铝中间合金化学分析方法第1部分 铁含量的测定重铬酸钾滴定法送审稿编制说明doc.docx
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铝中间合金化学分析方法第1部分铁含量的测定重铬酸钾滴定法送审稿编制说明doc
铝中间合金化学分析方法
第1部分：
铁含量的测定
重铬酸钾滴定法
送审稿编制说明
东北轻合金有限责任公司
2011.07
铝中间合金化学分析方法
第1部分：
铁含量的测定
重铬酸钾滴定法
送审稿编制说明
1工作简况（包括任务来源、协作单位、主要工作过程）
1.1任务来源
根据全国有色金属标准化技术委员会2009年标准制（修）定计划，2010年6月29日～7月2日于安徽省黄山市召开了《铝中间合金化学分析方法》有色金属行业标准任务落实会，会上确定了《铝中间合金化学分析方法》行业标准的起草思路。
根据会议讨论决定，由东北轻合金有限责任公司负责YS/TXXX.1-201X《铝中间合金化学分析方法第1部分：
铁含量的测定重铬酸钾滴定法》标准的制定工作，由抚顺铝业有限公司、国家轻金属质量监督检验中心进行复验和复核。
1.2起草单位情况
东北轻合金有限责任公司现生产能力8.25万吨，生产的“天鹅”牌铝、镁及其合金板、带、箔、管、棒、型、线、锻件和深加工制品等18大类产品，228种合金，公司每年有10%左右的产品远销美国、日本、新加坡、香港等16个国家和地区。
公司现已装备各类铝镁加工设备5615台套，其中有2000mm四辊可逆式热轧机、1700mm四辊可逆式冷轧机、50MN卧式挤压机等，以及从美国、德国、日本、意大利等国引进的1400mm薄板冷轧机、1200mmhe1350mm箔材轧机、16MN油压机等先进设备，其中从美国引进的40MN拉伸机是我国唯一的铝合金厚板拉伸机。
东轻公司技术中心是国家级企业技术中心，具有国内领先的大型铝、镁合金理化检验及性能检测设备仪器装置。
包括多套恒温、恒湿、模拟自然、模拟环境及各种材料拉伸试验机、硬度计、电感耦合等离子发射光谱仪、光电直读光谱仪、蔡氏显微镜、各种探伤仪等国内外先进的专业检测设备。
公司拥有各类专业技术人员2100人，其中特高工6人，高级工程师108人，工程师503人。
公司所拥有的科技力量和检测仪器，无论从质量上还是数量上，在国内轻合金加工行业中都处于领先地位。
几十年来公司曾完成多项国家重点军工科技攻关项目，和多项国家、行业、军工标准的制定。
1.3主要工作过程和工作内容
根据任务落实会议精神，我公司组建《铝中间合金化学分析方法》行业标准起草小组，主要有研发检测中心、技术部人员组成。
2010年7月全国轻金属标准化技术委员会在黄山召开了任务落实，根据会上的讨论，形成征求意见稿，然后广泛征求相关单位意见，再根据各单位意见形成预审稿，于2011年07月九江召开审定会。
1.3.1制定编审原则
1）以满足我国铝行业的实际生产和使用的需要为原则。
提高标准的适用性。
2）以与实际相结合为原则，提高标准的可操作性。
3）充分考虑国家法律、安全、卫生、环保法规的要求。
4）完全按照GB/T1.1—2000《标准化工作导则第1部分：
标准的结构和编写规则》、GB/T1.4-2001《标准编写规则第4部分：
化学分析方法》的要求对本部分进行了编写。
1.3.2编制过程
1）申报公司内部计划。
2）组建《铝中间合金化学分析方法》起草小组，主要有研发检测中心、技术部人员组成。
3）先进行调研工作，向轻标委秘书处提交立项论证报告，送交年会讨论。
4）形成草案稿。
5）2010年06月全国轻金属标准化技术委员会在黄山召开了任务落实会，东轻公司接受下达起草YS/TXXX.1-201X《铝中间合金化学分析方法第1部分：
铁含量的测定重铬酸钾滴定法》的任务；确定了标准编审原则；同时对草案稿进行讨论。
6）由草案稿形成了征求意见稿。
7）通过广泛征求意见，然后归纳总结各条意见形成审定稿。
2标准的主要内容
标准由八个部分组成：
范围、方法提要、试剂、试样、分析步骤、分析结果的计算、精密度、质量控制与保证。
3试验报告（附录一）
4复验报告（附录二）
5复核报告（附录三）
6建议
建议推荐本部分为铝中间合金中铁含量测定的有色金属行业标准分析方法。
7预期效果
随着铝及铝合金生产技术的进步和使用范围的不断扩大，已广泛用于航天、航空、建筑等各个领域，是重要金属材料之一，铝中间合金也被广泛应用于铝合金的生产之中，其种类和牌号也越来越多，目前，国内外分析标准中尚无铝中间合金的测定方法。
