洪詩強(qiáng)，陳 猛，王嘉子

(1. 深圳市美信分析技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518108；2. 深圳市美信檢測技術(shù)股份有限公司，廣東 深圳 518108)

鈦是近代逐步發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)金屬材料，鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)元素加入其他元素組成的合金，其具有耐蝕、耐熱性能好、強(qiáng)度高和生物相容性好等優(yōu)點，優(yōu)異的性能被應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)件、阻燃鈦合金研究、醫(yī)用金屬材料。

氧、氮一般固溶于鈦合金中，其含量增加會導(dǎo)致鈦合金的強(qiáng)度及硬度增加，但是塑性及韌性降低，一般被認(rèn)定為雜質(zhì)元素，在國標(biāo)[1]公布的鈦合金牌號中均對其含量有一定限制。目前公布的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對于鈦合金中氮含量測試方法有：惰性氣體熔融 - 熱導(dǎo)法[2]，氫氟酸消解蒸餾分離 - 奈斯勒(納氏)試劑分光光度法[2]，鹽酸和氫氟酸消解水蒸氣蒸餾 - 滴定法[3]。

本文使用硫酸溶液消解樣品[4]后，堿化溶液，通過水蒸氣蒸餾分離、收集氨氮，經(jīng)納氏試劑顯色后，利用紫外 - 可見分光光度計測定氨氮含量，從而計算得到樣品中的氮含量。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：UV-5200 型紫外-可見分光光度計(上海元析儀器有限公司)

水蒸氣蒸餾裝置

試劑：硫酸(GR，廣州化學(xué)試劑廠)

0.5 % 硫酸溶液：移取1.276 mL 硫酸(GR)緩慢滴加于100 mL去離子水中，再轉(zhuǎn)移250 mL玻璃容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。

GSB 04-2832-2011 氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)

氫氧化鈉(GR，天津市大茂化學(xué)試劑廠)

氫氧化鈉溶液：稱取 125 g 氫氧化鈉于200 mL去離子水中，加入數(shù)粒鋅粒，加入煮沸3 ～ 5min，取下冷卻至室溫，將加入的鋅粒撈出，用去離子水稀釋至 250 mL塑料瓶中，混勻待用。

納氏試劑：稱取8.0g氫氧化鈉固體，溶于25mL水中待用；分別稱取3.5g碘化鉀和碘化汞一起溶于水中，并在攪拌中緩慢地加入到配制的氫氧化鈉溶液中，用去離子水稀釋至50mL，于棕色瓶中密封保存。(也可用經(jīng)檢驗合格的市售納氏試劑)

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品消解

試樣準(zhǔn)確稱取0.500g (精確至0.0001g)(若試樣為工業(yè)純鈦需加大稱樣量)，置于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入25 mL硫酸溶液(1+1)，蓋上表面皿，加熱消解完全，趁熱滴加數(shù)滴硝酸，繼續(xù)加熱至溶液無色，取下冷卻。

1.2.2 水蒸氣蒸餾

于無氨環(huán)境下接好水蒸氣蒸餾裝置，撿漏合格后，用去離子水蒸餾沖洗三遍以上。

將測試液轉(zhuǎn)入凱式定氮瓶中，用去離子水沖洗表面皿和杯壁。再依次加入數(shù)粒沸石、20 mL 氫氧化鈉溶液、適量去離子水至總體積約140 mL。加熱蒸餾，接收裝置為用盛有5mL 0.5 % 硫酸溶液的100 mL比色管。

餾出約 70mL時，降低比色管，繼續(xù)蒸餾出約5mL后停止，依次加入3 mL氫氧化鈉溶液、2 mL納氏試劑，稀釋至100 mL，搖勻。隨同做空白試驗。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線配置

取5 mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容稀釋至100 mL玻璃容量瓶中，充分搖勻，得到的即為100 μg/mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液。

再取6個100 mL玻璃容量瓶，依次加入配置好的氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液0，0.25，0.50，1.0，2.0，5.0 mL，再分別加入5 mL 0.5 % 硫酸溶液、3 mL氫氧化鈉溶液、2 mL納氏試劑，用去離子水定容、搖勻。得到0 ,0.25 ,0.5 ,1.0 ,2.0,5.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

通過紫外-可見分光光度計在420 nm波長處測試吸光度；以氨氮濃度做橫坐標(biāo)，吸光度做縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，見圖 1。

圖1 氨氮濃度與吸光度曲線

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品測試結(jié)果

取實驗室標(biāo)準(zhǔn)樣品TC4(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號GBW(E)020034a)，按上述實驗方法測試六次，結(jié)果如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品測試結(jié)果

表1(續(xù))

由表1看出，TC4標(biāo)準(zhǔn)樣品氮元素測定結(jié)果與認(rèn)定值吻合。

2.2 加標(biāo)回收測試結(jié)果

稱取高純鈦0.500g(精確值0.0001g)，加入氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，以不加標(biāo)的試液做空白，按上述測試方法消解并水蒸氣蒸餾收集、納氏試劑顯色測試。得到測試結(jié)果及回收率見表2。

表2 加標(biāo)回收測試

以表2實驗結(jié)果可知，該方法加標(biāo)回收率在97.1 %～101.9 %之間。

2.3 精密度試驗

以2.0 mg/L加標(biāo)樣作測試樣，重復(fù)測試10次，得到測試精密度，結(jié)果見表3。

由表3知，S=0.016 mg/L，RSD=0.82 %，精密度可滿足分析測試要求。

表3 精密度測試

3 結(jié)束語

選用硫酸溶液消解鈦合金樣品后，加氫氧化鈉溶液堿化試液，再通過水蒸氣蒸餾分離、收集氨氮，堿性條件下納氏試劑顯色后，利用紫外-可見分光光度計測試。測試回收率在 97.1 % ～101.9 %，RSD = 0.82%，能夠滿足產(chǎn)品分析的準(zhǔn)確性要求。在實驗室在未配備氧氮分析儀或設(shè)備故障的情況下，采用該實驗方法可以對鈦合金中氮含量進(jìn)行準(zhǔn)確測定。