火焰原子吸收法測定焊絲BHD60中Cr

劉亞莉 孫明力 信明宇

(北京北方車輛集團有限公司計量理化中心，北京 100072)

火焰原子吸收法測定焊絲BHD60中Cr

劉亞莉 孫明力 信明宇

(北京北方車輛集團有限公司計量理化中心，北京 100072)

通過反復試驗，建立了一種快速排除W、Mo和V對Cr的干擾后用火焰原子吸收測定焊絲BHD60中Cr的方法。通過用相近標準樣品驗證，方法的準確性和重復性均滿足GB/T 223.11-2008中鉻的容量法中提供的再現(xiàn)性限(R)和重復性限(r)，方法操作簡便，結(jié)果可靠，分析速度快，尤其適合于批量分析。

焊絲 鉻 火焰原子吸收法 干擾

焊絲BHD60為WMoCrV合金材料，其中C、W、Mo、Cr、V 含量相對較高，分別為 C：0.70%～1.00%，W：5.00%～7.00%，Mo：4.00%～6.00%，Cr：3.00%～5.00%，V：1.00%～2.50%，主要用于堆焊(熔敷金屬)或修復同類鋼的磨損件，也可用于高強度、耐磨損的重要零部件的表面堆焊，比如在軍品生產(chǎn)中，對某型號車輛的傳動部件進行堆焊，增強各接觸部件之間的耐磨性，提高使用壽命。其中的W、Mo元素的加入可以使堆焊部分具有良好的高溫強度，Cr元素的加入能增強堆焊部分的耐腐蝕性能，同時Cr的加入又能使得堆焊部分在熱處理后獲得足夠的塑性。因此快速準確分析焊絲BHD60中的各種成分含量，是保證堆焊部分及其熔敷金屬各種質(zhì)量指標符合要求的前提。

對WMoCrV合金焊絲測定Cr的傳統(tǒng)方法為容量法［1］，容量法的準確度和精密度較高，但過程長、所用試劑偏多。因為鎢的存在對鉻測定的影響較大，所以通常需要用鹽硝混酸分解試樣，經(jīng)過硫磷混酸發(fā)煙處理，使鎢與磷酸形成配合物存在于溶液中，從而消除鎢對鉻的影響，再用還原劑亞鐵滴定，V的影響通過校正系數(shù)扣除。但在V含量不能確切知道時，將無法通過校正系數(shù)扣除其影響，需要通過高錳酸鉀返滴定予以消除，這會增加試劑的用量及品種，使實驗過程拖長，既不經(jīng)濟也不環(huán)保。筆者為了解決以上問題，通過多次實驗建立了火焰原子吸收法測定焊絲BHD60中的Cr含量，該方法簡便、快速、經(jīng)濟、環(huán)保，適合大批量樣品的快速檢測。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

單光束火焰原子吸收分光光度計：WFX-120型，北京瑞利公司;

鹽酸溶液：1+1;

硝酸、高氯酸：分析純;

硫酸鈉：4%。

1.2 儀器工作參數(shù)

光源：Cr空心陰極燈;波長：357.9 nm;燈電流：3 mA;燃燒器高度：8 mm;火焰比例：空氣(6.5 L/min)-乙炔(2.5 L/min);火焰類型：還原性黃色火焰。

1.3 實驗方法

準確稱取試樣及相關標準樣品各0.05 g于100 mL玻璃兩用瓶中，以10 mL鹽酸溶液(1+1)溶解，滴加硝酸破壞碳化物，加5 mL高氯酸發(fā)煙，冷卻，稀釋至刻度，干過濾，分取10 mL試液于100 mL容量瓶中，加5 mL 4%的硫酸鈉溶液，稀釋至刻度，用于原子吸收的測定。

1.4 工作曲線的繪制

工作曲線的繪制采用相近基體標準樣品(冶金部標準樣品W18Cr4V)，與試樣同條件操作，其線性回歸方程為 Y=0.059 9X+0.014 4，相關系數(shù) r=0.9992，線性范圍為 2.5 μg/mL，結(jié)果見表 1。

表1 工作曲線參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品溶解及處理

2.1.1 樣品溶解時酸量的控制

由于發(fā)煙后Cr的攜帶量與鎢含量、溶解條件有關，稱樣量少，溶解酸量多，鎢酸沉淀中攜帶的Cr量則少。通過試驗，采用稱樣0.05 g，以10 mL鹽酸溶液(1+1)溶解，滴加硝酸破壞碳化物，然后加5 mL高氯酸發(fā)煙。

2.1.2 酸加入速度的控制

方法中硝酸的滴加必須緩慢地逐滴加入，如果加入速度過快，鎢酸沉淀中將裹入較多的Cr，致使Cr的分析結(jié)果偏低。

2.1.3 本方法硫磷混酸發(fā)煙的弊端

容量法試驗中，為了將Cr的碳化物及氮化物分解完全，在溶解完樣品后滴加硝酸或過氧化氫對碳化物及氮化物進行分解，或者在硫磷混酸近發(fā)煙時滴加硝酸破壞碳化物及氮化物。原子吸收儀器應避免硫磷混酸，因為硫磷混酸的粘滯性會對試液導入產(chǎn)生影響，從而直接影響分析結(jié)果，并且由于硫磷混酸具有很強的分解能力，所以在儀器分析中盡量避免使用。

