焦磷酸鹽銅錫合金鍍液中銅的分光光度法分析

陳媚*，郭崇武，黎小陽

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

焦磷酸鹽銅錫合金鍍液中銅的分光光度法分析

陳媚*，郭崇武，黎小陽

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

為了克服EDTA容量法測定焦磷酸鹽銅錫合金鍍液中銅含量滴定終點不易判斷的缺點，制定了分光光度法規(guī)程。在堿性條件下用三乙醇胺與銅離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的藍(lán)色配合物，以水做參比液，在波長680 nm處測定吸光度。鍍液中的鐵雜質(zhì)與三乙醇胺生成無色配離子，不干擾銅的測定；鍍液中的錫離子、鋅雜質(zhì)和鋁雜質(zhì)均無色，不影響測定；鍍液中的焦磷酸鉀、葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基乙酸等配位劑對銅離子的配位能力較弱，不影響三乙醇胺與銅的配位反應(yīng)。該法測定結(jié)果的相對平均偏差為0.65%，回收率為98.5% ～ 101.2%。

銅錫合金電鍍；焦磷酸鹽；銅；三乙醇胺；分光光度法

First-author’s address:Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd., Guangzhou 510460, China

上世紀(jì) 60年代，我國開始推廣無氰電鍍銅錫合金工藝，其中最具代表性和使用最廣的是焦磷酸鹽體系，其主要成分包括焦磷酸鉀、焦磷酸銅、焦磷酸亞錫或錫酸鈉，還有葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基乙酸等其他成分[1-2]。常用電鍍工具書介紹了鍍液中銅的分析方法[3-4]：以PAN作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定銅。試驗發(fā)現(xiàn)，錫離子能與PAN指示劑生成比較穩(wěn)定的無色配離子，滴定至接近終點時，錫離子奪取PAN?Cu紫紅色配離子中的PAN，使滴定終點難以判斷。有人提出了采用交流示波極譜法連續(xù)測定銅錫合金鍍液中銅和錫的含量[5]，該方法不用指示劑，利用鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液和EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，借助交流示波極譜儀中示波圖上TPB切口的出現(xiàn)檢測終點。該法避開了使用PAN指示劑存在的問題，但在普通電鍍廠中不太適用。為此，參考有關(guān)文獻(xiàn)[6]，制定了測定焦磷酸鹽銅錫合金鍍液中銅含量的分光光度法。

1 分析方法

1.1 原理

利用在堿性條件下三乙醇胺與銅離子生成穩(wěn)定藍(lán)色配合物的特性，以水做參比液，在波長680 nm處測定吸光度。鍍液中的鐵雜質(zhì)與三乙醇胺生成無色配離子，不干擾銅的測定；鍍液中的錫離子、鋅雜質(zhì)、鋁雜質(zhì)等無色物質(zhì)對測定無影響；鍍液中的焦磷酸鉀、葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基乙酸等配位劑對銅離子的配位能力較弱，不影響三乙醇胺與銅的配位反應(yīng)。

1.2 試劑

(1) 三乙醇胺：50 g/L三乙醇胺水溶液。

(2) 氫氧化鈉溶液：20 g/L氫氧化鈉水溶液。

(3) 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取五水合硫酸銅5.00 g溶解于1 000 mL容量瓶中，加濃硫酸1 mL，加水稀釋至刻度，搖勻。該溶液中五水合硫酸銅的質(zhì)量濃度為5.00 g/L，換算成焦磷酸銅(Cu2P2O7)為3.02 g/L。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取銅標(biāo)準(zhǔn)溶液1、2、3、4和5 mL于5只50 mL容量瓶中，加三乙醇胺10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，再加水稀釋至刻度，搖勻。用3 cm比色皿，以水作參比液，在波長680 nm處測定吸光度，對應(yīng)的鍍液中焦磷酸銅的質(zhì)量濃度按式(1)計算。

式中ρ(Cu2P2O7)表示鍍液中焦磷酸銅的質(zhì)量濃度(g/L)，c為銅標(biāo)準(zhǔn)溶液中焦磷酸銅的質(zhì)量濃度(g/L)，V為吸取銅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL)，V0為分析鍍液時吸取試樣的體積(本法為0.25 mL)。

以鍍液中焦磷酸銅的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 測定

吸取焦磷酸鹽銅錫合金鍍液5 mL于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻。吸取稀釋液5 mL于50 mL容量瓶中，加三乙醇胺10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，再加水稀釋至刻度，搖勻。用3 cm比色皿，以水作參比液，在波長680 nm處測定試液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得焦磷酸銅的質(zhì)量濃度。

