镁合金中锆含量的测定方法与流程

本发明属于化学分析领域，具体涉及一种镁合金中锆含量的测定方法。

背景技术：

1、镁合金是以镁为基体加入其他元素组成的合金。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等，使用最广的是镁铝合金，其次是锰镁合金和镁锌锆合金。主要用于航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中最轻的金属，高强度、高刚性。镁合金铸件抗拉强度一般可达250mpa，最高可达600多mpa。其特点是：密度小(1.8g/cm3镁合金)，比强度高，比弹性模量大。镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300兆帕，主要用于制造低承力的零件。镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此零件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。飞机上广泛使用镁合金制品。

2、镁合金的优点很多，但是力学性能较低，其应用范围受到很大限制。通过在纯镁中添加合金元素，可以显著改善镁的物理、化学及力学性能。有资料显示,锆元素能细化镁和镁合金组织，晶粒细化是改善镁合金变形结构特征、提高镁合金力学性能的重要途径；锆元素能提高镁合金力学性能、能改善镁合金的抗腐蚀性能。在镁合金中添加锆元素除了具有以上几方面的主要作用之外，zr也是阻燃镁合金中的主要添加元素。

3、目前镁合金中锆元素的测定方法主要采用gb/t13748.7-2005《镁及镁合金化学分析方法锆含量的测定二甲苯酚橙分光光度法》，测定范围0.100％～1.000％。试料用盐酸和氢氟酸分解，加入高氯酸除去氟离子。以高氯酸调整酸度，加入二甲苯酚橙与锆生成红色络合物，于分光光度计波长535nm处测量其吸光度。该方法采用盐酸与氢氟酸溶样，冒高氯酸烟除去氟离子此操作危险且过程较复杂耗时长所用化学药品种类多，对操作人员技能要求高。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种镁合金中锆含量的测定方法，镁合金试样用硝酸溶解，使锆以zr2+形式存在于溶液中，zr2+与偶氮胂ⅲ能形成蓝色络合物，以此进行比色测定。该方法简化了试料溶样处理，操作简便，对试验操作人员经验要求低。本发明解决了现有技术在gb/t13748.7-2005中药品试剂、标准溶液控制、人员技能等方面要求复杂且严格的问题。

3、本发明的技术方案是：一种镁合金中锆含量的测定方法，将镁合金试样溶解于硝酸后煮沸驱除黄烟，稀释后得到待测溶液，再依次加入硝酸、尿素溶液中，以偶氮胂ⅲ溶液显色后，采用分光度法测定吸光度，同时绘制工作曲线，根据测得的吸光度和工作曲线获得镁合金中锆元素的含量。

4、本发明的进一步技术方案是：所述镁合金中锆含量的测定方法的具体步骤如下：

5、步骤一：将镁合金试样加工成粉末状；

6、步骤二：分别称取相同重量镁合金试料粉末和纯镁，加入硝酸(1+4)，溶解后煮沸驱除黄烟；冷却后分别移入容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，分别得到镁合金试验溶液和纯镁试验溶液；

7、步骤三：将步骤二制备得到的镁合金试料溶液置于容量瓶中，加入硝酸，尿素溶液，冷却至室温，再加入偶氮胂ⅲ，以水稀释至刻度，摇匀，得到络合镁合金溶液；

8、步骤四：制备纯镁标准溶液，并测定纯镁标准溶液吸光度a1，绘制工作曲线；

9、步骤五：将步骤四的纯镁标准溶液与步骤二的镁合金试样溶液，分别以空白液作为零点，测定镁合金试验溶液吸光度a2，并确定镁合金试验溶液的锆含量；

10、步骤六：重复步骤二-五，多次测量镁合金试样中锆含量，以验证精密度；

11、步骤七：回收镁合金试样对锆的回收率进行测定，以验证锆含量测定的正确度。

12、本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中，称取镁合金试料粉末及纯镁各0.1000g，分别置于100ml锥形瓶中，加入5ml硝酸(1+4)，冷却后分别移入100ml容量瓶中，以水稀释。

