一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法与流程

1.本发明涉及钴基合金中金属元素含量测定方法，具体地说是一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法。


背景技术：

2.钴基合金具有强度高、抗疲劳性能强、耐磨性能高且生物相容性好。其可在 900 ~ 1100℃的下仍有很高的强度和抗蠕变性能，是航天、军工、能源、交通运输、化学工业和医学行业的重要材料。钴基合金中含有镍、铬、钼、钨、铁、铌、钽、钛、镧等各种合金元素，不同牌号的钴基合金中元素含量不同。钴基合金中的各种优异性能与这些常量与微量元素息息相关，所以对钴基合金的化学成分精准分析能够控制其生产的品质及批次稳定性。
3.现阶段对钴基合金元素分析的方法标准并不完善，国内没有任何一个标准专门针对钴基合金的元素分析，国外也仅有 astm e1473-2016关于镍基、钴基高温合金的化学分析方法标准。目前文献中高含量的钴均按国家标准方法《gb/t223.20-1994电位滴定法测定钢铁及合金中的钴》进行。此方法溶样采用冒高氯酸-磷酸烟，冒烟程度和时间难以控制。所采用电位滴定仪中的钨、铂电极对环境要求高，要保持洁净、持续维护保养，否则造成电位变化迟缓，终点不敏锐，影响测定结果的准确性，滴定所消耗的溶液体积需要作图来确定，存在一定误差，并且电位滴定仪需要定期请专业人员来校准。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺点和不足，提供一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法。该方法操作简单，精确度高，具有较好的实用性，可解决相关企业和领域对钴基合金中钴含量的测定效率及准确性的要求。
5.为实现上述目的，本发明所述一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法，其特点是，包括如下步骤：（1）称取一定质量的钴基合金试样于烧杯内，加入5-15 ml王水，2-7ｍｌ浓磷酸缓慢加热至试样完全溶解,然后加入3-8 ml浓硫酸冒烟，在此过程中滴加浓硝酸破坏碳化物，取下冷却后，加入10-30 ml热水，加热盐类溶解；（2）加入30-50 ml酒石酸溶液，将溶液加热至60-70℃，边搅拌边滴加氨水调节溶液至ph至9-9.5，放置片刻，用慢速滤纸过滤，滤液置于锥形瓶中，用热水洗净溶样烧杯，并洗涤滤纸和沉淀7-8次，溶液总体积控制在220-270 ml；（3）将溶液加热至沸腾，在搅拌下加入 1-亚硝基-2-萘酚溶液50-60 ml，在不断搅拌下加入10-20 ml乙酸铵溶液，加入5-10ml醋酸，此时溶液ph为4-4.5，冷却放置1-1.5 h，用已恒重的4号玻璃砂芯滤埚抽滤，分别用热蒸馏水、20% 醋酸溶液洗涤烧杯和沉淀，将装有沉淀的玻璃砂芯滤锅烘干至恒重，根据称量玻璃砂芯滤锅抽滤沉淀前后的重量差，从而计算出钴基合金中钴含量。
6.本发明一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法技术方案中，进一步优选的技术方案特征是：1、所述步骤（1）加入10 ml王水，5ｍｌ浓磷酸缓慢加热至试样完全溶解,然后加入
5 ml浓硫酸冒烟，在此过程中滴加浓硝酸破坏碳化物，取下稍冷，加入20 ml热水；2、所述步骤（1）中，加热溶解温度条件为190-200℃；3、所述步骤（1）中，加入硫酸冒烟温度210-220℃，液面有白色烟雾，持续1-2min；4、所述步骤（2）中加入50 ml酒石酸溶液，将溶液加热至60℃，边搅拌边滴加氨水调节溶液至ph至9，放置片刻，用慢速滤纸过滤，滤液置于锥形瓶中，用热水洗净溶样烧杯，并洗涤滤纸和沉淀7次，溶液总体积控制在250 ml；5、所述步骤（3）在搅拌下加入 1-亚硝基-2-萘酚溶液60 ml，在不断搅拌下加入20 ml乙酸铵溶液，加入10ml醋酸，此时溶液ph为4，冷却放置1.5 h；6、所述步骤（3）中，沉淀陈化时间为1-1.5 h，沉淀烘干温度为110-120℃ ；7、所述步骤（3）中，玻璃砂芯坩埚孔径为5μm-10μm；8、所述步骤（3）中钴的百分含量（w
co
）按公式（1）计算：式中：m0为试样的质量； m1为已恒重的坩埚重量；m2为已恒重的坩埚和沉淀的重量；0.1024为1-亚硝基-2-萘酚与钴的络合物换算为钴的系数。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明采用酒石酸络合大量金属元素，使得钴元素与其他元素分离，加入1
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亚硝基-2-萘酚溶液使得钴元素完全沉淀，抽滤，烘干沉淀。并按照1
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亚硝基-2-萘酚钴与钴的换算系数，算出钴元素的质量分数。本发明公开的方法操作简单，成本低，精确度高。避免了电位滴定法存在的缺点和不足。可以在于钴基合金生产工业推广。
具体实施方式
8.下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
