鋼鐵中磷含量測定方法的研究

張 敏

(山西博奧建筑科研檢測有限公司，山西 太原 030025)

鋼鐵中磷含量測定方法的研究

張 敏

(山西博奧建筑科研檢測有限公司，山西 太原 030025)

介紹了幾種鋼鐵中磷含量的測定方法，著重對鉍磷鉬藍分光光度法進行了研究，闡述了實驗所需儀器、試劑以及實驗試劑制備流程，通過探討實驗的準確度與精密度，得出了一些有意義的結論。

實驗，磷標準，測定，結果

磷在鋼鐵中是一種有害成分，要嚴格降至一定量。磷在鋼鐵中是以夾雜形式存在。磷在鋼鐵中可以提高鋼的抗拉強度和耐大氣腐蝕作用，改善鋼的切削加工性能;但是磷在鋼鐵中又能降低高溫性能和增加脆性，影響鋼塑性和韌性，因此，磷在鋼中是一種有害元素。一般鋼中磷含量控制在0.05%以下。

目前，低合金鋼中磷的測定方法有:1)二氨精比林甲烷磷鉬酸重量法;2)磷鉬銨容量法;3)銻磷鉬藍分光光度法;4)鉍磷鉬藍分光光度法;5)乙酸丁酯萃取分光光度法;6)釩鉬黃分光光度法和儀器法等。本文采用鉍磷鉬藍分光光度法。鉍磷鉬藍分光光度法是將鉍磷鉬黃雜多酸還原成鉍磷鉬藍后進行比色測定，所用還原劑是抗壞血酸。

1 實驗部分

1.1 原理

試料經酸溶解后，冒高氯酸煙，使磷全部氧化為正磷酸并破壞碳化物。在硫酸介質中，磷與鉍、鉬酸銨形成黃色絡合物，用抗壞血酸將鉍磷鉬黃還原為鉍磷鉬藍，在分光光度計上于波長700 nm處測量吸光度，計算磷的質量分數。

1.2 儀器與試劑

1.2.1 儀器

72-2型可見光分光光度計;

錐形瓶:150 mL;容量瓶:100 mL。

1.2.2 試劑

硫酸(1+1);鹽酸—硝酸混合酸(2+1);氫溴酸—鹽酸混合酸(1+2);抗壞血酸，20 g/L;鉬酸銨溶液，30 g/L;亞硝酸鈉溶液，100 g/L;硝酸鉍溶液，10 g/L;鐵溶液，5 mg/mL;磷標準溶液，5.0 μg/mL。

1.3 標準曲線的繪制

取7支50 mL比色管，用磷標準溶液按表1配置標準系列，并繪制標準曲線(見圖1)。

表1 磷標準系列

圖1 磷標準曲線圖

在上述各管中各加10.00 mL鐵溶液，加2.50 mL硝酸鉍溶液、5.00 mL鉬酸銨溶液，每加一種試劑必須立即混勻。加5.00 mL抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，混勻，在室溫下放置20 min。以零濃度標準溶液為參比，在波長700 nm處，用2 cm比色皿測量其吸光度。以磷的質量為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線，用回歸曲線計算磷含量。

1.4 試料分解和試液制備

將試料置于150 mL錐形瓶中，加10 mL鹽酸—硝酸混合酸，加熱溶解，滴加氫氟酸，加入量視硅含量而定。待試樣溶解后，加10 mL高氯酸，加熱至剛冒高氯酸煙，取下，稍冷。加10 mL氫溴酸—鹽酸混合酸除砷，加熱至剛冒高氯酸煙，再加5 mL氫溴酸—鹽酸混合酸再次除砷，繼續蒸發冒高氯酸煙，至燒杯內部透明后回流3 min～4 min，蒸發至濕鹽狀，取下，冷卻。

沿杯壁加入20 mL硫酸，輕輕搖勻，加熱至鹽類全部溶解，滴加亞硝酸鈉溶液將鉻還原至低價并過量1滴～2滴，煮沸驅除氮氧化物，取下，冷卻。移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。移取10.00 mL上述試液兩份，分別置于50 mL容量瓶中。