在日常分析中，各单位通常采用自己的企业标准，没有统一方法。
行业标准《铝中间合金化学分析方法》，将成为铝中间合金化学分析方面的基础标准，规范、统一铝中间合金各主元素测定方法，使得铝及铝合金化学分析事业更加有序地发展，更加标准化，更加与国际接轨，为中国铝业的持续、健康、快速发展服务。
行业标准《铝中间合金化学分析方法》编制组
2011年08月04日
附录一
铝中间合金化学分析方法
第1部分：
铁含量的测定
重铬酸钾滴定法
试验报告
东北轻合金有限责任公司
周兵、刘沙、崔爽、刘双庆、王美琪
2011年01月
1、前言
目前，国内外分析标准中尚无铝铁中间合金中高含量铁的测定方法。
在日常分析中，各单位通常采用硫磷混酸溶解试样，以氟化铵助溶。
过滤除去不溶物，用二苯磺酸钠为指示剂，以重铬酸钾标准溶液直接滴定氧化二价铁离子：
过量的氧化剂重铬酸钾将二苯磺酸钠指示剂氧化为紫色，即为终点。
根据全国有色金属标准化技术委员会在2010年6月29日～7月2日于安徽省黄山市召开的《铝中间合金化学分析方法》有色金属行业标准任务落实会上的安排，由东北轻合金有限责任公司负责起草YS/TXXX.1-201X《铝中间合金化学分析方法第1部分铁含量的测定重铬酸钾滴定法》。
我们根据现有的资料，认真进行了条件试验，制定了重铬酸钾滴定法测定铝中间合金中铁量的分析方法。
经反复验证，认为此分析方法结果准确、分析速度快、操作简便，可推荐作为铝中间合金中铁量测定的标准分析方法。
2、实验部分
2.1试剂
2.1.1氟化铵溶液（100g/L）。
2.1.2硫酸-磷酸混合酸：
300mL硫酸（1+3）中，缓慢加入100mL磷酸（ρ1.69g/mL），混匀。
2.1.3二苯磺酸钠指示剂溶液（4g/L）。
2.1.4重铬酸钾标准溶液（0.0030mol/L，TFe=0.001g/mL）。
2.1.5铁标准溶液（2.914mg/mL）：
准确称取1.500g还原铁粉，以20mL硫酸（1+5）溶解，移入500mL容量瓶中，稀释至刻度，混匀。
然后标定。
2.1.6铁标准溶液（3.026mg/mL）：
准确称取1.500g还原铁粉，加100mL盐酸（1+1），加热溶解完全后冷却，移入500mL容量瓶中，以盐酸（5+95）稀释至刻度，混匀。
然后标定。
2.1.7精铝：
99.996%。
2.1.8硫酸-盐酸-磷酸混合酸：
600mL硫酸（1+3）与290mL水混合，然后缓慢加入50mL盐酸（1+1）及55mL磷酸（ρ1.69g/mL），混匀。
2.1.9盐酸（1+1）。
2.1.10铝溶液（20mg/mL）：
精铝配制。
2.2分析方法
称取0.1000g试样于烧杯中，加15mL氟化铵溶液、20mL混合酸，加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
铁量按下式计算：
式中：
C——重铬酸钾标准溶液的浓度，mol/L；
V——滴定消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；
55.84——铁的摩尔质量，g/mol；
m——试样量，g。
注：
1）指示剂消耗重铬酸钾标准溶液，故不可多加。
2）氟化铵遇到酸将有氢氟酸产生，有毒，所以操作必须在通风良好情况下进行。
3、结果与讨论
为了研究重铬酸钾滴定法测定铝铁中间合金中铁量的条件，如用铝铁中间合金样品做试验研究，会因样品中铁的偏析、不均匀而产生误差。
因此，本试验采用不含铁的精铝（99.996%）加入Fe2+标准溶液的方法代替铝中间合金样品。
3.1溶解方法试验
目前，国内外分析标准中尚无铝铁中间合金中铁量的测定方法，在日常分析中各单位采用酸溶方法溶解试样。
铝铁中间合金试样，用硫酸、磷酸溶解速度较慢，盐酸溶解试样速度较快。
3.1.1盐酸溶解试样
试验一：
称取0.1000g精铝（2.1.7）于500mL锥形烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.6），20mL盐酸（2.1.9），加热至溶解完全，冷却，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表1。
表1
Fe含量理论值，%
Fe含量测定值，%
15.13
14.02、14.05、14.08
平均14.05
试验二：
