一种测定航空紧固件材料蒙乃尔合金中镍含量的方法

摘要

本发明公开了一种测定航空紧固件材料蒙乃尔合金中镍含量的方法，用硝酸溶解后，用高氯酸蒸发冒烟驱除氮的氧化物及氧化金属离子，以盐酸还原高价铬，分液后加入盐酸羟胺避免锰的干扰，加入酒石酸或柠檬酸，再用硫代硫酸钠络合铜，在氨性、乙酸铵缓冲的微酸性溶液中，镍（II）定量地被丁二酮肟沉淀，将沉淀烘干称量丁二酮肟镍沉淀、计算结果。本发明适用于测定蒙乃尔合金中质量分数为50.00%～80.00%的镍含量的测定，检测误差最大为±0.15%，本方法具有分析设备简单，操作方便，检测结果准确度高，重复性好等优点。

说明书

技术领域

本发明属于化学分析领域，具体涉及一种用丁二酮肟重量法测定 航空、航天紧固件材料蒙乃尔合金中镍量的方法。

背景技术

用于航空、航天紧固件生产的蒙乃尔合金（CNICKEL-COPPER  ALLOY）材料，具有高强度、耐高温、高抗蚀性能，其主量元素镍 含量对其性能影响极大，因此控制化学成分在要求范围是选择材料的 基本，检测材料化学成分准确度是关键。现有技术中美国联邦规范 （QQ-N-281D）要求通过化学浸渍反应或光谱分析法测定化学成分， 但该方法的检测设备昂贵，且为相对法。国内的上海材料研究所公开 了《金属材料化学分析方法-镍及镍基合金中纯镍的化学分析》，但该 分析方法仅限于分析纯镍，镍含量大于99.5%。

本发明采用基础化学方法—重量绝对法测定，分析设备简单， 操作方便，检测结果准确度高，重复性好，本发明方法可以测量镍范 围在50.00%～80.00%。

发明内容

本发明要解决的就是问题是现有技术中检测设备昂贵或测量镍范 围较窄等问题，本发明采用丁二酮肟重量法测定航空、航天紧固件材 料蒙乃尔合金中镍量的方法，具有分析设备简单，操作方便，检测结 果准确度高，重复性好，本发明方法可以测量镍范围在50.00%～ 80.00%。

本发明采用的技术方案：测定航空紧固件材料蒙乃尔合金中 镍含量的方法，其特征在于：包括以下步骤

（1）称取样品0.5000g试样于150mL锥形瓶中，加入15mL硝 酸(1+1)溶解试样后，加入10mL高氯酸（ρ为1.75g/mL）蒸发至冒烟， 移至低温处冒高氯酸烟回流10～20min,取下稍冷，加入100mL水， 加热溶解盐类，冷却。移入500mL容量瓶中，用水稀至刻度，混匀；

（2）从容量瓶中分取试液50.0mL于400mL烧杯中，加入10mL 盐酸（1+1），加水至约100mL，加入20mL酒石酸（200g/L）,边搅 边滴加氨水（ρ为0.9g/mL）调节溶液至pH至9；

（3）用慢速滤纸过滤于500mL烧杯中，用热水洗涤烧杯及沉淀 7～8次，控制滤液约250mL；

（4）用盐酸（1+1）调节溶液pH至3.5，加入10mL盐酸羟胺 (100g/L)，用氨水（1+1）调至pH至4.5，加入10mL硫代硫酸钠溶 液(200g/L),加热溶液温度至40℃～50℃，冷却10min，在溶液中加 入20mL乙酸铵（500g/L，pH=6.5）,用水稀至约400mL，调节溶液 PH至5～9，加热溶液温度至50℃，加入20～50mL丁二酮肟乙醇溶 液（10g/L）,搅拌冷却5min，取下在冷水中静置60min，在负压下用 玻璃砂芯过滤，用水洗涤7～8次沉淀，将沉淀放入烘干箱，烘至恒 重，在干燥器中冷却至室温，称重，计算合金中的镍含量。

进一步优化，步骤（4）中镍与丁二酮肟完全反应生成沉淀时， 溶液的pH为6～7。

进一步优化，步骤（4）中丁二酮肟乙醇溶液的浓度为10g/L， 加入量为40mL。

进一步优化，步骤（4）中洗涤沉淀用温水洗涤，水温为30℃～ 40℃。

进一步优化，步骤（4）中沉淀在烘干箱中干燥，烘干箱的温度 为150℃。

计算合金中的镍含量的公式为

$\omega \left(\mathrm{Ni}\right)\%=\frac{(m_1-m_2)\times 0.2032}{m\times 50/500}\times 100$

