硅鋼中磷測(cè)定方法的研究

關(guān)漫漫 李存根 蘇蘭蘭 蘇 彬 秦 穎

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

硅鋼中磷測(cè)定方法的研究

關(guān)漫漫 李存根 蘇蘭蘭 蘇 彬 秦 穎

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

討論了分光光度法測(cè)定硅鋼中磷的分析條件。試樣用硝酸溶解， 以氫氟酸加熱揮發(fā)除去硅，控制酸度在0.8 mol/L～1.6 mol/L范圍內(nèi)顯色，采用加硫脲還原Fe3+離子，增加磷鉬藍(lán)的穩(wěn)定性，對(duì)干擾離子進(jìn)行掩蔽實(shí)驗(yàn)，以試驗(yàn)方法繪制工作曲線，相關(guān)系數(shù)為0.999 6。該方法用于硅鋼標(biāo)準(zhǔn)樣品中磷的測(cè)定，分析結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為1.36%～2.75%。

硅鋼 磷 分光光度法

0 前言

在鋼中或多或少都含有磷元素，通常是由冶煉原料、燃料帶入。磷在鋼中以固溶體磷化物存在，有時(shí)呈磷酸鹽類夾雜物形式存在。磷在鋼中可以提高鋼的抗拉強(qiáng)度和耐大氣腐蝕作用，改善鋼的切削加工性能。但是，磷在鋼中又能降低高溫性能和增加脆性，影響鋼的塑性和韌性，在鋼中是一種有害元素。鋼中磷的測(cè)定有多種方法[1～6]，但硅鋼中磷的分光光度法測(cè)定未查到具體報(bào)道。由于硅鋼中硅含量(3%～6%)是磷含量的數(shù)百倍，磷鉬藍(lán)顯色時(shí)硅同時(shí)形成硅鉬藍(lán)，顏色疊加影響磷的測(cè)定。筆者研究了用氫氟酸揮發(fā)除硅；控制顯色酸度；顯色條件選擇；干擾離子掩蔽等。確定分析方法，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

分光光度計(jì)：721型；上海第三分析儀器廠。

1.2 試劑

硝酸(ρ約1.42g/mL)；氫氟酸(ρ約1.14 g/mL)；高氯酸(ρ約1.68 g/mL)；硝酸：(1+3)；硝酸：(1+3 含0.5%硝酸鉍)；鉬酸銨溶液：3%；硫脲溶液：5%；抗壞血酸溶液：1%(1+1乙醇，用時(shí)配制)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.100 0 g試樣于100 mL聚四氟乙烯燒杯中(隨同試樣做空白試驗(yàn))，加10 mL(1+3)硝酸，2 mL氫氟酸，2 mL高氯酸，加熱溶解。蒸發(fā)冒高氯酸煙至近干，去下冷卻。加15 mL(1+3含0.5%硝酸鉍)硝酸，低溫加熱溶解鹽類(嚴(yán)格控制溶液體積)，去下冷卻。洗入100 mL容量瓶中，加10 mL(3%)鉬酸銨，15 mL(1%)抗壞血酸，10 mL(5%)硫脲，稀釋至刻度，搖勻。在680 nm處，用1 cm比色皿，以試劑空白做參比，測(cè)定溶液的吸光度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶樣酸的選擇

在用非氧化性酸(鹽酸、硫酸等)溶解鋼鐵試樣時(shí)，試樣中部分磷生成磷化氫氣體揮發(fā)，使測(cè)定結(jié)果偏低，因此，在溶解樣品時(shí)必須用氧化性酸，如硝酸，高氯酸、王水等。本文采用硝酸，高氯酸溶解樣品。

2.2 酸度的影響

酸度太大磷的顯色受到抑制，反應(yīng)不完全或完全不反應(yīng)；酸度太小則會(huì)受硅等元素干擾或不顯色。此外，溶液的酸度和鉬酸鹽的加入量之間又有相互制約的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)顯色酸度應(yīng)控制在0.8 mol/L～1.6 mol/L之間。顯色酸度對(duì)吸光度的影響如圖1所示。

圖1 顯色酸度對(duì)吸光度的影響

2.3 硅的影響及消除

由于硅鋼中硅含量較高，多在3%-6%之間，在顯色時(shí)，正硅酸與鉬酸鹽形成β-硅鉬雜多酸,與磷鉬藍(lán)顏色疊加，影響磷的測(cè)定。通常在硝酸介質(zhì)中加氫氟酸揮發(fā)硅元素，高氯酸加熱冒煙趕盡氟離子除盡硅。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加1 mL～2 mL氫氟酸可除盡硅，不影響測(cè)定結(jié)果。

