铝中间合金化学分析方法第2部分 锰含量的测定高碘酸钾分光光度法编制说明.doc

铝中间合金化学分析方法第2部分：锰含量的测定高碘酸钾分光光度法编 制 说 明北京有色金属研究总院2011年8月编 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，根据会议纪要安排，由国家轻金属质量监督检验中心负责YS/T XXX.2-201X铝中间合金化学分析方法 第2部分：锰含量的测定 高碘酸钾分光光度法由北京有色金属研究总院，东北轻合金有限责任公司，辽宁忠旺集团有限公司起草。本部分主要起草人：刘冰心、李娜、童坚。本部分主要验证人：李文志、张红霞、曹阳、孙明杰。1.2 起草单位情况国家有色金属及电子材料分析测试中心于1983年6月由原国家科委批准成立，是十四个国家级分析测试中心之一。中心拥有雄厚的技术力量，先进的仪器，齐全的分析方法，以及与国际接轨的质量管理体系（ISO/IEC17025），是国家有色金属及电子材料的权威检测机构，同时是国家分析测试标准的主要起草单位。中心拥有先进的大型分析测试仪器四十台套，包括：一百万伏超高压电子显微镜（国内唯一）、高分辨电子显微镜、数字金相显微镜、X射线衍射仪、万能材料试验机、等离子质谱仪、等离子发射光谱仪、火花直读光谱仪、X射线荧光光谱仪、离子色谱仪、石墨炉原子吸收光谱仪、氢分析仪、氧氮测定仪、碳硫测定仪等等。1.3 主要工作过程和工作内容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会，根据会上的讨论，形成征求意见稿，之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7月九江召开审定会。1.3.1 制定编审原则 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。 以与实际相结合为原则，提高标准的可操作性。 充分考虑国家法律、安全、卫生、环保法规的要求。 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标准化工作导则 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 申报单位计划。 组建起草小组。 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。 形成草案稿。 2010年6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，本单位接受下达起草YS/T XXX.2-201X铝中间合金化学分析方法 第2部分：锰含量的测定 高碘酸钾分光光度法的任务；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。 通过广泛征求意见，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 试验报告根据目前铝锰中间合金中锰量w（Mn）在9.0%26.0%，杂质元素质量分数小于0.5%，见表1-铝中间合金成分表，本方法确定Mn的测定范围为5.0%30.0%。 表1序号牌号化学成分（质量分数）/%SiFeCuMnCrNiTiBV其他Al单个合计12AlMn100.400.450.109.011.00.100.100.10-0.050.15余量13AlMn200.200.250.1019.021.0-0.030.15余量14AlMn250.200.25-24.026.0-0.050.15余量试验用高碘酸钾做氧化剂，其反应式如下：5IO4- + 2Mn2+ + 3H2O = 2HMnO4 + 5IO3- + 4H+试样用硫酸溶解，生成硫酸锰，锰（）被高碘酸根氧化为锰（），高锰酸为紫红色，以分光光度法测定锰的含量。3.1试验部分3.1.1 试剂高碘酸钾；纯铝（纯度99.99%）；硫酸（1.84 g/L），优级纯；硫酸（1+1）；锰标准贮存溶液（1000g/mL）；锰标准溶液（200g/mL）。3.1.2 分析方法3.1.2.1 将试料置于200mL烧杯中，加入5 mL硫酸(1.84 g/L)，低温加热至试料完全分解，冷却，按表2将溶液移入相应体积容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。分取5mL试液于200mL烧杯中，加入40mL硫酸(1+1)，0.5g高碘酸钾，补加水至约75mL，徐徐加热至溶液微沸，并保持微沸12min，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。 表2锰的质量分数/%分取前试液总体积/g5.015.010015.030.02503.1.2.2 分别移取0，1.00mL，2.00mL，3.00mL，4.00mL，5.00mL锰标准溶液（200g/mL），于6个200mL烧杯中，加入40mL硫酸（1+1），0.5g高碘酸钾，补加水至约75mL，徐徐加热至溶液沸腾，并保持微沸12min，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。3.1.2.3 用1cm吸收皿，以水做参比，于525nm处进行光度测量。以锰量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线。3.1.3 结果计算锰含量以锰的质量分数计，数值以 % 表示，按公式（1）计算：（1）式中：工作曲线上查得的锰的质量，单位为微克（g）；V0试液分取前的总体积，单位为毫升（mL）；试料的质量，单位为克（g）；V1试液的分取体积，单位为毫升（mL）。计算结果表示到小数点后2位。3.2 结果与讨论3.2.1 高锰酸吸收曲线移取700g锰于200mL烧杯中，加入40mL硫酸（1+1），0.5g高碘酸钾，补加水至约75mL，徐徐加热至溶液沸腾，并保持微沸12min，流水冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，进行光度测量。