皇甫琴，徐小平，張湘丁

(中航工業(yè)南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司，湖南株洲 412002)

引 言

鈦合金陽(yáng)極氧化工藝是一種用于航空產(chǎn)品零件缺陷檢測(cè)的方法，隨著鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的廣泛使用，極具推廣意義［1］。硝酸-氫氟酸混合溶液是鈦合金陽(yáng)極氧化工藝中的一種先進(jìn)的過(guò)程溶液，在將鈦合金進(jìn)行陽(yáng)極腐蝕過(guò)程中起著浸泡，褪去零件表面藍(lán)色氧化膜，使得鈦合金表面缺陷暴露明顯的作用?；旌纤崛芤褐锈伜康臏y(cè)定是一項(xiàng)重要檢測(cè)指標(biāo)，用以判別混合酸溶液是否失效以及對(duì)零件腐蝕的深淺程度，其檢測(cè)方法未見(jiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道。本文提出用二安替比啉甲烷吸光光度法［2］測(cè)定硝酸-氫氟酸混合溶液中的鈦含量，是一種簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確的方法，完全符合生產(chǎn)監(jiān)控要求。

1 分析原理

待測(cè)混合酸溶液經(jīng)加酸加溫至冒煙溶解鹽類后，在1.2～3.6mol/L鹽酸介質(zhì)中，以抗壞血酸還原鐵、釩后，鈦與二安替比啉甲烷生成黃色絡(luò)合物，于420nm波長(zhǎng)處測(cè)量其吸光度，從工作曲線上查得鈦質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑

實(shí)驗(yàn)儀器為721分光光度計(jì)(上海分析儀器廠)。主要試劑有鹽酸，磷酸，硫酸，抗壞血酸溶液(100g/L，現(xiàn)用現(xiàn)配)，50g/L二安替比啉甲烷溶液［稱取5g二安替比啉甲烷，置于250mL燒杯中，加入50mL V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶4 溶液和 20mL V(HCl)∶V(H2O)=1∶1溶液，冷卻至室溫，用水稀釋至100mL，搖勻］，0.05g/L 鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 測(cè)定步驟

1)試液的制備。用聚丙烯移液管移取2.00mL試液于 150mL燒杯中，加入 5mL磷酸，10mL V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶1溶液，繼續(xù)加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙1～2min，稍冷，加入30mL水，煮沸溶解鹽類，冷卻至室溫，將試液移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

2)顯色液和參比液的制備。移取此溶液10.00mL兩份于兩個(gè)100mL容量瓶中，加入10mL抗壞血酸溶液，放置5min，10mL V(HCl)∶V(H2O)=1∶1溶液，此時(shí)一份加入 15mL二安替比啉甲烷溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。放置30min后作為顯色液進(jìn)行測(cè)定。一份用水稀釋至刻度，搖勻。放置30min后作為參比液進(jìn)行測(cè)定。

3)測(cè)量。將顯色液移入1cm～2cm比色皿中，以參比液為參比，于420nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。

2.2.2 工作曲線的繪制

于一個(gè) 100mL容量瓶中，加入 5mL磷酸，10mL V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶1 溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。移取此溶液10.00mL數(shù)份，分別置于100mL 容量瓶中，依次加入0、1、2、3、4、5 和 6mL 鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液，各加入10mL抗壞血酸溶液，按上述1)、2)和3)步驟進(jìn)行操作。以不加鈦及二安替比啉甲烷的溶液為參比液，測(cè)量吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，鈦質(zhì)量為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線如圖1。

圖1 工作曲線

2.2.3 計(jì)算

混合酸液中的鈦質(zhì)量濃度按下式計(jì)算。

式中:ρ(Ti)為混合酸液中的鈦質(zhì)量濃度，g/L;m為在工作曲線上查得的鈦質(zhì)量，mg。

3 結(jié)果與討論

3.1 波長(zhǎng)的選擇

對(duì)一份顯色完全后的溶液依次進(jìn)行不同波長(zhǎng)下的吸光度測(cè)定，以吸光度為縱坐標(biāo)，波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，繪制吸收曲線，見(jiàn)圖 2。結(jié)果表明，在波長(zhǎng)420nm處，吸收最大，所以選擇波長(zhǎng)420nm為測(cè)定波長(zhǎng)。

圖2 波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)

3.2 顯色溫度和顯色時(shí)間實(shí)驗(yàn)

配制一份顯色溶液，在10、20和30℃下，從加入顯色劑開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)定顯色后吸光度的變化，以吸光度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，作出在不同室溫下的吸光度與時(shí)間的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖3。結(jié)果表明:在10℃ ～30℃，放置30min后，顯色反應(yīng)均完全，所以選擇30min為顯色時(shí)間。

圖3 顯色溫度與時(shí)間實(shí)驗(yàn)

3.3 混合溶液酸度的影響

因?yàn)轱@色反應(yīng)要在一定的酸度條件下完成，所以酸度對(duì)分光光度分析法測(cè)定結(jié)果的影響很大［3］。硝酸-氫氟酸混合溶液中硝酸-氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在30%～35%左右。這是因?yàn)榭偹岫鹊?，藍(lán)色氧化膜褪去時(shí)間延長(zhǎng)，還有可能褪不掉;總酸度高，藍(lán)色氧化膜褪去過(guò)快，酸就會(huì)腐蝕零件。本法利用硫酸、磷酸的沸點(diǎn)比硝酸、氫氟酸高，冒硫磷混酸煙后可以消除硝酸、氫氟酸，再加入10mL V(HCl)∶V(H2O)=1∶1溶液，可以克服混合溶液中硝酸-氫氟酸的影響，使顯色反應(yīng)的酸度一致。

3.4 干擾元素的影響

鈦合金中的元素有鋁、鉻、錳、鉬、錫、釩、鋯、鐵和硅，在浸泡過(guò)程中這些元素可能會(huì)進(jìn)入硝酸-氫氟酸混合液中。其中鐵和釩干擾鈦的測(cè)定，所以本法采用抗壞血酸溶液還原鐵和釩，其它元素的影響可以與參比液抵消。

3.5 精密度

取兩份硝酸-氫氟酸混合溶液A和B，按上述方法測(cè)定其中鈦含量，平行測(cè)定5次，結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于2.00%(n=5)，表明本分析方法具有較高精密度。

表1 精密度試驗(yàn)

3.6 加標(biāo)回收率

在試液A中，分別加入不同量的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液，按上述方法進(jìn)行測(cè)試，做加標(biāo)回收率試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果表明，測(cè)定結(jié)果的加標(biāo)回收率為98.33% ～102.14%，表明本分析方法準(zhǔn)確度高。

表2 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

4 結(jié)語(yǔ)

二安替比啉甲烷分光光度法測(cè)定硝酸-氫氟酸混合溶液中的鈦含量，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便、快速，能夠滿足日常分析中對(duì)硝酸-氫氟酸混合溶液中鈦的測(cè)定要求。

［1］孫慧艷，周英杰.鈦合金藍(lán)色陽(yáng)極化及缺陷檢測(cè)研究［J］.涂裝與電鍍，2009，(12):3-4.

［2］HB5220.18-2008，高溫合金化學(xué)分析方法-二安替比啉甲烷吸光光度法測(cè)定鈦含量［S］.

［3］楊春晟，李林，宋曉輝.化學(xué)分析［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012:29-30.