[發明專利]一種測定鋼鐵材料中混合稀土固溶度的方法

有效

• 申請號: 201210569286.6
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103063589A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 任慧平;金自力;瞿偉
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 蔣常雪

?

技術領域

本發明涉及一種測定鋼鐵材料中混合稀土固溶度的方法，屬于理化檢測技術領域。

背景技術

在鋼鐵材料中加入一定量的稀土對其組織和性能都會有一定有益的作用，這一點已為世界所公認。但直至今日稀土元素在鋼鐵材料中的存在形態和作用機理卻尚未研究清楚。

上世紀70年代日本川村和郎曾用電解、分離測量稀土夾雜物，從而以鋼中稀土夾雜含量與總量的差值推定為稀土在鋼中的固溶量。此種方法因其受差減方式間接測量的誤差疊加及交互影響并且稀土元素的偏聚等因素影響，靈敏度較低，誤差過大。1981年李文彬用內耗法研究了稀土在鋼中存在的形態和分布，但未能作出定量分析（見第一屆全國內耗學術會議論文）。韓其勇和方克明也曾先后用放射性同位素示蹤法測定稀土在鋼中的固溶量，其靈敏度較差減法高，但是此法是通過試樣重熔，人為加入一定量放射性同位素示蹤劑進行測定，所測試樣并非取自工業生產和實驗制備的材料，因而無法用于實際測量。而后董曉魁和周玉芬利用電解法測定稀土固溶度的方法，在稀土離子分離時所用的方法涉及到一些較為強烈的化學反應，因此在實驗過程中較為危險。90年代時葉文和林勤發明的直接法測定鋼中稀土的固溶度，整個過程較為科學合理，但實驗所用設備等離子光譜儀（ICP）較為昂貴，在生產實踐的推廣中，較為困難。

發明內容

本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種測定鋼鐵材料中混合稀土固溶度的方法，它可以在實驗室研究和生產實踐中較為安全、可靠和廉價地實現稀土固溶度的測定，具有靈敏度高、實驗過程安全、簡便以及實驗設備和藥品廉價易得等特點。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種測定鋼鐵材料中混合稀土固溶度的方法，所述方法為：選用LiCl+TEA三乙醇胺+乙二醇+二苯胍+苯1.5%的無水乙醇電解液、實行低溫電解，然后將固溶稀土與稀土第二相夾雜物分離并經處理后利用分光光度計進行含量測定。

具體步驟為：

（1）電解：電解液的重量百分比配比為：2%的LiCl，2%的TEA三乙醇胺，0.5%的乙二醇，0.2%的二苯胍，1.5%的苯，余量為無水乙醇；

電解時陽極為混合稀土的鋼鐵材料電解試樣，陰極為不銹鋼管；試樣電解前稱重并記錄，電解溫度為-5℃～-10℃，電解2-3個小時后，關閉電源，取出試樣，并晾干后稱重，前后重量的變化即為試樣消耗的質量M；

（2）分離固溶稀土和稀土第二相夾雜物：通過在布氏漏斗里墊上4-6層慢速定量濾紙，將電解后的電解液倒入布氏漏斗中，再用保鮮膜將漏洞口密封，進行過濾分離，得過濾除雜的電解液濾液；

（3）揮發、溶解、調pH值：對過濾除雜的電解液濾液在恒溫水浴鍋中85℃下實行揮發，除去低沸點的有機物；再用去離子水重新溶解，加入鹽酸，破壞剩余有機物并調節酸度使pH值為1-2，測濾液總體積為V；

（4）把已經轉型為H型強陽離子交換樹脂，裝入離子交換柱，從濾液總體積中取出用于處理的體積為V₁的濾液，將其緩慢注入離子交換柱，使溶液中所有離子均被該樹脂所吸附，然后用濃度為1.7N-2.0N的鹽酸沖洗2-3次除去Fe、Mn、Al；再以濃度為4.3N-5.0N的鹽酸洗脫，獲得純凈的稀土離子溶液；

調節酸度使pH值為1-2，得待測液，測體積為V₂；

（5）用稀土標準液配制一組已知濃度的標準稀溶液，加入3ml、0.02%wt偶氮氯膦-Ⅲ溶液作為顯色劑得到25ml標準對比溶液，用分光光度計測出它們的吸光度，繪制標準工作曲線，標準工作曲線的斜率為K；

（6）將一定量的待測液中加入10ml、10%wt的草酸和3ml、0.02%wt的偶氮氯膦-Ⅲ溶液，補足待測液得到25ml待測溶液，搖勻后用分光光度計測量其吸光度A，用厚度為b的比色皿、以試劑空白做參比，再利用已繪制好的標準工作曲線即可計算出溶液中稀土離子的濃度，得到稀土元素在鋼鐵材料中的固溶度。

稀土元素在鋼鐵材料中的固溶度計算公式為：

????式中：A為待測液的吸光度，V為揮發、溶解、調pH值后的濾液總體積，V₁為從濾液總體積中取出用于處理的濾液的體積，V₂為處理完后收集到的溶液體積，K為標準工作曲線的斜率，b為比色皿的厚度，?M為試樣在電解時消耗的質量。

在電解時陽極鐵夾與試樣接觸處不能浸入電解液中。

用稀土標準液配制一組已知濃度的標準稀溶液至少有4種濃度。