称取0.1000g精铝（2.1.7）于500mL锥形瓶中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.6），20mL盐酸（2.1.9），加热至溶解完全，滴加二氯化锡溶液（40g/L）至黄色消失过量1滴，冷却。
加水80mL、二氯化汞溶液（饱和）5mL，放置5min。
加硫一磷混酸（2.1.2）10mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表2。
表2
Fe含量理论值，%
Fe含量测定值，%
15.13
15.20、15.17、15.24
平均15.20
3.1.2硫酸-盐酸-磷酸混合酸溶解试样
称取0.5000g标准样品[LD8（2A80），GBW02220]（Fe1.18%）于400mL广口烧杯中，加入30mL混合酸（2.1.8），加热至溶解完全，立即冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表3。
表3
Fe标准值，%
Fe含量测定值，%
1.18
1.11、1.14、1.12
平均1.12
3.1.3硫酸-磷酸混合酸溶解试样
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.5），20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解，溶解速度非常慢，试验失败。
3.1.4以氟化铵助溶、硫酸-磷酸混合酸溶解试样
试验一：
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.5），加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表4。
表4
Fe含量理论值，%
Fe含量测定值，%
14.57
14.62、14.57、14.66
平均14.62
试验二：
称取0.5000g标准样品LD8（2A80）GBW02220（Fe1.18%）于400mL广口烧杯中，加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、30mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，立即冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表5。
表5
Fe标准值，%
Fe含量测定值，%
1.18
1.19、1.20、1.21
平均1.20
3.1.5小结
根据试验，试样以盐酸或含有盐酸的混酸溶解，在溶样过程中Fe2+将易被氧化为Fe3+，从而造成结果偏低。
仅用硫磷混酸溶解速度又太慢，需要以氟化铵助溶。
所以本方法采用15mL氟化铵溶液（2.1.1）、30mL硫磷混合酸（2.1.2），共同溶解试样。
3.2酸度试验
3.2.1试验方法
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.5），加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、加入不同量的混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表6。
表6
Fe理论值，%
酸的加入量，mL
Fe含量测定值，%
14.57
10
14.23、14.22、14.15
14.20
15
14.64、14.59、14.75
14.66
20
14.72、14.56、14.67
14.65
25
14.64、14.77、14.61
14.67
30
14.71、14.67、14.69
14.69
3.2.2小结
根据试验，混酸的加入量在15mL～30mL对结果没有影响，本方法选择加入20mL混酸。
3.3氟化铵的加入量
3.3.1试验一
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.5），加不同量氟化铵溶液（2.1.1）、20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表7。
表7
Fe理论值，%
氟化铵的加入量，mL
Fe含量测定值，%
14.57
5
14.42、14.52、14.46
14.467
10
14.53、14.71、14.61
14.62
15
14.65、14.51、14.73
14.63
25