2 討論

2.1 鐵雜質(zhì)的掩蔽

焦磷酸鹽銅錫合金鍍液中除了含有銅離子、錫離子之外，還含有鐵、鋁、鋅等金屬雜質(zhì)，錫離子、鋁離子和鋅離子均為無色物質(zhì)，對銅的測定無影響。三乙醇胺能與Fe3+離子生成十分穩(wěn)定的無色配離子，可以完全消除鐵雜質(zhì)對測定的干擾。

2.2 配位劑的影響

用分析純試劑配制配位劑試液，其中含焦磷酸鉀250 g/L、葡萄糖酸鈉10 g/L、酒石酸鉀鈉25 g/L和氨基乙酸40 g/L。分別吸取硫酸銅標(biāo)準(zhǔn)溶液2 mL于兩只50 mL容量瓶中，加三乙醇胺10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，在1號瓶中加配位劑試液0.25 mL，2號瓶中不加，然后加水稀釋至刻度，搖勻。用3 cm比色皿，以水作參比液，在波長680 nm處測定，1號瓶和2號瓶兩個試樣的吸光度分別為0.164和0.163。試驗表明，所配試液中的四種配位劑對銅的測定無影響。

2.3 精密度和回收率

用EDTA容量法測定一水合焦磷酸銅中焦磷酸銅(Cu2P2O7)的含量，配制焦磷酸鹽銅錫合金鍍液：焦磷酸銅33.4 g/L，焦磷酸亞錫4 g/L，三水合焦磷酸鉀250 g/L，葡萄糖酸鈉10 g/L，氨基乙酸40 g/L，磷酸氫二鈉50 g/L。用本法平行測定6次，所得焦磷酸銅的質(zhì)量濃度分別為33.6、33.6、33.8、33.4、32.9和33.4 g/L，平均值為33.5 g/L，相對平均偏差為0.65%，回收率為98.5% ～ 101.2%?？梢娪帽痉y定焦磷酸鹽銅錫合金鍍液中的銅，精密度和準(zhǔn)確度都較高，克服了EDTA容量法測定中滴定終點不易判斷的困難。

[1]杜曉霞.銅錫合金代鎳電鍍工藝研究[D].長沙: 湖南工業(yè)大學(xué), 2012.

[2]鐘云, 何永福, 賀飛, 等.電鍍銅錫合金工藝研究進(jìn)展[J].電鍍與環(huán)保, 2007, 27 (4): 1-3.

[3]武漢材料保護(hù)研究所.常用電鍍?nèi)芤旱姆治鯷M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1974: 238-239.

[4]徐紅娣, 鄒群.電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003: 285-286.

[5]秦淑琪, 何英.銅錫合金電鍍液中銅、錫含量的測定[J].電鍍與涂飾, 2004, 23 (6): 28-30.

[6]郭崇武.酸性鍍銅液中硫酸銅的快速分析[J].電鍍與環(huán)保, 1992, 12 (3): 35-36.

[ 編輯：溫靖邦 ]

Analysis of copper in pyrophosphate copper–tin alloy plating bath by spectrophotometry

CHEN Mei*, GUO Chong-wu, LI Xiao-yang

The procedure for spectrophotometric analysis of copper content in a pyrophosphate copper–tin alloy plating bath was established to overcome the shortcoming that the end point is not easy to decide during EDTA volumetric analysis.Copper ions react with triethanolamine, forming stable blue complexes under alkaline condition.The absorbance of the solution is determined at a wavelength of 680 nm with water as a reference.Iron impurities in the plating bath are masked by triethanolamine forming colorless complexes.Tin ions as well as zinc and aluminum impurities do not affect the determination due to their colorlessness.Potassium pyrophosphate, sodium gluconate, potassium sodium tartrate, glycine, and other complexing agent have no effect on the complexation reaction of copper with triethanolamine due to their weak complexation ability with copper ions.The method has a relative average deviation of 0.65% and a recovery ranging from 98.5% to 101.2%.

copper–tin alloy plating; pyrophosphate; copper; triethanolamine; spectrophotometry

TQ153.2; O655.25

A

1004 – 227X (2017) 01 – 0055 – 02

10.19289/j.1004-227x.2017.01.010

2016–10–19

2016–12–26

陳媚（1984–），女，廣東高州人，應(yīng)用生物技術(shù)專業(yè)，從事鍍層測試和鍍液分析工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) chenmei@ultra-union.com。