鋼鐵中磷檢測方法研究進展

徐瑞萍，馬金廣，張紅靜

1魯南煤化工研究院；2濱州學院

鋼鐵中磷檢測方法研究進展

徐瑞萍1，馬金廣2，張紅靜1

1魯南煤化工研究院；2濱州學院

簡述了磷在鋼鐵中的危害，并綜述了近年來鋼鐵中磷元素分析方法的研究進展，主要檢測方法包括原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、分光光度法、滴定分析法等，并對鋼鐵中磷的分析方法進行了展望。

磷；鋼鐵；分析方法

1 磷在鋼鐵中的危害

磷屬于非金屬元素，是鋼鐵中有害元素之一，能降低鋼材的塑性和韌性以及可焊性，即在鋼條焊接時，使焊縫“冷脆現(xiàn)象”，能降低鋼的沖擊韌性。因此一般控制磷含量不大于0.06%，而優(yōu)質鋼中要求磷含量在0.03～0.04%以下。為保證鋼材質量，要求碳素結構鋼中磷含量一般控制在0.045%以下，而在一些特殊用途的鋼中。目前磷的測定方法主要有原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、分光光度法、滴定法等。

2 鋼鐵中磷的檢測進展

2.1 原子發(fā)射光譜法

原子發(fā)射光譜法在材料分析中有著極為廣泛的應用，特別是電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)，因其具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、檢出限低、干擾少、線性范圍寬、分析速度快，可實現(xiàn)多元素同時或順序測定等優(yōu)點，已成為冶金分析研究領域中不可缺少的重要分析手段，宋兆華[1]等采用ICP-AES測定鋼鐵中的磷含量。在光電光譜分析中，磷的靈敏線波長為178.229nm，處于遠紫外區(qū)，本文避免選擇磷靈敏線需要充氮氣的條件，研究了磷的非靈敏分析線213.68 nm，以此作為分析線，研究鋼鐵中磷的含量，優(yōu)化了最佳實驗條件，本方法簡單便捷，精密度和準確度高。并用于生產實踐1年，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的效益。

易可慧[2]等采用多元光譜擬合-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋼鐵中的磷，樣品經處理后，用硝酸(1+5)和濃鹽酸溶解后，可直接用ICP-AES直接測定。通過實驗確定了最佳工作條件，霧化氣流流速為0.7 L/mi n，射頻功率為1300W。并用MS F方法消除光譜干擾,既能較好地補償,試液與標準溶液的差異,又能有效消除銅和鐵對磷的光譜干擾，測定相對標準偏差為1.8%，加標回收率96.1～100.08%，結果較為滿意。

2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法不能直接進行磷的測定，磷在火焰中難以被原子化，直接測定靈敏度低，大多采用萃取-間接測定，拓展原子吸收的使用范圍。陳澤明等[4]通過使用鈣元素的空心陰極燈作為光源，即取鈣元素的靈敏線422.7nm作為銳線光源，在酸性溶液中磷與鉬酸銨和釩酸銨形成的雜多酸可被MIBK萃取至有機相中于422.7nm處，測其吸光度，并與紫外可見分光光度計測定的結果進行比較，發(fā)現(xiàn)該方法結果更可靠，準確性高，加標回收試驗中，回收率為95%～105%。采用試液參比，用釩鉬黃法測磷時，砷離子有嚴重，實驗發(fā)現(xiàn)用檸檬酸可消除砷的干擾。

2.3 分光光度法

鋼鐵中磷的測定方法最常用的是磷鉬藍光度法，常用的還原劑有氟化鈉-氯化亞錫、抗壞血酸等。利用NaF-SnCl2還原鉬藍光度法能直接、快速測定磷的含量，是測定鋼鐵中磷的常用方法。但是氟化鈉-氯化亞錫法不能長期穩(wěn)定，難以掌握，不能準確測定處鋼鐵中磷的含量。為解決這一問題，劉德蓉等[5]利用對苯二酚的抗氧化性和絡合性，對磷鉬藍的顯色起到了好的穩(wěn)定作用。文章研究了對苯二酚-氟化鈉-氯化亞錫聯(lián)合還原磷鉬藍光度法測定鋼鐵中的磷含量，研究發(fā)現(xiàn)在吸光度為730nm處，顯色劑鉬酸銨-酒石酸鉀鈉的最佳用量為5.0 ml，氟化鈉-氯化亞錫為10ml，對苯二酚0.6ml，磷鉬藍的吸光度值能夠穩(wěn)定在40 min以上不變。最佳實驗條件下，對鋼標樣進行多次測定相對誤差小于5%，回收率為99.3%～104.3%，說明該方法穩(wěn)定且重復性好，能準確測定鋼鐵中磷的含量。

另外，一些新技術新方法也被引入，聯(lián)合光度法進行測量。

2.4 滴定分析法

國家標準方法GB/T223.61選擇磷鉬酸銨容量法測定磷的含量。原理是試樣被酸溶解以后，在硝酸存在的條件下，與鉬酸銨生成磷鉬酸銨沉淀，過濾，并用過量的堿溶液溶解，過量的堿以酚酞為指示劑用硝酸標準溶液返滴定至粉紅色消失為終點

宋文英等[6]改進了磷鉬酸銨容量法測鋼鐵中磷含量,改進了實驗反應的條件，選擇反應介質硝酸或高氯酸介質中進行，適宜酸度為2mol/L,沉淀過夜放置，選擇硝酸銨的濃度為0.5～2.0mol/L，可以加速沉淀的形成，沉淀的洗滌，選擇先用稀硝酸，后用中性水洗滌的方法，可以使沉淀組成不變。通過實驗對比分析，改進后，分析方法更加完善，分析結果準確可靠。

3 小結

近年來鋼鐵中磷分析方法的研究得到了長足發(fā)展。分析方法呈現(xiàn)多樣性，分析方法的靈敏度與選擇性也越來越高。從文獻中可以看到，鋼鐵中磷的分析逐漸從化學法及單一的元素分析不斷向儀器分析及多元素同時分析的方向發(fā)展。展望鋼鐵中磷的分析研究將會在使用快速、準確、高靈敏度、高度自動化的方法及儀器和實現(xiàn)鋼鐵冶煉過程中硫的在線分析等方面有所突破，從而將鋼鐵中磷的分析推進到更新更高的水平。

[1]宋兆華,黃合生.ICP～AES法測定鋼鐵中的磷,物理測試, 1997(3):38

[2]易可慧,鄧飛躍,汪李等.多元光譜擬合-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋼鐵中的磷,無機分析化學,2013,3(1):57

[3]鐘漢鵬，汪靜玲，ICP-AES法測定鋼鐵中磷、鎳、硅、錳、鉻、銅，光譜實驗室，1991,8(3):39

[4]陳澤明,陳德平,左萍,倪淳.原子吸收分光光度計用于分子吸收測定鋼鐵中的磷,檢驗檢疫科學,2006,16(3):29

[5]劉德蓉，熊偉，邱會東.對苯二酚一磷鉬雜多酸光度法測定比色鋼中的磷，分析試驗室，2013,32(3):77

[6]宋文英.淺談磷鉬酸銨容量法測定鋼鐵中磷含量,冶金叢刊，2007.2:16