2 基礎實驗

2.1 空白值的測定和最低檢出限的測定

空白實驗值的大小及其分散程度，對分析結果的精密度和分析方法的檢出限都有很大的影響，而且在很大程度上，較全面的反映了一個環境檢測室及其分析人員的水平。其測定方法如下:

以純水為參比，每天平行測定兩個全程序空白值，共測五次，然后根據測得的值計算出最低檢出限(見表2)。

表2 最低檢出限

其中，xi為各個空白實驗值;Bi為每天n個空白實驗值之和;m為測定的批(天)數;n為每天一批測定空白實驗值的個數;Swb為空白測定批內標準偏差。

用EL-5100S計算器計算出:

式中tf(t0.05(f))從t分布的單側分位數tɑ表查得:

t0.05(f)為2.015。代入上式中:

我們確定的最低檢出限為0.009 μg/50 mL。

2.2 精密度

分析方法的精密度是用該方法對某種試樣反復多次測定而得到數據之間的重復程度，它是衡量分析結果好壞的一個相關尺度。我們用標鋼:國家標準物 YSBC 11137-95低合金鋼筋鋼(20MnSi)(冶金工業部鋼鐵研究總院，2010年)磷標準值0.025%上偏差0.005%，平行測定8個，測定結果見表3。

相對標準偏差RSD=Sx÷×100%=1.6%。

極差R=最大值 －最小值=0.026% －0.025%=0.01%。

表3 精密度檢驗

2.3 準確度

準確度是反映此方法的系統誤差和隨機誤差兩者的綜合指標，它決定著該分析方法的可靠性，準確度用絕對誤差或相對誤差表示。準確度的評價方法可以用測量標準物質或以標準物質做回收率測定的辦法來評價分析方法和測量系統誤差的準確度。磷我們用測量標準物質的辦法來評價分析方法和測量系統的準確度。我們用標鋼:國家標準物YSBC 11137-95低合金鋼筋鋼(20MnSi)(冶金工業部鋼鐵研究總院，2010年)磷標準值0.025%，上偏差0.005%，做兩個樣品。

絕對誤差=測量值 － 真值=0.026% －0.025%=0.001%。

相對誤差 =x100%=(0.026% －0.025%)/0.025% ×100%=4.0%。

測定值均在標準樣品保證值范圍內。

準確度檢驗見表4。

表4 準確度檢驗

3 結語

經過實驗，證明本法具有靈敏度高，精密度好，準確度高和操作簡便等優點。本法適用于低合金中磷含量的測定。實驗結果:磷標準曲線的相關性好，相關系數rc=0.9997，最低檢出限為0.009 μg/50 mL。磷含量為 0.025% 時，標準偏差為 0.0004%，相對標準偏差為1.6%，極差為0.01%，國家標準物YSBC 11137-95低合金鋼筋鋼(20MnSi)(冶金工業部鋼鐵研究總院，2010年)磷標準值0.025%+0.005%，測定平均值為0.026%，絕對誤差為0.001%，相對誤差為4.0%，測定值均在標準樣品保證值范圍內。

［1］中國環境監測總站.環境水質監測質量保證手冊［M］.第2版.北京:北京化學工業出版社，1994.

［2］JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示［S］.

Research on determination method of phosphorus content in steel and iron

ZHANG Min
(Shanxi Boao Building Monitoring and Scientific Research Limited Company，Taiyuan 030025，China)

This paper introduced the determination method of concentration phosphorus content in steel and iron，emphatically researched the bismuth phosphorus molybdenum blue spectropho-tometry method，elaborated the experimental equipment，reagents and laboratory experimental preparation process，through the experimental research on accuracy and precision，draw some meaningful conclusions.

experiment，phosphorus standard，determination，result

TG115.3

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.30.075

1009-6825(2014)30-0132-02

2014-08-20

張 敏(1971-)，女，工程師