用1cm吸收皿，以水做参比，在400nm约750nm进行波长扫描，得到高锰酸吸收曲线，如图1，最大吸收峰在525nm处。图1. 高锰酸吸收曲线3.2.2 显色溶液放置时间与吸光度的关系进行显色时间的条件试验，结果如图2，高锰酸根稳定时间大于48h。图2. 显色稳定性试验3.2.3 高碘酸用量的影响 由图3可以看出高碘酸钾用量在0.2g1g之间吸光度有一个稳定的平台，太少或太多均引起吸光度降低。显色溶液体积为100mL时选择高碘酸钾加入量为0.5g。图3. 高碘酸钾用量试验 3.2.4 硫酸酸度的影响移取700g锰标准溶液于200mL烧杯中，加入XmL硫酸(1+1)，0.5g高碘酸钾，补加水至约75mL，徐徐加热至溶液沸腾，并保持微沸12min，流水冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，进行光度测量。由图4可以看出硫酸加入量在10mL以上时，吸光度可以获得一个稳定的平台，为操作方便，选择硫酸加入量为20mL。图4 硫酸酸度的影响 3.2.5 煮沸时间的影响。移取700g锰标准溶液于200mL烧杯中，加入20mL硫酸(1+1)，0.5g高碘酸钾，补加水至约75mL，徐徐加热至溶液沸腾，并保持微沸Xmin，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，进行光度测量。由图5可以看出煮沸时间小于8min时，锰（II）没有完全氧化到（VII）,煮沸时间太长（大于15min），会引起高锰酸根的分解，因而吸光度下降，本试验选择煮沸时间为12min。图5. 煮沸时间的影响3.2.6 铝基体的影响分别移取两个系列的0，0.40mL，0.80mL，1.20mL，1.60 mL，2.00mL锰标准贮存溶液（1000g/mL），于12个200mL烧杯中，并于其中一个系列的6个烧杯中分别加入0.1g纯铝（纯度99.99%），所有烧杯都依次加入40mL硫酸(1+1)，0.5g高碘酸钾，补加水至约75mL，徐徐加热至溶液沸腾，并保持微沸12min，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。用1cm吸收皿，以水做参比，于525nm处进行光度测量。比较加入0.1g铝基底锰工作曲线与不加铝基底的锰工作曲线斜率。如图6试验表明铝对锰标准工作曲线斜率无影响。 图6. 铝基体影响3.2.7 精密度试验3.2.7.1 试验方法1#： 称取0.1g纯铝（1.2）11份，分别置于200mL烧杯中，加入5mL锰标准贮存溶液（1.5）。以下按3.1.2.13.1.2.3操作。2#： 称取0.1g铝中间合金11份，分别置于200mL烧杯中，加入15mL锰标准贮存溶液（1.5）。以下按3.1.2.13.1.2.3操作。3#： 称取0.060g纯铝11份，分别置于200mL烧杯中，加入铝锰剂（其中锰含量为75%）0.0400g，以下按3.1.2.13.1.2.3操作。3.2.7.2 精密度数据见表3。表3 精密度数据Mn1#2#3#15.0115.2829.0225.0315.2529.5035.1015.4229.4945.0215.1530.4554.9815.4730.3364.9715.3529.4975.0515.1829.7385.0315.2629.1195.0115.3229.27105.0215.4530.08115.0315.2129.94平均值average5.0215.3029.25重复性标准差Sr0.0340.110.48重复性限2.8Sr0.100.311.34相对标准偏差RSD0.680.721.643.3 验证结果标准复验单位（东北轻合金有限责任公司）对试验报告进行了完全复验，重点进行了加标回收试验和样品精密度试验，完全同意试验报告中各项条件试验的结论。经过修改按照分析方法，对铝中间合金进行同样的3个合成样品分析，测定结果见表4。表4Mn1#2#3#15.04 15.20 29.0225.00 15.12 30.00 34.96 15.52 30.40 45.04 15.28 30.50 54.96 14.72 29.30 65.00 14.96 30.20 75.00 15.12 29.90 84.96 15.04 29.90 94.96 14.88 30.40 104.96 15.52 30.50 115.04 15.28 29.80 平均值average4.9915.1530.03重复性标准差Sr0.0350.250.42重复性限2.8Sr0.100.701.18相对标准偏差RSD0.701.651.40复核单位（辽宁东旺）按照分析方法测定的结果见表4。表5Mn1#2#3#14.92 15.07 29.85 25.12 14.96 30.35 34.95 15.00 29.85 44.94 15.13 29.75 54.93 14.90 30.00 65.07 15.13 29.15 75.02 15.48 29.40 84.96 15.28 28.95 94.93 14.76 29.65 105.06 15.15 29.75 114.96 14.79 29.68 平均值average4.99 15.06 29.67 重复性标准差Sr0.07 0.21 0.39 重复性限2.8Sr0.19 0.59 1.09 相对标准偏差RSD1.401.391.314 建议按照GB/T1.12009标准化工作导则 第1部分 标准的结构和编写和GB/T20001.42001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。建议颁布本部分为有色金属行业标准；建议本部分为推荐性有色金属行业标准。5 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。2011年8月