14.70、14.62、14.66
14.66
40
14.45、14.57、14.33
14.45
3.3.2试验二
以纯铁标液加20mL混酸做试验。
重复3次，结果见表8。
表8
Fe理论值，%
氟化铵的加入量，g
Fe含量测定值，%
14.57
0
14.61、14.57、1462
14.60
1
7.83、8.06、7.91
7.93
3
7.64、7.86、7.70
7.70
3.3.3小结
根据试验，氟化铵加入量过大，使结果偏低；因为氟离子与铁离子络合了。
铝将要消耗氟化铵，生成氟铝络合物，氟化铵量过少，则溶解速度缓慢。
氟化铵溶液（2.1.1）的加入量在10mL～25mL对结果没有影响，本方法选择加入15mL氟化铵溶液（2.1.1）。
3.4铝基的影响试验
3.4.1试验方法
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复3次，结果见表9。
表9
Fe理论值，%
铝基的加入量，g
重铬酸钾消耗的体积，mL
0
0.1
0.01、0.01、0.01
3.4.2小结
本方法是以重铬酸钾标准溶液直接滴定氧化二价铁离子，过量的氧化剂把二苯磺酸钠指示剂氧化为紫色，即为终点。
这个试验中消耗重铬酸钾标准溶液，实际应是与二苯磺酸钠指示剂反映的那部分，所以铝基体对铁的测定没有影响。
3.5杂质干扰试验
3.5.1试验方法
铝铁中间合金中杂质含量见表10。
表10
牌号
化学成分（质量分数）/%
Si
Fe
Cu
Mn
Cr
Ni
Ti
其他
Al
单个
合计
AlFe5
0.40
4.0～6.0
0.15
0.35
0.10
0.10
0.10
Mg0.40;Pb0.15;
Sn0.10;Zn0.10
0.05
0.15
余量
AlFe10
0.25
9.0～11.0
0.10
0.10
-
-
-
Zn0.10
0.05
0.15
余量
AlFe20
0.20
18.0～22.0
0.10
0.30
-
-
-
Zn0.10
0.05
0.15
余量
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.5），按表10加入杂质，加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复次，结果见表11。
表11
Fe理论值，%
杂质的加入量，%
Fe含量测定值，%
14.57
Si0.25；Cu0.15；Mn0.30；Cr0.10；Ni0.10；
Ti0.10；Mg0.40；Pb0.15；Sn0.10；Zn0.10；
14.77、14.50、14.63
14.63
3.5.2小结
铝铁中间合金中所含杂质对铁的测定没有影响。
3.6煮沸时间试验
3.6.1试验一
取5.00mL铁标准溶液（2.1.5）于500mL锥形烧杯中，，20mL混合酸（2.1.2），改变煮沸时间，冷却。
稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
结果见表12。
表12
Fe理论值，%
14.57
煮沸时间，min
10
15
20
25
30
40
Fe含量测定值，%
14.623
14.69
14.74
14.73
14.67
14.72
3.6.2试验二
称取0.1000g精铝（2.1.7）于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液（2.1.5），按表10加入杂质，加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，改变煮沸时间，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
结果见表13。
表13
Fe理论值，%
14.57
煮沸时间，min
10
20
Fe含量测定值，%
14.58
14.65
3.6.3小结
煮沸时间在40min之内没有影响。
3.7数据考核
3.7.1试验一
称取0.1000g标准样品L4（各元素含量见表14），于400mL广口烧杯中，加入铁标准溶液（2.1.5），加15mL氟化铵溶液（2.1.1）、20mL混合酸（2.1.2），加热至溶解完全，冷却。
用滤纸（或脱脂棉）过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。
