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标题 铜钢复合材料覆层金属锌含量的测定
范文 陈秀琴



摘要： 研究了用不同比例的过硫酸铵氨水溶液，溶解铜钢复合材料覆层金属的试验方法，确立了用33g过硫酸铵溶入500mL氨水（1：1）中的覆层溶解液，均匀溶解覆层金属，而对基体没有影响的的试验方法。在覆层金属溶解后的液体中，PH值为5～6时，以氟化钾、抗坏血酸掩蔽铁及其他杂质，以硫脲掩蔽铜，二甲酚橙为指示剂，EDTA标准溶液滴定锌，滴定终点明显，效果较好。用该方法对铜钢复合材料进行精密度试验，RSD（n=11）在0.83%～1.58%之间，加标回收试验，加标回收率在97%-101%之间。建立了铜钢复合材料覆层金属锌含量测定的新方法，该方法操作简便，精密度高。
关键词：铜钢复合材料 覆层金属 EDTA滴定
Abstract： used different proportions of ammonium persulfate ammonia solution to dissolve copper steel composite coating ， found that using 33 g ammonium persulfate into 500 ml of liquid ammonia （1：1） . the dissolving solution can dissolve cladding metal， and has no effect on the substrate metal .In the dissolved cladding liquid ， when PH5-6， added potassium fluoride and ascorbic acid to eliminate the iron and other interference elements， added sulfourea to eliminate copper， Xylenol orange was used as indicator， EDTA was Used to titrate zinc in the solution. the titration end point clear.Using this method for copper steel composite precision test， RSD （n = 11） was between 0.83% ～ 0.83%， standard addition recovery test， the standard addition recovery was between 97% ～101%. A new method for the determination of zinc content in copper steel composite coating was established and the method is simple， high precision.
Keywords： Copper-steel composite material； Cladding metal ； EDTA titration
0 引言
铜钢复合材料一般以黄铜、紫铜为覆层金属，以钢为基层金属经一定的加工工艺复合而成，因其既具有覆层金属铜的美丽外观，高的导电导热性能，又具有基层金属高的强度，硬度而广受市场需求，在材料领域顺速发展。铜钢复合材料覆层金属的含量直接影响产品的使用性能，也影响产品的商品贸易，准确测定覆层金属中的成分十分重要。
目前，铜钢复合材料覆层金属成分的测定，没有相应的检测方法标准。由于覆层金属较薄[1]，不能采用直读光谱的方法进行检测。现有的国家标准GB/T 5121.11-2008《铜及铜合金中锌含量的测定方法 第11部分：锌含量的测定》，分析对象为铜基体[2]，而铜钢复合材料中的基体为钢材，不能直接引用。YB/T135-1998《镀铜钢丝镀层重量及其组分实验方法》，采用使表层金属完全溶解[3]，而基体金属不受影响的方法溶解后，采用滴定的方法测定锌含量。由于鍍铜钢丝镀层产生的机理与铜钢复合材料覆层的机理不同，采用YB/T135-1998中的方法不能将覆层金属很好的溶解。吴丽芳[4]等人研究了铵加过硫酸铵除铜及对钢的腐蚀试验，一定比例的氨水与过硫酸铵混合，能很好的溶解覆层金属。本文尝试了不同比例的过硫酸铵和氨水的混合，得出较好的溶解覆层金属的溶解液液。
