張興梅，周 兵，隋廣奇

(1.哈爾濱工程大學(xué)，哈爾濱 150001； 2.東北輕合金有限責(zé)任公司，哈爾濱 150060；3.黑龍江眾合鑫成新材料有限公司，黑龍江 綏化 152002)

鐵含量大于3.5%的鋁合金主要有4019、8019、8022等型號(hào)，在《GB/T 27677-2017鋁中間合金》中有5個(gè)牌號(hào)，最高含量為64%。滴定法適合于高含量的測(cè)定，所以將重鉻酸鉀滴定法測(cè)定鋁合金中鐵含量的范圍定為3.5%～65%。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法

硫磷混合酸溶解樣品，以氟化銨為助溶劑，過(guò)濾，棄去沒(méi)有溶解的物質(zhì)。在酸性溶液中，以重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定Fe2+，當(dāng)全部的Fe2+都與重鉻酸鉀反應(yīng)后，過(guò)量的重鉻酸鉀與二苯胺磺酸鈉指示劑反應(yīng)，生成紫色的化合物，即為滴定終點(diǎn)，以消耗重鉻酸鉀的量計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2 試劑

氟化銨溶液(100 g/L)，氯化亞錫溶液(40 g/L)，硫酸-磷酸混合酸：于300 mL硫酸(1+3)中，緩慢加入10 mL磷酸(ρ=1.69 g/mL)，混勻。重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(c=0.015 mol/L)，二苯胺磺酸鈉指示劑溶液(4 g/L)。除非另有說(shuō)明，在分析中僅使用確認(rèn)為分析純的試劑和實(shí)驗(yàn)室三級(jí)水。

1.3 試驗(yàn)

稱取屑狀試樣0.500 0 g±0.000 1 g，置于400 mL廣口燒杯中，加15 mL氟化銨溶液、30 mL硫酸-磷酸混合酸，加熱，至試料完全溶解，冷卻。將樣品溶液用濾紙(或脫脂棉)過(guò)濾于500 mL錐形燒杯中，洗滌沉淀6～7次，稀釋樣品溶液至約150 mL。加2～4 滴二苯胺磺酸鈉指示劑，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈穩(wěn)定的紫色，即為終點(diǎn)。記錄消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積。

式中：c——重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L)；V——滴定消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL)；55.84——鐵的摩爾質(zhì)量(g/mol)；m——樣品量克(g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶解樣品方法試驗(yàn)

稱取兩份0.500 0 g某標(biāo)準(zhǔn)樣品置于400 mL廣口燒杯中，一份加入15 mL氟化銨溶液，一份不加入氟化銨溶液，兩份都加入30 mL混合酸，其余按相同操作方法進(jìn)行。試驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)表明，不加入氟化銨時(shí)，樣品溶解速度非常慢，試驗(yàn)失敗。但助溶劑氟化銨的存在可以加快硫磷混酸溶解樣品的速度，所以選擇“氟化銨和硫磷混合酸”共同溶解樣品。

2.2 酸度試驗(yàn)

稱取0.500 g精鋁，代替樣品，再加入鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入不同量的混合酸，按操作方法進(jìn)行試驗(yàn)。重鉻酸鉀滴定鐵時(shí)，硫磷混酸要保持一定的酸度(大約0.5 mol/L)，過(guò)低的酸度鐵會(huì)形成沉淀，過(guò)高的酸度可能影響指示劑變色。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，決定采用30 mL硫磷混酸溶解樣品。

2.3 氟化銨加入量試驗(yàn)

氟離子能夠與鐵生成絡(luò)合物，氟化銨加入量大于30 mL時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，氟離子結(jié)合了少量的鐵，使其不再與重鉻酸鉀反應(yīng)，致使分析結(jié)果偏低。同時(shí)，氟離子還可與鋁生成絡(luò)合物，也將消耗一部分氟化銨，若氟化銨加入量低于10 mL時(shí)，則助溶的效果不明顯，不能顯著提高反應(yīng)速度，所以采用15 mL氟化銨溶液助溶，既可以保證反應(yīng)速度，又不干擾鐵的測(cè)定。

2.4 鋁基的影響試驗(yàn)

稱取0.500 g精鋁，代替樣品， 按操作方法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示重鉻酸鉀僅消耗0.01～0.02 mL，表明重鉻酸鉀沒(méi)有與大量存在的鋁基發(fā)生反應(yīng)，僅僅是與二苯磺酸鈉指示劑發(fā)生反應(yīng)。所以，鋁基的存在不干擾鐵的分析檢測(cè)。

2.5 雜質(zhì)干擾試驗(yàn)

稱取0.500 g精鋁，代替樣品，加入鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入相應(yīng)量的各種雜質(zhì)元素(Si 、Cu 、Mn、Cr 、Ni、B、Ti 、Mg、Pb、Sn、Zn等)，按操作方法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，分析結(jié)果與理論值一致，所以鋁合金中所含的雜質(zhì)元素不干擾鐵的分析檢測(cè)。

2.6 準(zhǔn)確性及加標(biāo)回收率試驗(yàn)

稱取某標(biāo)樣(Fe 0.35%)0.500 0 g，加入不同鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照方法操作，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 準(zhǔn)確性及加標(biāo)回收率試驗(yàn)

以上試驗(yàn)表明，本方法的準(zhǔn)確性、回收率都非常好。

2.7 精密度試驗(yàn)

重復(fù)性、再現(xiàn)性試驗(yàn)。邀請(qǐng)6家實(shí)驗(yàn)室按照操作方法，對(duì)3個(gè)不同含量的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，重復(fù)性、再現(xiàn)性數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 重復(fù)性、再現(xiàn)性試驗(yàn)

計(jì)算重復(fù)性限、再現(xiàn)性限。按照GB/T 6379.2-2004的7.4.5條款計(jì)算重復(fù)性限、再現(xiàn)性限，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 重復(fù)性限、再現(xiàn)性限

3 結(jié)論

大量試驗(yàn)及多家實(shí)驗(yàn)室共同試驗(yàn)表明，重鉻酸鉀滴定法測(cè)定鋁合金中鐵含量操作簡(jiǎn)單，快速，準(zhǔn)確度高，精密度好，適用于鋁合金中鐵含量為3.5%～65%的測(cè)定。