氧化還原滴定法測定不銹鋼中鉻含量的探討

褚 進(jìn)

（杭州杭氧股份有限公司 計量理化部，浙江 杭州 311305）

0 引言

鉻是一種銀白色金屬，質(zhì)地極硬，在介質(zhì)作用下能夠在鋼的表面形成鈍化膜[1]，促進(jìn)鋼的鈍化并使其保持穩(wěn)定鈍態(tài)，從而提高不銹鋼的耐蝕性、耐磨性和熱強(qiáng)性，成為奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素。18―8 型Cr-Ni奧氏體不銹鋼中產(chǎn)量最高的是牌號為304 （06Crl9Nil0）的不銹鋼，占到奧氏體不銹鋼總量的80%左右。它憑借著優(yōu)良的綜合性能被廣泛運(yùn)用于板式換熱器、波紋管、家庭用品、建材、化學(xué)、食品工業(yè)等領(lǐng)域[2]。因此檢測工作者需要頻繁接觸該種鋼材的材質(zhì)分析，其中Cr 是必須測定元素之一，掌握快速而又準(zhǔn)確的測定方法至關(guān)重要。

現(xiàn)行鋼中鉻的分析方法主要有化學(xué)分析方法和儀器分析方法兩大類。儀器分析方法如動力學(xué)分光光度法、原子吸收光譜法等[3]一般用以測定鉻含量較低的鋼鐵產(chǎn)品，而本實(shí)驗(yàn)不銹鋼分析檢測中鉻含量較高，因此采用化學(xué)分析方法，即過硫酸銨氧化硫酸亞鐵銨滴定法，并對實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)的掌握進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)方法

（1）原理。本法采用濃鹽酸、濃硝酸混合溶液溶解樣本，以硝酸銀為催化劑，在硫酸-磷酸介質(zhì)中，用過硫酸銨做氧化劑，將三價鉻氧化為六價鉻，并用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定六價鉻，從而測量試樣中鉻的含量。

三價鉻經(jīng)過硫酸銨氧化為六價鉻同時錳氧化為高錳酸方程式如下：

（2）試劑。①硫磷混合酸：以H2SO4：H3PO4：H2O=150：150：700 的比例配置；②硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.07mol/L；③鄰苯氨基苯甲酸指示劑：0.2%，取0.2g 鄰苯氨基苯甲酸溶于100mL 水中。

式中：Tcr—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液對鉻的滴定度（g/mL）；G—試樣克重。

2 結(jié)果與分析

2.1 可信度檢驗(yàn)

選取一組標(biāo)樣按上述實(shí)驗(yàn)步驟操作，計算滴定度，具體結(jié)果見表1。結(jié)果顯示，各組實(shí)驗(yàn)滴定度都很接近。根據(jù)計算平均滴定度反算標(biāo)樣含量，反算結(jié)果與標(biāo)樣真實(shí)值吻合度較高，可見該實(shí)驗(yàn)方法具有高度的穩(wěn)定性及精確性。

表1 標(biāo)樣滴定度以及含量測量結(jié)果Tab.1 The results of titer and content

2.2 精確性檢驗(yàn)

選擇三個標(biāo)樣以及一個未知樣按該實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測定，通過標(biāo)準(zhǔn)樣品的平均滴定度計算未知量的含量，同樣操作測定11 次，結(jié)果見表2。表中數(shù)據(jù)顯示，11 次測定結(jié)果中未知樣的Cr 含量十分接近，可見該方法精確有效，重復(fù)性好。

表2 未知樣11 次測定結(jié)果Tab.2 The results of unknown sample in 11 times measurement

3 結(jié)論

運(yùn)用過硫酸銨氧化硫酸亞鐵銨滴定法快速準(zhǔn)確測定鉻含量必須的注意以下的幾個要點(diǎn)：

（1）硫磷混合酸蒸發(fā)冒煙時需使冒煙程度保持一致，才能得到滿意滴定度。白色煙上升瓶底騰空即可，不可冒煙過頭，否則冷卻后有結(jié)晶，影響測定結(jié)果。

（2）加入的亞硝酸鈉不宜過量，否則亞硝酸鈉會還原部分六價鉻，使結(jié)果數(shù)據(jù)偏低。

（3）本法不適合測定含釩的合金鋼，若有釩存在須先測定釩，再滴定鉻釩總量，然后以1%釩相當(dāng)于0.34%鉻的理論值換算鉻量。

（4）加入過硫酸銨煮沸大氣泡，到呈穩(wěn)定紅色不褪色時，若時間不到，滴定終點(diǎn)后會發(fā)現(xiàn)又有紅色出現(xiàn)，但也不宜煮沸太長時間。

（5）鄰苯氨基苯甲酸指示劑具有還原性，故不宜多加。過硫酸銨氧化硫酸亞鐵銨滴定法操作方便，耗時低，穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。在熟練掌握該方法后能在兩小時左右完成整個實(shí)驗(yàn)過程獲得所需數(shù)據(jù)。同時通過調(diào)整改變稱樣量和滴定用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度可以測定較寬含量范圍內(nèi)的鉻含量，適用于工廠實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際分析工作中，為不銹鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

[1]尚思通，小米·蓋爾.鋅與鋅合金鍍層三價鉻鈍化的優(yōu)越性分析[J].電鍍與精飾，2007，6.

[2]王劍莉，張鳳，劉凡.304 不銹鋼雙極板性能研究[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，5.

[3]翟慶洲，等.近年來鉻光度分析的某些進(jìn)展[J].濕法冶金，2006，4.

[4]化學(xué)分析編寫組.化學(xué)分析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[5]吳誠.金屬材料化學(xué)分析300 問[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.