2.1.4 用高氯酸發(fā)煙代替硫磷混酸發(fā)煙

經(jīng)過試驗，樣品溶解后，改用高氯酸進行發(fā)煙，可使鎢生成鎢酸脫水濾去，以消除鎢的干擾。因為高氯酸本身易于蒸發(fā)除去，況且除了一些堿金屬(K、Rb、Cs)的高氯酸鹽溶解度較小以外，其它金屬的高氯酸鹽都很穩(wěn)定且在水中的溶解度都很好。

2.1.5 發(fā)煙過程的控制

方法中高氯酸發(fā)煙的程度是關鍵，因為本方法采用還原性火焰，據(jù)有關文獻報道，在還原性火焰中，三價Cr的吸收值大于六價Cr，所以只有經(jīng)過發(fā)煙才能保證測定時標準和樣品的價態(tài)保持一致。如果在燒杯中溶樣，由于燒杯口較大，發(fā)煙不易控制，經(jīng)過反復試驗，改在100 mL玻璃兩用瓶中溶樣，發(fā)煙至高氯酸的濃煙至100 mL玻璃兩用瓶瓶口后10～20 s即可;并且通過試驗，高氯酸發(fā)煙后的鎢酸沉淀中只攜帶極少量的Cr，可以從標準樣品表4中的測定結(jié)果予以證明。

2.2 共存元素的影響

焊絲中C、W、Mo、Cr、V 含量相對較高，用鹽酸溶解樣品，硝酸進行氧化，樣品中一些W、Cr、Mo、V的碳化物及氮化物難以分解，同時樣品在分解過程中也生成大量的鎢酸沉淀，這些沉淀中包裹了相當一部分Cr，致使Cr的分析結(jié)果偏低。如果直接濾去反應中生成的沉淀，工作曲線的線性差，致使Cr的測定結(jié)果極不穩(wěn)定，總體趨勢是結(jié)果偏低。所以可以通過用高氯酸發(fā)煙來消除鎢的干擾，Mo、V的干擾通過加入4%硫酸鈉予以消除。

2.3 方法的準確性(再現(xiàn)性限R)及精密度(重復性限r(nóng))試驗

由于沒有原子吸收法相關的衡量標準，所以參考GB/T 223.11-2008［2］中鉻的容量法中提供的再現(xiàn)性限R和重復性限r(nóng)的計算方法，見表2。因為容量法的再現(xiàn)性限R和重復性限r(nóng)在現(xiàn)有方法中近次于重量法，所以可以認為，如果能滿足容量法的再現(xiàn)性限R和重復性限r(nóng)，則可以認為此方法可行。

表2 重復性限r(nóng)和再現(xiàn)性限R的計算方法

2.3.1 方法準確性(再現(xiàn)性限R)試驗

在本方法試驗條件下，采用1.5中的標準樣品繪制工作曲線，同時用另外3個基體相近標準樣品在不同時間段測定3次，驗證結(jié)果的準確性，測定結(jié)果見表3。

表3 方法準確性(再現(xiàn)性限R)試驗結(jié)果

2.3.2 方法的精密度(重復性限r(nóng))試驗

采用1.5中標準樣品做工作曲線，按1.4的方法對樣品BHD60焊絲在短期內(nèi)進行重復性試驗，測定結(jié)果見表4。

表4 精密度(重復性限r(nóng))試驗結(jié)果

3 結(jié)語

建立了火焰原子吸收儀測定焊絲BHD60中Cr的方法。方法的再現(xiàn)性限R和重復性限r(nóng)限均滿足GB/T 223.11-2008中鉻的容量法中的要求，可以認為試驗結(jié)果可靠。本方法簡便、測定快速，能夠應用于日常批量分析。

［1］鞍鋼鋼鐵研究所，沈陽鋼鐵研究所.實用冶金分析方法與基礎［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1990.

［2］GB/T 223.11-2008 鋼鐵及合金 鉻含量的測定 可視滴定［S］.

DETERMINATION OF Cr CONTENT IN THE WELDING WIRE BHD60 BY FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY

Liu Yali， Sun Mingli，Xin Mingyu
(Physical and Chemical Measurement Center，Beijing North Vehicle Group Co.Ltd.，Beijing 100072，China)

Through the repeated test，the method was established for determination of the Cr content in the welding wire BHD60 by flame atomic absorption spectrometry after eliminating of interference of W，Mo，V.The accuracy and precision were identical with the repeatability limit(r)and the reproducibility limit(R)in the volumetric method of GB/T 223.11-2008，which were validated by the matrix-matching standard sample.Base on these facts，the results showed that the proposed method is simple，accurate，fast，and very suitable for the analysis of batch samples.

welding wire，chromium，interference，flame atomic absorption spectrometry

2011-09-11