EDTA滴定法测定锌含量是较为经典的试验方法，在铅锌矿[5]、锌铝合金[6]、锌矿[7]、铁矿石[8]、锌精矿[9]、铜精矿[10]、黄铜[11]、冰铜[12]、锌灰[13]、铁闪锌矿[14]等材料中的应用已有很多报道、本研究中，对覆层溶解后的液体采用氟化钾、抗坏血酸掩蔽铁及其他杂质，以硫脲掩蔽铜，二甲酚橙为指示剂，EDTA标准溶液滴定锌，取得很好的效果，该方法简单，准确性高。
1 试验部分
1.1实验材料
本实验采用的铜钢复合材料及覆层金属材料成分分别见表1、表2。
1.2 实验试剂
覆层溶解液 溶样方法 试验结果
20%的过硫酸铵氨水溶液+过氧化氢 加入15mL20%的过硫酸铵氨水溶液，逐滴加入过氧化氢，分四次加入，每次0.25mL 溶解速度慢；镀层溶解的同时，镀液中出现铁锈色。
33g过硫酸铵溶入500mL氨水中 加入15mL覆层溶解液 溶解速度快；镀层逐渐溶解，直至仅剩下芯部金属
33g过硫酸铵溶入300mL氨水（1：1）中 加入15mL覆层溶解液 溶解速度慢；
镀层不能完全溶解，长时间出现铁锈红色及褐色粘稠物质。
33g过硫酸铵溶入500mL氨水（1：1）中 加入15mL覆层溶解液 溶解速度快；镀层逐渐溶解，直至仅剩下芯部金属。
氨水（1+1）；过硫酸铵（分析纯）；硫酸（1+4）；盐酸（1+1）；氟化钾（100g/L）；抗坏血酸溶液（20g/L）；硫脲溶液（100 g/L）；二甲酚橙溶液（2 g/L）；缓冲溶液[11：称取150g六次甲四胺溶于水中加入30ml盐酸，用水稀释至500ml混勻；覆层剥蚀液：33g过硫酸铵溶入500ml氨水中；锌标准溶液[1]：称取0.5000g纯锌（锌的质量分数不小于99.95%）置于150ml烧杯中加入10ml硫酸溶液，冷却，移入500ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀； 乙二胺四乙酸二钠（EDTA）标准滴定溶液（0.01mol/L）[1]：称取7.445g乙二胺四乙酸二钠溶于约200ml热水中，移入2000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。用锌标准溶液标定。
1.3 试验方法
1.3.1 材料镀层金属的溶解
称取0.2 g（精确到0.1mg ）样品置于150ml烧杯中，加入15ml覆层溶解液，待覆层完全溶解。将溶解后的液体定量的转移到250ml的锥形瓶中，退镀后的钢板用丙酮清洗，充分干燥，准确称重，精确至0.1mg。
1.3.2 材料中锌含量的测定
将镀层溶解后的液体煮沸直至变浑浊，取下，冷却至室温，滴加硫酸至溶液完全澄清，过量2～3滴使溶液的PH值至5～6。加入5mL氟化钾、5mL缓冲溶液、5mL抗坏血酸溶液，4mL硫脲溶液摇动片刻，加3～4滴二甲基酚橙指示剂，以EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为亮黄色为终点。按下式计算锌的含量
Zn （%） = × 100
式中：
—— 乙二胺四乙酸二钠滴定溶液的实际浓度，单位为摩尔每升，mol/L；
—— EDTA标准溶液滴定锌耗用量，mL；
—— 镀层质量， g；
65.38 —— 锌的摩尔质量， g/mol；
2 结果与讨论
2.1 覆层溶样方法的确定
称取0.2 g样品置于150ml烧杯中，采用不同的溶样方法，结果见表3。
本次研究的思路是采取适当的方法将覆层金属溶解，而基层金属不受影响。由表3的实验结果可以看出，覆层溶解液中过硫酸铵与氨水的比例的选取，对镀层金属能否快速完全的溶解，且不影响基层金属非常重要。过硫酸酸铵与铜进行了氧化还原反应，加进氨水后，使铜离子生成络合物， 加速了与铜反应速度[15] 。反应为
Cu + （NH 4）2S2O8 + 6NH4OH =〔Cu（NH3）4（OH）2 + 2（NH4）2SO4 + 4H2O
2Cu +（NH 4）2S2O8 + 6NH4OH = 2〔Cu（NH3）2OH + 2（NH4）2SO4 + 2H2O
采用20%的过硫酸铵氨水溶液+过氧化氢溶解复合材料时，过硫酸酸铵和过氧化氢均为强氧化剂，溶解液与样品的反应速度快，镀层溶解后，很快与基体材料碳钢反应，出现铁锈红及粘稠状物质；采用33g过硫酸铵溶入300mL氨水（1：1）溶解液，由于氨水量偏低，过硫酸铵与铜反应的腐蚀性产物SO42-与强氧化剂共同作用，对材料表面有缺陷的部位产生局部腐蚀[4]，在局部腐蚀部位进一步与基体金属反应，产生铁锈红色及褐色粘稠物质，出现实验结果中的覆层金属溶解不完全，且出现铁锈红色及褐色粘稠物质现象。铁锈红色及褐色粘稠物质，影响后续试验过程及滴定终点的判断。采用33g过硫酸铵溶入500mL氨水（1：1）中的溶解液，以及33g过硫酸铵溶入500mL氨水中的溶解液，样品覆层金属均能溶解均匀，仅剩下芯部金属，溶解液中也无铁锈红色及褐色粘稠物质。但33g过硫酸铵溶入500mL氨水中的溶解液在后期要加入大量的硫酸调解PH值，增加试验的试剂量和操作难度。实验表明，采用33g过硫酸铵溶入到500mL的氨水（1：1）形成的覆层溶解液，能很好的均匀溶解镀层金属，对基体金属没有影响，且溶解速度较为理想。
