测定高温合金中铁的方法和注意事项

铁是钢铁及铁合金的基体元素，是高温合金中的合金元素或残余元素。铁通常以化合物和固溶体的形式存在于钢铁及合金中。

铁易溶于各种稀酸中，但是又易被浓硝酸及浓硫酸钝化而不再被溶解。当铁溶解于稀硫酸或盐酸时，或在盐酸中煮沸，都易生成铁（Ⅱ），当有氧化剂（如过氧化氢、硝酸等）时，形成铁（Ⅲ）。在盐酸溶液中，铁（Ⅲ）呈黄色，铁（Ⅱ）为无色。

测定铁的方法主要有重铬酸钾滴定法、硫氰酸盐光度法、1，10-二氮菲光度法、磺基水杨酸光度法、EDTA-H₂O₂光度法等。

1.重铬酸钾滴定法

（1）方法提要 试样经盐酸分解，在盐酸介质中，用氯化亚锡将大部分铁还原为铁（Ⅱ），然后以钨酸钠作指示剂，用三氯化钛将铁完全还原至钨蓝出现，再用重铬酸钾氧化过量的三氯化钛，在硫磷混合酸介质中，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定。

本方法适用于纯铁粉、纯铁及高温合金、精密合金、镍锰铁触媒合金中铁含量的测定，测定范围为5%～100%（质量分数）。

（2）主要试剂

1）氯化亚锡溶液（5%）：称取5g氯化亚锡溶于10mL盐酸中，用水稀释至100mL，加入数粒金属锡。

2）钨酸钠溶液（5%）：含5%磷酸。

3）三氯化钛溶液：取市售三氯化钛溶液（15%），用盐酸（5+95）稀释20倍，加数粒纯锌粒。

4）硫磷混合酸：将150mL硫酸缓慢倒入700mL水中，冷却后加150mL磷酸。

5）重铬酸钾标准溶液：用基准试剂以直接法配制。

（3）分析步骤 称取0.1000～0.5000g试样（随同试样做试剂空白），置于400mL烧杯中，加30mL盐酸（1+1），分次加入10～15mL过氧化氢，低温加热溶解，煮沸以分解过氧化氢，用少量水吹洗杯壁，趁热滴加氯化亚锡溶液（15%）至试液呈浅黄色，加入20滴钨酸钠溶液（5%），滴加三氯化钛溶液至出现稳定的蓝色，冷却（30℃左右为宜）。如果此时蓝色褪去，再加三氯化钛至蓝色，然后加10mL硫磷混合酸，在不断搅拌下滴加重铬酸钾溶液（0.02mol/L）至试液变为浅蓝色，加水120～150mL并搅拌使蓝色褪尽（若蓝色较深，则应再用重铬酸钾溶液滴至无色），加4滴或5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液（根据不同含量选用不同浓度的标准溶液）滴定至蓝紫色，以0.5～1min内不褪色为终点。

（4）结果计算 试样中铁的质量分数的计算公式为

式中 c——重铬酸钾标准溶液的浓度（mol/L）；

V——滴定试液所消耗重铬酸钾标准溶液的体积（mL）；

V₀——空白试验所消耗重铬酸钾标准溶液的体积（mL）；

55.85——铁的摩尔质量（g/mol）；(www.xing528.com)

m——称样量（g）。

（5）附注

1）应用三氯化钛进一步还原铁，既可避免使用剧毒的氯化汞，又可提高将铁（Ⅲ）还原为铁（Ⅱ）的灵敏度。对于某些含铬、镍、钴等呈色离子的试液，直接用氯化亚锡还原不易观察终点，而用三氯化钛效果会有明显改善。

2）纯铁试样可直接用盐酸溶解。高硅试样可加2滴氢氟酸助溶，但不宜过多，否则会影响终点。

3）还原完成后应尽快滴定，不宜久置。

4）对于高温合金、精密合金等铁含量不高而成分较复杂的试样，可先用氢氧化物沉淀分离后再还原滴定。其方法是：按分析步骤溶解试样后，加150mL高氯酸，蒸发至冒白烟，稍冷，加约150mL热盐酸（5+95）溶解盐类，加热至60～70℃，在不断搅拌下滴加氨水至出现氢氧化物溶解比较缓慢，再一次迅速地加15～20mL氨水，不断搅拌，加热煮沸5min，趁热用快速滤纸过滤，用热的氨水（5+95）洗涤烧杯及沉淀，再用热水洗涤1次或2次。用35mL热盐酸（1+3）分4次或5次将沉淀溶于原烧杯中，用热水洗涤滤纸8～10次（如果试样中钨、铜含量高，可进行二次分离），以下按分析步骤进行操作。

5）钒严重干扰测定。如果试样中钒的质量分数在0.1%以上，应以氢氧化钠溶液进行分离。将盐酸（1+3）溶解氢氧化铁的溶液和洗液用水稀释至200mL，加热至60～70℃，不断搅拌，缓慢滴加氢氧化钠溶液（20%），待生成的氢氧化铁溶解变慢后，再一次加5mL氢氧化钠溶液（20%），煮沸5min，取下，趁热用快速滤纸过滤，用氢氧化钠溶液（1%）洗净烧杯，并洗涤滤纸3次或4次，再用热水洗3次或4次，用35mL热盐酸（1+3）分4次或5次将沉淀溶于原烧杯中，用热水洗涤滤纸8～10次，以下按分析步骤进行操作。

2.1，10-二氮菲光度法

（1）方法提要 试样经酸溶解后，用高氯酸冒烟氧化铬，用氨水沉淀铁，使其与铬、镍等元素分离。在微酸性溶液中，用抗坏血酸将铁还原为铁（Ⅱ）后，与1，10-二氮菲形成橙红色络合物，以此进行光度法测定铁。

本方法适用于高温合金、精密合金中铁含量的测定，测定范围为0.05%～2.0%（质量分数）。

（2）主要试剂

1）抗坏血酸溶液（5%）：用时现配。

2）1，10-二氮菲溶液（0.25%）：称取0.5g1，10-二氮菲，溶于5mL乙醇中，用水稀释至200mL。

（3）分析步骤 称取0.1000～0.2000试样（随同试样做试剂空白），置于250mL烧杯中，加5mL盐酸、1mL硝酸，微热至试样完全溶解，加5mL高氯酸，加热冒烟，稍冷，加150mL热盐酸（5+95），溶解可溶性盐类，加热至60～70℃，在不断搅拌下滴加氨水至刚出现氢氧化物沉淀，再一次迅速地加15mL氨水，保温5min，趁热用快速滤纸过滤，用热氨水（5+95）洗涤烧杯及沉淀，再用热水洗1次或2次。

用20mL热盐酸（1+1），分3～5次将氢氧化铁溶于原烧杯中，用热水洗涤滤纸8～10次，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。

移取10～50mL试液，置于100mL容量瓶中，加3mL柠檬酸铵溶液（30%），用氨水（1+1）和盐酸（1+1）调节溶液至pH=3～5（刚果红试纸呈红色），加5mL抗坏血酸溶液（5%）、10mL1，10-二氮菲溶液（0.25%），用水稀释至刻度，摇匀。

放置10min后，用2cm比色皿，在波长500nm处，以试剂空白为参比，测量吸光度。

（4）校准曲线的绘制 移取铁标准溶液（20μg/mL）0mL、4mL、8mL、12mL、16mL，分别置于100mL容量瓶中，加3mL柠檬酸铵溶液（30%），以下按分析步骤进行操作，并绘制校准曲线。