稀有金属 2002,(04),287-289 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2002.04.012
镍锰钴合金中氧的测定方法研究
郑华 周海收
北京有色金属研究总院,河南省周口职业技术学院沈师分校,北京有色金属研究总院 北京100088 ,周口466000 ,北京100088
摘 要：
研究了镍锰钴合金中杂质氧的测定方法。针对金属锰高温下易挥发和吸附气体的特点 , 选择适宜的加热温度 , 使用锡片作为浴料 , 以锡囊包裹并装入腐蚀好的镍篮中 , 选择标准坩埚 , 用 5kW加热电流进行试验 , 获得了满意的分析测定效果。对含氧 0 .0 18%的试样 , 分析精确度为 4 .6 % , 加标回收率为 94 %～ 10 8%。
关键词：
镍锰钴合金 ;氧 ;测定仪器法 ;
中图分类号： TG115.3
收稿日期： 2002-03-14
Analysis Method of Oxygen in Ni-Mn-Co Alloy
Abstract：
The measurement of the impurity oxygen in Ni Mn Co alloy is presented. According to the characteristics of Mn metal such as easy to volatilization at the high temperature and gas absorption, a sequence of procedures were introduced, i.e., choosing proper heating temperature, employing tin flakes as bathing materials, wrapping Ni Mn Co alloy in tin cell, enclosing it in the pre corroded nickel basket, choosing standard crucible, heating with 5 kW electric current and then testing it, after which a satisfying analysis measurement effect was obtained. The analysis deviation is 4.6% and the recovery is 94%～108% for the sample with 0.018% content of oxygen.
Keyword：
Ni Mn Co alloy; Oxygen; Determination by instrument;
Received： 2002-03-14
由于锰的蒸气压甚至在低于其熔点时也很高, 因此用一般的惰气熔融法测定锰合金中的氧, 一直为许多分析工作者所回避
[1 ]
。新型工业材料NiMnCo合金含Mn25%, 由于氧的含量直接影响 产品性能, 所以必须进行测定, 但Mn含量较高, 用高温熔化测试难度较大。文献报导的测定方法有化学法和真空熔化法
[2 ,3 ]
。近年来, 国内对其它低熔点金属中氧的测试也有报道
[4 ,5 ]
。针对合金中Mn的特点, 本文采取了两个方面的措施:一是选择合适的材料 (锡片作浴料) 降低高温挥发时对气体的吸附;二是选择合适的助熔剂, 以锡囊包裹并装入腐蚀好的镍篮中。在最佳条件下对实际试样进行测试, 获得了满意效果。
1 试剂与仪器
钛标样 (含氧0.273%) (航空部621所) ;腐蚀液 (HNO3 、H3 PO4 、HAc混合液) ;Fe、Sn粒 (北京化工厂) , Cu块 (自制) , 标准石墨坩埚和套坩埚 (天津) ; 石墨粉 (美国LECO公司) , 锡囊、锡片 (北京兴大公司) ;TC-436氧、氮测定仪 (美国LECO公司)
2 分析方法
开启仪器, 预热, 待恒温红灯闪烁, 开气, 半小时后, 进行分析。将称好的试样装入锡囊内, 密封好再装入腐蚀好的镍篮中。 选择好分析通道, 和最佳分析条件, 以钛标准样校准仪器, 然后对装在镍篮中的试样进行测试。
试样分析谱图见图1。
图1 试样分析谱图
Fig .1 Chromatogram diagram of sample
3 结果与讨论
3.1 试样和标准样的准备
试样在万分之一天平上称好后装入锡囊中, 试样重量范围在0.08~0.17 g。
将镍篮用混酸腐蚀以除去表层氧化物, 然后用水冲洗, 再用无水乙醇洗涤, 以暖风小心吹干。
3.2 分析条件的选择
3.2.1 浴料的选择
用惰气熔融的仪器法测定金属中氧时, 文献报道的浴料有Fe-Sn浴、Cu浴、Pt浴等。Pt浴由于使用贵金属铂, 费用太高。本文选择Fe-Sn浴、锡浴、Cu浴加石墨粉、石墨粉浴、无浴五种方式测试226AC307-320号试样。结果列于表1, 以锡浴的效果最好。
表1 不同浴料的影响
Table 1 Effect of different bathing materials
浴料种类
O2 % (4次平行测试结果)