13、本发明的进一步技术方案是：所述步骤三中，移取镁合金试料溶液2ml，置于50ml容量瓶中，加25ml硝酸，硝酸ρ为1.41g/ml，加5ml的质量百分比为5％尿素溶液，冷却至室温，准确加入5ml的质量百分比为0.1％偶氮胂ⅲ，以水稀释至刻度，摇匀。

14、本发明的进一步技术方案是：所述步骤四中纯镁标准溶液的吸光度测定方法为：

15、4.1.1吸取步骤二中纯镁试验溶液2ml二份，分别置于50ml容量瓶中；其中一份用于制备空白液，另一份用于制备标准溶液；

16、4.1.2制备空白液：向纯镁试验溶液中，加入ρ为1.41g/ml的25ml硝酸，加5ml的5％尿素溶液，冷却至室温，准确加入5ml的0.1％偶氮胂ⅲ，以水稀释至刻度，摇匀；

17、4.1.3制备标准溶液：向纯镁试验溶液中加入锆标准溶液，再加入ρ为1.41g/ml的25ml硝酸，加5ml的5％尿素溶液，冷却至室温，再加入5ml的0.1％偶氮胂ⅲ，以水稀释至刻度，摇匀；

18、4.1.4将步骤4.1.3得到的标准溶液放置10min，用1cm比色皿，在分光光度计665nm波长处，以空白液作为零点，测定纯镁标准溶液吸光度a1。

19、本发明的进一步技术方案是：所述锆标准溶液的浓度为0.1mg/ml。

20、本发明的进一步技术方案是：计算锆的百分含量：

21、

22、式中：m1为锆标准溶液中的锆质量，m2为镁合金试样质量，a1为纯镁标准溶液吸光度，a2为镁合金试验溶液吸光度。

23、本发明的进一步技术方案是：所述步骤四中纯镁标准溶液的吸光度测定方法为：

24、4.2.1制备标准溶液：分取步骤二的纯镁试验溶液8份，各2ml移入50ml容量瓶中，依次加入0ml，0.50ml，0.75ml，1.00ml，1.25ml，1.50ml,1.75ml，2.00ml的0.1mg/ml锆标准溶液，加ρ为1.41g/ml的25ml硝酸，加5ml的5％尿素溶液，冷却至室温，加入5ml的0.1％偶氮胂ⅲ，以水稀释至刻度，摇匀；

25、4.2.2将步骤4.2.1得到的纯镁标准溶液放置10min，用1cm比色皿，于665nm波长，以空白液作为零点，测定其吸光度，绘制工作曲线。

26、本发明的进一步技术方案是：计算锆的百分含量：

27、

28、式中：m1为由工作曲线上查得锆含量；v0为镁合金试验溶液总体积；v1为分取镁合金试验溶液体积；m0为镁合金质量。

29、本发明的进一步技术方案是：所述步骤五中，放置时间为10min，用1cm比色皿，在分光光度计665nm波长处，以空白液作为零点，测定其吸光度a2。

30、有益效果

31、本发明的有益效果在于：本发明方法技术方案步骤二中采用硝酸溶解镁合金样品比国标、航标采用的盐酸溶解样品可获得更大的吸光度值(多次(大于等于10次)试验证明采用硝酸溶解样品比盐酸溶样吸光度可提升10％左右)，使试验数据更为可靠。本文中的技术方案在溶样酸选择上相较于gb/t13748.7-2005中的方法简单、安全、对操作人员的技术要求低，有利于在工厂中实施应用。本文技术方案中仅采用硝酸溶解试样，操作简便，安全；gb/t13748.7-2005中采用盐酸、高氯酸溶样，高氯酸需冒高氯酸烟至瓶口，冒高氯酸烟的操作危险，若试验人员经验不足会引起爆炸危险，对工厂或实验室造成安全隐患，同时该方法对检测人员经验要求低也有助于工厂或实验室批量检测，可降低成本。本文的技术方案若改变称样量或通过改变试样分取量可扩大镁合金中锆含量的检测范围0.01％～3％，通过大量试验(大于等于10次)所得检测结果rsd％≤2％，相较于gb/t13748.7-2005中锆含量检测范围仅为0.1％～1％，本方法在检测范围上有明显优势。