、鋯、鉬鎵、銦、鉈、鍺鈧（kang）、釔(yi)、鑭系鐳、錒系一、鋁及鋁合金分析純鋁中加入適量的銅、鎂、錳、鋅、硅等元素可得到較高強(qiáng)度的鋁合金。鋁及其合金的分析項(xiàng)目通常為鋁、鋅、銅、鎂、錳、鐵等，根據(jù)不同情況有時(shí)還對鉻、鉛、鈷、銻、鋯等元素進(jìn)行分析。分解鋁的溶劑有NaOH+HNO3、NaOH+H2O、HCl+H2O2、HCl+HNO3、HClO4+HNO3等。1、鋁的測定（1）EDTA滴定法試樣溶解后，調(diào)pH=2.2，加過量EDTA標(biāo)液，加熱使Al3+與EDTA反應(yīng)完全，以鄰菲羅啉掩蔽Cu2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cd2+、Mn2+、Fe2+等離子，以硝酸鉛進(jìn)行返滴定。（2）酸堿滴定法氟鋁酸鉀法基于鋁化物和氟化鉀作用生成氟鋁酸鉀并析出堿。KOH+HCl=KCl+H2O酒石酸掩蔽鐵。2、鐵的測定光度法或原子吸收鋁合金中鐵含量很低3、硅的測定硅酸沉淀重量法和硅鉬藍(lán)光度法4、鋅的測定EDTA滴定法試樣以鹽酸溶解，蒸發(fā)除掉過量的酸，過濾除去不溶物，將濾液通過強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，用鹽酸洗脫樹脂上的鋅，以雙硫腙為指示劑，用EDTA標(biāo)液滴定鋅。5、稀土總量的測定偶氮胂分光光度法稀土元素主要指原子序數(shù)為57～71的15個(gè)鑭系元素，以及與鑭系元素在化學(xué)性質(zhì)上相近的鈧和釔。弱酸性介質(zhì)中，偶氮胂Ⅲ與稀土元素形成穩(wěn)定的藍(lán)綠色配合物，最大吸收波長為660nm，但選擇性比較差。偶氮胂Ⅲ在pH<5時(shí)呈玫瑰紅色，pH>5時(shí)有紫色向藍(lán)色過渡，導(dǎo)致空白增大，而pH<2.5時(shí)，配合物的穩(wěn)定性下降，因此應(yīng)控制pH=2.8。二、銅及銅合金分析純銅（含量98～99.99%）的分析項(xiàng)目有銅、鐵、錳、鎳、鎘、鉛、鋅、鉍、銻、錫、磷、硫等。銅合金（主要是銅鋅為主要成分的各種黃銅）的分析項(xiàng)目有銅、鉛、鋅、鐵、錳、錫、鎳、綠、銻、鉍、硅、磷和砷。高含量的銅可用、碘量法和EDTA滴定法測定。（一）電解重量法1、測定原理試樣以硝酸-硫酸混合酸溶解，在浸入溶液的兩個(gè)鉑電極上施加適當(dāng)?shù)碾妷?，溶液中的銅離子在陰極上得到電子而沉積到陰極上。電解完成后，將鉑電極上的銅烘干稱重，計(jì)算出銅的含量；電解液中殘余的微量銅采用分光光度法測定，二者之和即位銅的含量。2、測定條件（1）分解電壓：控制分解電壓在2.0～2.5V之間，外加電壓高時(shí)，由于氫的析出，形成多孔的難以附著的銅。（2）電流密度：在攪拌情況下，電流密度為1.5～3.0A/100cm2（3）電解質(zhì)：