2.4 磷鉬藍(lán)穩(wěn)定性的條件選擇

單純的磷鉬黃雜多酸還原成磷鉬藍(lán)呈純藍(lán)色，當(dāng)溶液中有Fe3+共存時(shí)會(huì)向天藍(lán)色轉(zhuǎn)變。在硝酸介質(zhì)中，當(dāng)溫度高于30 ℃時(shí)，用NaF—SnCl2作還原劑，顯色液出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，半小時(shí)內(nèi)吸光度可下降3%左右[7]，甚至有色澤消褪情況。本文采用抗壞血酸還原，加硫脲使Fe3+轉(zhuǎn)變成Fe2+，顯色液色澤有藍(lán)色立即轉(zhuǎn)變?yōu)樘焖{(lán)色，同時(shí)加入乙醇作穩(wěn)定劑，加入量確定為8 mL，顏色穩(wěn)定半小時(shí)以上。

2.5 工作曲線

稱取含磷量不同的硅鋼標(biāo)準(zhǔn)樣品5份，按上述實(shí)驗(yàn)方法操作顯色后，測(cè)定溶液吸光度值，以含量值為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。線性方程C=0.051 64A -1.902 1×10-3，相關(guān)系數(shù)為0.999 6。此方法工作曲線如圖2所示。

2.6 干擾實(shí)驗(yàn)

用分光光度法測(cè)定硅鋼中磷含量時(shí)，主要干擾來(lái)自能形成雜多酸的元素，如Si、Fe、As、Cr、V、Ti、W等。Fe、Ti、Cr、V可加入還原劑消除影響；Si加入氫氟酸揮發(fā)蒸干除去；As含量高時(shí)，加入適量硫代硫酸鈉——無(wú)水亞硫酸鈉溶液掩蔽，或加入鹽酸、氫溴酸除去；W的干擾可在試樣冒完高氯酸煙，溶解鹽類除去。

圖2 工作曲線

2.7 樣品分析

按選定的試驗(yàn)條件，對(duì)硅鋼標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定，分析結(jié)果見表1。

表1 樣品分析結(jié)果

3 結(jié)論

(1) 此方法準(zhǔn)確穩(wěn)定，操作便捷。使硅鋼中磷含量的測(cè)定方法有了新的進(jìn)展。

(2) 解決了高含量硅對(duì)分光光度法測(cè)定磷的干擾問(wèn)題。

(3) 滿足生產(chǎn)需要的同時(shí)，對(duì)品種鋼的質(zhì)量把關(guān)提供了科學(xué)依據(jù)。

[1] 熊宇迪,劉 霞,馮長(zhǎng)根. 雜多酸(藍(lán))分光光度法在測(cè)定痕量元素中研究進(jìn)展[J].光譜學(xué)與光譜分析(Spectroscopy and Spectral Analysis),2008,28(1) :231-234.

[2] 李山,劉丹. 磷鉬藍(lán)光度法測(cè)定環(huán)境水中無(wú)機(jī)磷 [J].冶金分析(Metallurgical Analysis),2006,26(3) :82-83.

[3] 袁秉鑒,戴祥勝. 分光光度法快速測(cè)定鋼鐵中的錳、磷、硅[J]. 化學(xué)分析計(jì)量(Chemical Analysis and Meterage), 2001,10(4):24-26.

[4] 張 彬,王翠娥. 分光光度法對(duì)鋼鐵中九種元素的聯(lián)合測(cè)定[J].重工與起重技術(shù)(Heavy Industrlal & Hoisting Machinery),2007,13(1) :17-19.

[5] 黃 城,周 燕,曾淦寧，等. 抗壞血酸-鉬藍(lán)分光光法測(cè)定海藻中磷的研究探討[J].海洋環(huán)境科學(xué) (Marine Environmental Science),2009,28(1):77-78.

[6] GB223.59-1987. 鋼鐵及合金化學(xué)分析方法. 銻磷鉬藍(lán)光度法測(cè)定磷含量[S].

[7] 李西忠,張麗英,李斌. 磷鉬藍(lán)光度法測(cè)定鋼中磷的改進(jìn)[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2000,20(9) :61-62.

RESEARCH ON THE ASSAY METHOD OF THE P IN THE SILICON STEEL

Guan manman Li cungen Su lanlan Su bin Qin ying

(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd.)

The analysis conditions of assaying the P in the silicon steel of spectrophotometric method was discussed. Dissolving sample with nitric acid, using the hydrofluoric acid to remove the Si(silicon) by heating and volatilization, making the sample colorize in 0.8 mol/L-1.6 mol/L by controlling acidity. Using thiocarbamide to reduce to ferric ion(Fe3+) in order to increasing the stability of phosphomolybdemum blue, making masking test for the interfering ion. Drawing working curve by test method and the correlation index is about 0.9996. This method applies to the research on the assay method of the P in the silicon steel standard sample. And the RSD(Relative Standard Deviation, n=6) is 1.36%～2.75%.

silicon steel P(phosphorus) spectrophtometric method

2016-10-6

*聯(lián)系人：關(guān)漫漫，助理工程師，河南.安陽(yáng)(455004),安鋼質(zhì)量檢測(cè)處檢測(cè)督查科；