m₁－玻璃砂芯和丁二酮肟镍质量，g；

m₂－玻璃砂芯质量，g；

m－试料质量，g；

0.2032－丁二酮肟镍换算成镍的系数。

本发明达到的有益效果：本发明公开了用丁二酮肟重量法测定航 空、航天紧固件材料蒙乃尔合金中镍量的方法，其原理是：试料用硝 酸溶解后，用高氯酸蒸发冒烟驱除氮的氧化物及氧化金属离子，以盐 酸还原高价铬，分液后加入盐酸羟胺避免锰的干扰，加入酒石酸或柠 檬酸铵掩蔽铁(III)、铝(III)、铬(III)、钛(IV)、铌(V)、钽(V)等元素,防 止高价金属离子析出水合氧化物沉淀，用硫代硫酸钠络合大量铜。在 氨性、乙酸铵缓冲的微酸性溶液中，镍（II）定量地被丁二酮肟沉淀， 将沉淀烘干称量丁二酮肟镍沉淀、计算结果。本发明适用于测定蒙乃 尔合金中50.00%～80.00%(m/m)的镍含量。检测最大误差为±0.15%。 用本发明采用基础化学方法—重量绝对法测定，检测结果准确度高， 重复性好。克服美国联邦规范（QQ-N-281D）用昂贵设备相对法检测 镍含量的误差。为生产控制、科研提供准确的镍元素成分数据，指导 研究方向、保证航空、航天产品质量。

具体实施方式

实施例1

试样试验：称取0.5012g（m=0.5012g）标准试样于150mL锥形 瓶中，加入15mL硝酸(1+1)溶解试样后，加入10mL高氯酸（ρ约 1.75g/mL）蒸发至冒烟，移至低温处冒高氯酸烟回流10～20min,取 下稍冷，加入100mL水，加热溶解盐类，冷却。移入500mL容量瓶 中，用水稀至刻度，混匀。

从容量瓶中分取试液50.0mL于400mL烧杯中，加入10mL盐酸 （1+1），加水至约100mL，加入20mL酒石酸（200g/L）,边搅边滴 加氨水（ρ约0.9g/mL）调节溶液至pH至9。

用慢速滤纸过滤于500mL烧杯中，用热水洗涤烧杯及沉淀7～8 次，控制滤液约250mL。

用盐酸（1+1）调节溶液至pH至3.5,加入10mL盐酸羟胺 (100g/L),用氨水（1+1）调至pH至4.5,加入10mL硫代硫酸钠溶液 (200g/L),低温加热溶液温度至40℃～50℃，冷却10min,在溶液中加 入20mL乙酸铵（500g/L,pH=6.5）,用水稀至约400mL，调节溶液PH 至6.5，加热溶液温度至50℃，加入40mL丁二酮肟乙醇溶液（10g/L）, 搅拌冷却5min，取下在冷水中静置60min。在负压下用玻璃砂芯 [4#(G4)]过滤（m₂=28.1153），用温水（30℃～40℃）洗涤7～8次沉 淀。

将沉淀放入烘干箱，在150℃下烘至恒重，在干燥器中冷却至室 温，称重m₁=28.2399g。

计算：

$\omega \left(\mathrm{Ni}\right)\%=\frac{(m_1-m_2)\times 0.2032}{m\times 50/500}\times 100$

m₁－玻璃砂芯和丁二酮肟镍质量，g；

m₂－玻璃砂芯质量，g；

m－试料质量，g。

0.2032－丁二酮肟镍换算成镍的系数。

计算后得到，ω(Ni)%=50.52%，与标准定值的绝对误差为 0.04%。

实施例2

试样试验：称取0.5046g（m=0.5046g）标准试样于150mL锥形 瓶中，加入15mL硝酸(1+1)溶解试样后，加入10mL高氯酸（ρ约 1.75g/mL）蒸发至冒烟，移至低温处冒高氯酸烟回流10～20min,取 下稍冷，加入100mL水，加热溶解盐类，冷却。移入500mL容量瓶 中，用水稀至刻度，混匀。

从容量瓶中分取试液50.0mL于400mL烧杯中，加入10mL盐酸 （1+1），加水至约100mL，加入20mL酒石酸（200g/L）,边搅边滴 加氨水（ρ约0.9g/mL）调节溶液至pH至9。

用慢速滤纸过滤于500mL烧杯中，用热水洗涤烧杯及沉淀7～8 次，控制滤液约250mL。

用盐酸（1+1）调节溶液至pH至3.5,加入10mL盐酸羟胺 (100g/L),用氨水（1+1）调至pH至4.5,加入10mL硫代硫酸钠溶液 (200g/L),低温加热溶液温度至40℃～50℃，冷却10min,在溶液中加 入20mL乙酸铵（500g/L,pH=6.5）,用水稀至约400mL，调节溶液PH 至6.0，加热溶液温度至50℃，加入40mL丁二酮肟乙醇溶液（10g/L）, 搅拌冷却5min，取下在冷水中静置60min。在负压下用玻璃砂芯 [4#(G4)]过滤（m₂=27.3536g），用温水（30℃～40℃）洗涤7～8次沉 淀。