结果评价
Fe-Sn浴
0.016, 0.020, 0.017, 0.018
较好
锡浴
0.019, 0.019, 0.020, 0.021
最好
Cu浴加石墨粉
0.018, 0.014, 0.016, 0.017
不好
石墨粉浴
0.016, 0.013, 0.018, 0.012
不好
无浴
0.012, 0.016, 0.015, 0.010
不好
3.2.2 助熔剂的选择
选择了有无镍篮包裹试样两种条件进行对比, 试验结果如表2所示。
表2 助熔剂的影响
Table 2 Effects of solvent
试样编号
O2 % (使用Ni)
O2 % (不使用Ni)
226AC201-320
0.037
0.027
226AC202 200/320
0.041
0.033
212AC210-320
0.038
0.033
由上述结果可知, 不使用镍篮作助熔剂会使测定结果偏低。
3.2.3 坩埚类型的选择
NiMnCo合金中Mn在高温下易挥发, 不宜选用高温坩埚。选用标准坩埚和套坩埚, 以两块锡片 (0.8 g) 作浴料, 使用镍篮, 固定5kW加热功率测定试样C-4 (10) 号, 结果见表3。
从表3结果看出, 两种坩埚测定无明显影响, 最后选择标准坩埚。
3.2.4 称样量的影响
在使用标准坩埚、分析功率5kW、以两片锡片作浴料和使用镍篮情况下, 称样量对测试结果影响的试验, 结果见表4 (试样号402C 408 200/320) 。
表3 坩埚类型对测定的影响
Table 3 Effects of crucible type
坩埚种类
O2 /%
标准坩埚
0.018, 0.019, 0.020
套坩埚
0.019, 0.019, 0.018
表4 不同称样量的影响
Table 4 Effects of different sample weight
试样重 (g)
0.1705, 0.1635, 0.1025, 0.1072, 0.0865, 0.0810, 0.0564
O2 %
0.010, 0.0096, 0.011, 0.0090, 0.010, 0.010, 0.0092
从表4可以看出, 称样量在0.08~0.17 g间对结果无影响。
3.2.5 分析功率的选择
由于NiMnCo合金中Mn在高温下易挥发, 而合金中其它元素的氧化物完全释放温度又不能太低。最后分析功率选择5.0kW, 脱气功率选择6.0kW。
3.2.6 比较水平选择
比较水平是指O2 峰截止的最低点, 根据峰形选择氧为4.00 的比较水平。
综上所述, 试验最佳条件为:称样量0.08~0.17 g, 脱气功率6.0 kW, 分析功率5.0kW, 比较水平氧为4.00, 标准坩埚, 两片锡片作浴料, 选用镍篮作助熔剂。
3.3 精确度
在最佳条件下测定402C408-320试样, 平行测定7次, 结果如表5。
3.4 回收率
在0703-2试样中加入适量的钛标样进行回收率试验, 结果见表6。
3.5 实样分析
在最佳条件下, 测试实际试样的结果列于下表7。
表5 测定的精确度
Table 5 Precision of analysis
样重/g
0.1532
0.09115
0.1228
0.1435
0.0985
0.1265
0.1344
平均值/%
相对标准偏差/%
O2 /%
0.018
0.018
0.019
0.017
0.017
0.018
0.019
0.018
4.6
表6 钛标样回收率
Table 6 Recovery of Ti standard samples
样量/
加入标样量/
氧理论值/
氧测定值/
方法回收率/
0.0956
0.0202
0.066
0.068
103
0.0823
0.0132
0.057
0.055
96
0.0944
0.0125
0.051
0.055
108
0.0956
0.0188
0.063
0.060
95
0.0983
0.0206
0.065
0.061
94
表7 实际样品测试结果
Table 7 Aanalysis results of some samples
试样来源
北京有色院复合中心
试样名称
NiMnCo
试样编号
326C402
TZ12-320
1326C402-320
226C303-200
O2 %
0.0080
0.027
0.016
0.011
4 结论
通过各种测试条件的实验研究, 确定了测定NiMnCo合金中氧的最佳方法, 并进行了实际试样的分析测试, 获得了满意的效果。此方法的研究有望应用于其它低熔点合金金属中氧杂质的测定。
参考文献
[1] 墨尔尼克LM等著, 刘崇嗣译金属中气体元素的测定.北京:冶金工业出版社, 1987.317
[2] KlyachkoYuA , ChistyakovaEM .Zavod.Lab., 1960, 26:1335
[3] ElwellWT , PeakeDM .Analyst., 1957, 82:734
[4] 朱跃进, 李素娟, 陈文绣.冶金分析, 1995, 15 (5) :55
[5] 刘若鸣, 肖彩林, 奉冬文.分析试验室, 1996, 15 (3) :87
