濕化學(xué)差示分光光度法測(cè)定鎢銅合金中的鎢

濕化學(xué)差示分光光度法測(cè)定鎢銅合金中的鎢

0熱熔材料的成分含量分析金屬鋯是元素周期表的第六個(gè)周期的一個(gè)教派。這種原子結(jié)構(gòu)決定了金屬鋯具有高比例、高峰值、高泡沫（所有金屬的泡沫最高）和更強(qiáng)的耐性，金屬銅具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。由兩者組成的鎢銅合金材料兼具了二者單質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),具有耐高溫、耐電弧燒蝕、高強(qiáng)度、導(dǎo)電和導(dǎo)熱適中等性能。因此該材料廣泛用于軍工、航天、電加工電極和微電子封裝熱熔材料。同時(shí)由于鎢的低膨脹特性和銅的延展特性,可以通過(guò)調(diào)整二者的成分比例,制成不同牌號(hào)的鎢銅材料,二者的比例不同,其材料的各種物理性能也不同,故其成分含量的確定就顯得尤為重要。針對(duì)這一材料的特性,研究了其主成分鎢含量的定量分析方法。常規(guī)使用的鎢含量的分析方法有重量法、滴定法、分光光度法、極譜法等,這些分析法各有優(yōu)缺點(diǎn)和限定的含量范圍。適合鎢銅合金中鎢的分析法是重量法,但其分析耗時(shí)需1.5d、操作手續(xù)繁雜,實(shí)驗(yàn)人員不易掌握。為解決以上問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)了分析鎢最耗時(shí)的關(guān)鍵步驟———溶解試樣的優(yōu)化選擇。通過(guò)不同比例的王水和不同種類(lèi)酸的實(shí)驗(yàn),最終確定采用鹽酸+硝酸(9+1)、硫酸+磷酸(1+3)混合酸低溫加熱溶解,且該酸度不影響后面的發(fā)色實(shí)驗(yàn)。將重量法的沉淀、灼燒等繁瑣操作人員不易掌握且耗時(shí)長(zhǎng)的步驟,改為分取,發(fā)色后采用分光光度法測(cè)定,干擾元素銅則選擇直接加入草酸胺溶液掩蔽。實(shí)驗(yàn)還確定了最佳比色波長(zhǎng)為400nm。發(fā)色穩(wěn)定時(shí)間為10~30min?？焖?、簡(jiǎn)單的操作使得實(shí)驗(yàn)由重量法的約12h縮減為約6h。1實(shí)驗(yàn)部分1.1氯化錫及三氯化鈦標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液VIS-723G型分光光度計(jì)(北京瑞利分析儀器公司)。鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸均為分析純,無(wú)砷金屬鋅粒,硫氰酸銨(250g/L),草酸銨(100g/L)。二氯化錫(5g/L):鹽酸(1+1)溶液溶解,現(xiàn)用現(xiàn)配。三氯化鈦(1%):取1mL三氯化鈦(分析純),加3mL濃鹽酸及6mL水再加4~5粒鋅粒還原10min,過(guò)濾后使用。鎢標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1000μg/mL):購(gòu)自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液(200μg/mL):取20mL鎢標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,移入100mL塑料容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,備用。1.2實(shí)驗(yàn)步驟1.2.1酸鈉+硫酸法稱(chēng)取(0.0500±0.0002)g試樣于200mL三角燒瓶中,加45mL鹽酸+硝酸(9+1)的混合液,30mL磷酸,10mL硫酸。低溫溶解完全,加熱至發(fā)煙。取下,稍冷,加水溶解鹽類(lèi)。冷卻。定容于200mL容量瓶中,搖勻,備用。1.2.2氯化錫法分取1.2.1溶液5mL于100mL容量瓶中,依次加入20mL草酸胺(100g/L),40mL二氯化錫,放置15min,使鎢還原,再加6mL硫氰酸胺,2mL三氯化鈦,以二氯化錫溶液稀釋至刻度,搖勻。放置15min后于723G型分光光度計(jì)400nm處用1cm比色皿比色。1.2.3同步操作過(guò)程稱(chēng)取與試樣相匹配的純銅0.015g,與試樣1.2.1同步操作。分取5mL溶液于100mL容量瓶中,加入2.50mL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液,按實(shí)驗(yàn)步驟1.2.2發(fā)色,作為參比液。1.2.4樣品溶液的加入稱(chēng)取與試樣相匹配的純銅0.015g,與試樣同步操作。分取5mL溶液于6個(gè)100mL容量瓶中分別加入2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00mL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液。按實(shí)驗(yàn)步驟發(fā)色。以加2.50mL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液的發(fā)色液為參比,工作曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。