加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。
重复11次，结果见表15。
表14
牌号
编号
元素含量（%）
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Ni
Zn
Ti
Pb
Sn
Cd
RE
L4
YSS012-2003
0.29
0.35
0.033
0.055
0.040
0.054
0.035
0.062
0.035
0.047
0.014
0.029
表15
Fe加入量
%
Fe的测定值，%
平均值
%
极差
%
标准偏差
%
RSD
%
回收量
%
回收率
%
5.828
6.17、6.17、6.29、6.32、6.20、6.21、6.36、6.23、6.34、6.33、6.24
6.26
0.19
0.0703
0.0112
5.91
101.4
20.398
20.83、20.82、20.96、20.85、20.89、21.04、20.77、20.90、20.96、20.89、20.85
20.89
0.27
0.0764
0.0034
20.54
100.07
3.7.2试验二
选择一个样品按照分析方法，进行了11次平行测定，分析结果见表16。
表16
样品编号
测量值，%
平均值，%
极差，%
标准偏差
RSD，%
AlFe10
9.33、9.32、9.34、9.51、9.34、9.27、9.24、9.37、9.28、9.34、9.48
9.35
0.27
0.0823
0.0088
3.7.3小结
根据试验，本方法的回收率、精密度、准确度都非常好。
四、结论
本分析方法可以测定铝铁中间合金中3.5%～25%的铁量，分析方法简单、快速、准确，是高含量铁最经典也是最常用的测定方法。
建议推荐本部分为铝中间合金中铁量的有色金属行业标准分析方法。
参考文献：
[1]武汉大学、吉林大学、中国科技大学、中山大学.分析化学.高等教育出版社，1990。
[2]北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学.无机化学.高等教育出版社，1986。
[3]东北轻合金有限责任公司.铝中间合金化学分析方法（内部资料）.
[4]轻金属材料加工手册.冶金工业出版社.1979。
[5]周伯劲、王夔.常用试剂与金属离子的反应.中国工业出版社.1965。
附录二
铝中间合金化学分析方法
第1部分：
铁含量的测定
重铬酸钾滴定法
复验报告
抚顺铝业有限公司
张颖
2011.6
铝中间合金化学分析方法
第1部分：
铁含量的测定重铬酸钾滴定法
1、前言
根据全国有色金属标准化技术委员会在2010年6月29日～7月2日于安徽省黄山市召开的《铝中间合金化学分析方法》有色金属行业标准任务落实会上的安排，由东北轻合金有限责任公司负责起草YS/TXXXX.1-201X《铝中间合金化学分析方法第1部分铁含量的测定重铬酸钾滴定法》，抚顺铝业有限公司负责此项标准工作的复验工作。
通过对起草单位的试样反复验证，认为此分析方法结果准确、分析速度快、操作简便，可推荐作为铝中间合金中铁量测定的标准分析方法。
2、实验部分
2.1试剂
2.1.1氟化铵溶液：
100g/L。
2.1.2硫酸-磷酸混合酸：
300mL硫酸（1+3）中，缓慢加入100mL磷酸（ρ1.69g/mL），混匀。
2.1.3二苯磺酸钠指示剂溶液：
4g/L。
2.1.4重铬酸钾标准溶液：
0.003mol/L（TFe=0.001g/mL）。
2.1.5铁标准溶液：
3.0mg/mL。
准确称取1.500g还原铁粉，以20mLH2SO4（1+5）溶解，移入500mL容量瓶中，稀释至刻度，混匀。
然后标定。
2.1.6铁标准溶液：
3.0mg/mL。
准确称取1.500g还原铁粉，加盐酸（1+1）100mL，加热溶解完全后冷却，移入500mL容量瓶中，以盐酸（5+95）稀释至刻度，混匀。
然后标定。
2.1.7精铝：
99.996%。
2.1.8硫酸-盐酸-磷酸混合酸：
600mL硫酸（1+3）与290mL水混合，然后缓慢加入50mL盐酸（1+1）及55mL磷酸（ρ1.69g/mL），混匀。
2.1.9盐酸：
1+1。
2.1.10铝溶液（精铝配制）：
20mg/mL。
2.2分析方法
称取0.1000g试样于烧杯中，加15mL氟化铵溶液、20mL混合
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