9.实施例1，一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法，包括如下步骤：（1）称取一定质量的钴基合金试样于烧杯内，加入5-15 ml王水，2-7ｍｌ浓磷酸缓慢加热至试样完全溶解,然后加入3-8 ml浓硫酸冒烟，在此过程中滴加浓硝酸破坏碳化物，取下冷却后，加入10-30 ml热水，加热盐类溶解；（2）加入30-50 ml酒石酸溶液，将溶液加热至60-70℃，边搅拌边滴加氨水调节溶液至ph至9-9.5，放置片刻，用慢速滤纸过滤，滤液置于锥形瓶中，用热水洗净溶样烧杯，并洗涤滤纸和沉淀7-8次，溶液总体积控制在220-270 ml；（3）将溶液加热至沸腾，在搅拌下加入 1-亚硝基-2-萘酚溶液50-60 ml，在不断搅拌下加入10-20 ml乙酸铵溶液，加入5-10ml醋酸，此时溶液ph为4-4.5，冷却放置1-1.5 h，用已恒重的4号玻璃砂芯滤埚抽滤，分别用热蒸馏水、20% 醋酸溶液洗涤烧杯和沉淀，将装有沉淀的玻璃砂芯滤锅烘干至恒重，根据称量玻璃砂芯滤锅抽滤沉淀前后的重量差，从而计算出钴基合金中钴含量。本发明首先用适量的王水和磷酸分解试样，然后加入酒石酸溶液，氨水调节溶液至ph为9，过滤沉淀，将滤液加热至沸腾，在搅拌下加入1
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亚硝基-2-萘酚溶液，在不断搅拌下加入乙酸铵和醋酸溶液，冷却，陈化沉淀至完全。用已恒重的玻璃砂芯滤埚抽滤，分别用热蒸馏
水、20% 醋酸溶液、洗涤烧杯和沉淀，将装有沉淀的玻璃砂芯滤埚烘干至恒重。根据称量玻璃砂芯滤锅抽滤沉淀前后的重量差，从而计算出钴基合金中钴含量。所述步骤（2）中，加入酒石酸溶液作为络合大量镍、钼、铬、钨、铌、铝、锰、铁；步骤（2）中，调节ph至9，沉淀多余未络合的钼、钨、铁。
10.实施例2，根据实施例1所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（1）加入10 ml王水，5ｍｌ浓磷酸缓慢加热至试样完全溶解,然后加入5 ml浓硫酸冒烟，在此过程中滴加浓硝酸破坏碳化物，取下稍冷，加入20 ml热水。
11.实施例3，根据实施例1或2所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（1）中，加热溶解温度条件为190-200℃。
12.实施例4，根据实施例1-3任一项所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（1）中，加入硫酸冒烟温度210-220℃，液面有白色烟雾，持续1-2min。
13.实施例5，根据实施例1-4任一项所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（2）中加入50 ml酒石酸溶液，将溶液加热至60℃，边搅拌边滴加氨水调节溶液至ph至9，放置片刻，用慢速滤纸过滤，滤液置于锥形瓶中，用热水洗净溶样烧杯，并洗涤滤纸和沉淀7次，溶液总体积控制在250 ml。
14.实施例6，根据实施例1-5任一项所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（3）在搅拌下加入 1-亚硝基-2-萘酚溶液60 ml，在不断搅拌下加入20 ml乙酸铵溶液，加入10ml醋酸，此时溶液ph为4，冷却放置1.5 h。
15.实施例7，根据实施例1-6任一项所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（3）中，沉淀陈化时间为1-1.5 h，沉淀烘干温度为110-120℃ 。
16.实施例8，根据实施例1-7任一项所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（3）中，玻璃砂芯坩埚孔径为5μm-10μm。
17.实施例9，根据实施例1-8任一项所述的一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法中，所述步骤（3）中钴的百分含量（w
co
）按公式（1）计算：式中：m0为试样的质量； m1为已恒重的坩埚重量；m2为已恒重的坩埚和沉淀的重量；0.1024为1-亚硝基-2-萘酚与钴的络合物换算为钴的系数。
18.实施例10，一种基于重量法测定钴基合金中钴含量的方法，包括以下步骤：步骤一：根据如下表1中钴基合金中钴含量的范围来称取试样。称取一定质量的钴基合金试样及标准物质于烧杯内，加入10 ml王水，5 ml浓磷酸，在温度为190~200℃电热板上缓慢加热至试样完全溶解,然后加入5 ml浓硫酸在210~220℃下，待试液表面起烟，并持续1~2min。在此过程中滴加浓硝酸破坏碳化物，取下稍冷，加入20 ml热水，加热溶解盐类。
19.步骤二：加入30~50 ml酒石酸溶液，将溶液加热至60~70℃，边搅拌边滴加氨水调节溶液至ph至9~9.5，放置片刻。用慢速滤纸过滤，滤液置于锥形瓶中，用热水洗净溶样烧杯，并洗涤滤纸和沉淀7~8次，溶液总体积控制在约250 ml。步骤三：将溶液加热至沸腾，在搅拌下加入 1-亚硝基-2-萘酚溶液50~60 ml。在不断搅拌下加入10~20 ml乙酸铵溶液，加入5~10ml醋酸，此时溶液ph为4~4.5，冷却放置1~1.5 h。用已恒重的玻璃砂芯滤埚抽滤，分别用热蒸馏水、20% 醋酸溶液涤烧杯和沉淀，将装有沉淀的玻璃砂芯滤埚于110~120℃下烘干至恒重。根据称量玻璃砂芯滤锅抽滤沉淀前后的重量差，从而计算出钴基合金中钴含量。所述步骤（3）中钴的百分含量（w
co
）按公式（1）计算：式中：m0为试样的质量； m1为已恒重的坩埚重量；m2为已恒重的坩埚和沉淀的重量；0.1024为1-亚硝基-2-萘酚与钴的络合物换算为钴的系数。验证本发明所述方法的准确度，选用6个钴基合金的标准物质来验证本方法的准确性，如下表2所示，实验数据的准确性良好，结果满足国家标准允许差。
20.同时，为了验证本发明所述方法的精密度，对同一钴基合金试样，按照试验方法连续10次的测定钴含量。从实验数据的精密度上考察本方法的稳定性。由下表3的数据表明，钴含量的相对标准偏差都在较小的范围之内，说明本方法稳定可靠。
21.以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。