2結(jié)果討論2.1混合溶解實(shí)驗(yàn)結(jié)果稱(chēng)取0.05g(精確至0.0001g)試樣加入不同比例的酸進(jìn)行試樣溶解實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)表明:按鹽酸+硝酸(9+1)比加酸液若干毫升并加入30mL磷酸和10mL硫酸的混合溶解方式,效果最好。溶解時(shí)間短,并且樣品能完全溶解。當(dāng)鹽酸+硝酸(9+1)比加入時(shí),如試樣未完全溶解時(shí),可以再按比例補(bǔ)加若干毫升。2.2染料的ph值參照參考文獻(xiàn)不再做最佳顯色酸度實(shí)驗(yàn)。在鹽酸(1+1)溶液中,鎢與硫氰酸鹽形成黃色絡(luò)和物。根據(jù)其顏色的深淺測(cè)量鎢的含量。2.3樣品測(cè)定結(jié)果以加入2.5mL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2mg/mL)的發(fā)色液為參比液,加入5.0mL的發(fā)色液為測(cè)試液,于不同的波長(zhǎng)處測(cè)量其吸光度。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。表2可看出,鎢在400nm處有最大吸收峰。故選擇400nm為測(cè)定波長(zhǎng)。2.4測(cè)定條件的確定發(fā)色液在不同穩(wěn)定時(shí)間的吸光度見(jiàn)表3。從表3可看出,放置10min即可,但為確保顯色完全,故實(shí)驗(yàn)選用15min,并盡可能在30min之內(nèi)完成測(cè)定。2.5金金銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅銅由于材料成分較簡(jiǎn)單,除待檢成分外,只有銅。故同時(shí)繪制了兩條(含銅和不含銅)工作曲線(xiàn),兩曲線(xiàn)不重合,說(shuō)明銅有干擾,見(jiàn)圖2。2.6銅的氧化過(guò)程針對(duì)銅的干擾分別采用了加入(1)草酸胺,(2)飽和硫脲,(3)分離除銅的方法。實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)圖3。三種方法的線(xiàn)性方程及相關(guān)系數(shù)分別為:y1=0.008x-0.3143,r1=0.9980;y2=0.0038x-0.0233,r2=0.9820;y3=0.0038x-0.0233,r3=0.9796。實(shí)驗(yàn)中分離銅采用的是加NaOH(100g/L)溶液使銅沉淀過(guò)濾分離,再對(duì)溶液進(jìn)行酸化后差示比色。實(shí)際情況是鎢的吸光度太低,且顯色的酸度不易控制,線(xiàn)性相關(guān)不好。另銅沉淀完全與否不易判定,所以實(shí)驗(yàn)不采用該方法。同時(shí),實(shí)驗(yàn)也證明,硫脲加入使結(jié)果不穩(wěn)定,線(xiàn)性相關(guān)性也不理想,所以本實(shí)驗(yàn)也不采用。加草酸胺作掩蔽劑時(shí),線(xiàn)性相關(guān)性較好。圖4繪制出了加入草酸胺作掩蔽劑時(shí)的含銅與不含銅工作曲線(xiàn),兩線(xiàn)重合,說(shuō)明銅已被掩蔽,曲線(xiàn)無(wú)平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。其線(xiàn)性方程和線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)為:y=0.0082x-0.3293,r=0.9998。3樣品分析3.1u2004樣品的測(cè)定工作曲線(xiàn)的繪制:稱(chēng)取純銅0.015g按分析步驟溶解好,分取好,分別加入0.2mg/mL的鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液2.50,4.00,4.50,5.00mL(相當(dāng)于鎢含量40.0%,64.0%,72.0%,80.0%)。對(duì)9E3-125Cu30W70樣品進(jìn)行了6次分析,樣品的測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。由表4可知,實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1.6%。3.2量武的準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)用在樣品中加標(biāo)回收的方法進(jìn)行鎢銅合金中測(cè)量鎢的準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)。于試樣中加入鎢(0.2mg/mL)標(biāo)準(zhǔn)溶液4.0mL(相當(dāng)于鎢含量為64.0%),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。4濕法分析手段隨著科技的發(fā)展,很多實(shí)驗(yàn)方法已改為由儀器進(jìn)行分析,但儀器分析對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的依賴(lài)性很強(qiáng),是一種相對(duì)測(cè)量的方法