2.2 样品测试及共存元素的干扰的消除
分别称取0.2 g样品置于150ml烧杯中，采用1.3中的实验方法实验后，实验结果见表4。
由表2可知，在覆层金属中的主要元素为铜和锌，还有一些微量的铁、铅以及其他杂质。在覆层溶解后的液体中，含有较多的Cu2+、Zn2+，还有少量的Fe3+、Pb2+ 、Al3+、Mm2+等离子。这些离子的存在都对锌的测定产生干扰[12]。本实验中，采用加入氟化钾、抗坏血酸对铁、铝等进行掩蔽[11][13][16][17]，F-与Fe3+、Al3+形成氟的配合物FeF63-、AlF63-，抗坏血酸将Fe3+还原成Fe2+，反应为2Fe2+ + C6H8O6 = 2Fe+ + C6H6O6 + 2H+。加入硫脲，Cu2+被硫脲还原成Cu+而掩蔽[14]，反应为8 Cu2+ + CS（NH2）2 + 5H2O = 8 Cu+ + CO（NH2）2 + SO42- + 10H+，， Cu+再与硫脲形成配合物而掩蔽。含量低的Pb2+对锌的测定影响不大[12]，其它杂质元素如Mm2+等也通过过硫酸铵氨水、氟化钾、硫脲、抗坏血酸的联合作用而掩蔽[14]。表4的实验结果表明，在PH值至5～6的溶液中。加入5mL氟化钾、5mL缓冲溶液、5mL抗坏血酸溶液，4mL硫脲很好的消除了杂质元素的干扰，实验结果的平均标准偏差及相对标准偏差都较好。检测结果的精密度高。
2.3 加标回收试验
选取一铜钢复合材料，在镀层溶解后的溶液中，加入不同量的锌标准溶液，进行加标回收试验，结果见表5。加标回收率在97-101%之间，加标回收效果很好，说明采用该方法的检测准确性较好。
4结语
采用先将铜钢复合材料覆层溶解掉，再测定覆层锌含量的方法很好的解决了铜钢复合材料中覆层金属的测定问题，实验证明：
1） 采用33g过硫酸铵加500ml的氨水（1：1），能很好的去除铜钢复合材料表面覆层金属。
2） 经过精密度實验及加标回收实验，用该方法测定铜钢复合材料覆层金属中的锌含量，加标回收率在97%-101%之间。
该方法操作简便，简单易学，可为铜钢复合生产企业及材料的使用部门检定覆层金属材料提供很好的方法参考。
参考文献：
[1] YS/T 1045-2015 装饰装潢用铜-钢复合薄板和带材[S].
[2] GB/T 5121.11-2008 铜及铜合金化学分析方法 第11部分：锌含量的测定[S].
[3] YB/T135-1998 镀铜钢丝镀层重量及其组分试验方法[S].
[4] 吴丽芳.铵加过硫酸铵除铜浸泡液对钢铁的腐蚀试验及现场应用[J].福建电力与电工，2003，23（4）：38～39.
[5] 卢业友，杨芬.EDTA滴定法测定铅锌矿中锌的不确定度评定[J].冶金分析，2011，31（3）：79-82.
[6] 乔蓉，朱智红.EDTA络合滴定法测定锌铝合金中的锌[J].化工生产与技术，2010，17（4）：41.
[7] 余红，宋江伟，等.EDTA络合滴定法测定锌矿石中锌方法的改进[J].云南地质，2010，29（1）：94-97.
[8] 赵树宝.EDTA络合滴定法连续测定铁矿石中的铝铅锌[J].冶金分析，2011，31（11）：67.
[9] GB/T 8151.1-2012 锌精矿化学分析方法第1部分：锌量的测定沉淀分离Na2EDTA滴定法和萃取分离Na2EDTA滴定法[S].
[10] GB/T 3884.8-2012 铜精矿化学分析方法第8部分：锌量的测定 Na2EDTA滴定法[S].
[11] 刘和连，许方，等.EDTA络合滴定法测定黄铜中的铜和锌[J].冶金分析，2015，35（5）：70-73.
[12] 常翼湘.EDTA滴定法测定冰铜中的锌量[J].中国无机分析化学，2013，（3）：69
[13] 任冬梅，刘渭萍，等.锌灰中锌含量的测定方法研究[J].辽宁化工，2001，30（9）：375-376
[14] 孟亚东，孙洛新.EDTA 滴定法测定锌的改进[J].冶金分析，2004，24（4）：75-76.
[15] 陈衍油，田西林.过硫酸铵除铜新工艺[J].航空工艺技术，1994：38.
[16] 王京平，陈芳.EDTA连续滴定法测定铜帘线镀层中的铜和锌[J].冶金分析，2005，25（3）：62～63.
[17] 李莉. 抗坏血酸掩蔽行为的研究J].云南教育学院学报，1995，10：50-52.
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更新时间：2024/12/22 17:08:42