将沉淀放入烘干箱，在150℃下烘至恒重，在干燥器中冷却至室 温，称重m₁=27.5161g。

计算：

$\omega \left(\mathrm{Ni}\right)\%=\frac{(m_1-m_2)\times 0.2032}{m\times 50/500}\times 100$

m₁－玻璃砂芯和丁二酮肟镍质量，g；

m₂－玻璃砂芯质量，g；

m－试料质量，g。

0.2032－丁二酮肟镍换算成镍的系数。

计算后得到，ω(Ni)%=65.44%，与标准定值的绝对误差为0. 05%。

实施例3

试样试验：称取0.5024g（m=0.5024g）标准试样于150mL锥形 瓶中，加入15mL硝酸(1+1)溶解试样后，加入10mL高氯酸（ρ约 1.75g/mL）蒸发至冒烟，移至低温处冒高氯酸烟回流10～20min,取 下稍冷，加入100mL水，加热溶解盐类，冷却。移入500mL容量瓶 中，用水稀至刻度，混匀。

从容量瓶中分取试液50.0mL于400mL烧杯中，加入10mL盐酸 （1+1），加水至约100mL，加入20mL酒石酸（200g/L）,边搅边滴 加氨水（ρ约0.9g/mL）调节溶液至pH至9。

用慢速滤纸过滤于500mL烧杯中，用热水洗涤烧杯及沉淀7～8 次，控制滤液约250mL。

用盐酸（1+1）调节溶液至pH至3.5,加入10mL盐酸羟胺 (100g/L),用氨水（1+1）调至pH至4.5,加入10mL硫代硫酸钠溶液 (200g/L),低温加热溶液温度至40℃～50℃，冷却10min,在溶液中加 入20mL乙酸铵（500g/L,pH=6.5）,用水稀至约400mL，调节溶液PH 至7.0，加热溶液温度至50℃，加入40mL丁二酮肟乙醇溶液（10g/L）, 搅拌冷却5min，取下在冷水中静置60min。在负压下用玻璃砂芯 [4#(G4)]过滤（m₂=28.3687），用温水（30℃～40℃）洗涤7～8次沉 淀。

将沉淀放入烘干箱，在150℃下烘至恒重，在干燥器中冷却至室 温，称重m₁=28.5471g。

计算：

$\omega \left(\mathrm{Ni}\right)\%=\frac{(m_1-m_2)\times 0.2032}{m\times 50/100}\times 100$

m₁－玻璃砂芯和丁二酮肟镍质量，g；

m₂－玻璃砂芯质量，g；

m－试料质量，g。

0.2032－丁二酮肟镍换算成镍的系数。

计算后得到，ω(Ni)%=72.16%，与标准定值的绝对误差为 0.09%。

实施例4

试样试验：称取0.5005g（m=0.5005g）标准试样于150mL锥形 瓶中，加入15mL硝酸(1+1)溶解试样后，加入10mL高氯酸（ρ约 1.75g/mL）蒸发至冒烟，移至低温处冒高氯酸烟回流10～20min,取 下稍冷，加入100mL水，加热溶解盐类，冷却。移入500mL容量瓶 中，用水稀至刻度，混匀。

从容量瓶中分取试液50.0mL于400mL烧杯中，加入10mL盐酸 （1+1），加水至约100mL，加入20mL酒石酸（200g/L）,边搅边滴 加氨水（ρ约0.9g/mL）调节溶液至pH至9。

用慢速滤纸过滤于500mL烧杯中，用热水洗涤烧杯及沉淀7～8 次，控制滤液约250mL。

用盐酸（1+1）调节溶液至pH至3.5,加入10mL盐酸羟胺 (100g/L),用氨水（1+1）调至pH至4.5,加入10mL硫代硫酸钠溶液 (200g/L),低温加热溶液温度至40℃～50℃，冷却10min,在溶液中加 入20mL乙酸铵（500g/L,pH=6.5）,用水稀至约400mL，调节溶液PH 至6.5，加热溶液温度至50℃，加入40mL丁二酮肟乙醇溶液（10g/L）, 搅拌冷却5min，取下在冷水中静置60min。在负压下用玻璃砂芯 [4#(G4)]过滤（m₂=28.1011），用温水（30℃～40℃）洗涤7～8次沉 淀。

将沉淀放入烘干箱，在150℃下烘至恒重，在干燥器中冷却至室 温，称重m₁=28.2985g。

计算：

$\omega \left(\mathrm{Ni}\right)\%=\frac{(m_1-m_2)\times 0.2032}{m\times 50/100}\times 100$

m₁－玻璃砂芯和丁二酮肟镍质量，g；

m₂－玻璃砂芯质量，g；

m－试料质量，g。

0.2032－丁二酮肟镍换算成镍的系数。

计算后得到，ω(Ni)%=80.14%，与标准定值的绝对误差为0.15%。