摘要：铌铁合金中铝元素的添加可以细化晶粒组织，有助于提高合金的强度和韧性。EDTA滴定法作为铌铁合金中铝含量的重要检测手段，已经被广泛应用于材料检测领域。实验采用过氧化钠作为强氧化剂，在碱性条件下，于700℃下高温熔融，经氯化钠溶液洗涤浸出偏铝酸盐，通过过滤-稀释-pH调节等操作控制溶液酸碱度，最后加入EDTA、氟化钠，用锌标准溶液滴定测定铝含量。整个实验过程操作简单，铝不易损失。精密度和正确度实验表明，该实验方法测试得到的铝含量结果准确性高、波动性小，相对标准偏差小于5％，加标回收率在95％～105％之间。

　　关键词：铌铁合金；碱融法；铝含量；滴定法

　　0引言

　　铌铁合金凭借其优异的力学性能，能显著提升结构的安全性和耐久性，被广泛应用于国防军工、高端制造、重大基础设施建设等领域。其中铝的添加，可以有效去除合金中残留的氧，减少氧化物夹杂，提高纯度；适量的铝能够降低合金的熔点，改善其流动性能，便于铸造成型。目前，铌铁中铝含量的测定方法主要有X射线荧光光谱法[1]、电感耦合等离子体发射光谱仪法[2-3]、EDTA滴定法[4]等。X射线荧光光谱法需要熔融制样，整个过程耗时长，高温处理，风险比较高;另外，镍铁标准样品较少，不宜获得，无法满足定量检测的需求；ICP法虽操作过程简单，但是基体干扰较为严重，测试结果偏低；而EDTA滴定法虽然过程较为繁琐，但是测试准确性高，操作简单。

　　1实验部分

　　1.1实验试剂及仪器

　　1.1.1实验试剂

　　过氧化钠，分析纯；氢氧化钠，分析纯；氟化钠，分析纯；盐酸，1.19 g/mL；硝酸，1.42 g/mL；高氯酸，1.67 g/mL；过氧化氢，30%；无水乙醇；氨水，1.15 g/mL；氯化钠溶液，200 g/L；乙酸铵溶液，200 g/L；苯甲酸铵溶液，100 g/L；对硝基酚溶液，1 g/L；乙酸-乙酸钠缓冲溶液；二甲酚橙溶液，2 g/L；甲基橙溶液，1 g/L；EDTA标准溶，0.010 0 mol/L；铝标准溶液，1.0 mg/mL；锌标准溶液，0.01 mol/L。

　　1.1.2实验仪器

　　分析天平，感量0.1 mg；滴定管，50 mL。

　　1.2实验机理

　　过氧化钠是强氧化剂，在碱性条件下可以将铌铁合金中的铁、锰等元素氧化为高价的三价铁、四价锰，以氯化钠溶液浸取，乙醇还原锰，铝以偏铝酸盐的形式存在，大量的铌、铁、钛等与锰干过滤分离。

　　酸化部分滤液，向钨试液中加入过氧化氢，氧化破坏试样中难溶于盐酸的含钨化合物的结构，促进其溶解，并将低价钨氧化为高价钨，继续留在溶液中，加入乙酸铵溶液，用氨水调节溶液pH至3~3.5，再逐滴加入苯甲酸铵溶液，与三价铝离子络合形成沉淀。

　　将溶液pH调至3~3.5的主要原因有：一是确保铝离子有效沉淀：苯甲酸根与三价铝离子的络合沉淀反应在弱酸性下更易进行，此时苯甲酸铵解离出的苯甲酸根浓度适中，能与三价铝离子结合形成稳定的苯甲酸铝沉淀，提高铝的沉淀效率。二是避免其他离子干扰：在此pH条件下，三价铁离子已经通过前期碱性条件下氧化熔融过滤分离，不会与苯甲酸根反应，避免铁离子再次沉淀造成干扰；钨元素在此pH范围内以钨酸根形式稳定存在于溶液中，不与苯甲酸铵反应，保证钨和铝的有效分离。三是控制沉淀选择性：若pH过低，苯甲酸根与氢离子结合成苯甲酸分子，解离度降低，无法有效与三价铝离子反应；若pH过高，三价铝可能先形成氢氧化物沉淀，影响苯甲酸铝的生成。所以，pH为3~3.5是兼顾沉淀效率和选择性的最佳范围。

　　铝离子沉淀结束后，将沉淀和滤纸转移至烧杯中，加入硝酸、高氯酸破坏滤纸，加水微热将沉淀溶解。溶解后的三价铝离子加入EDTA溶液，调节pH至3.5~4.0，加热煮沸使三价铝离子与EDTA完全络合。

　　对硝基酚是一种酸碱指示剂，其变色范围为pH为5.0~7.0，加入氨水溶液由无色变成黄色，再加入盐酸调节至黄色消失并过量1滴至2滴，溶液pH调至5以下，避免pH过高导致铝离子提前水解生成氢氧化物沉淀，同时消除过量氨水的影响。

　　加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液可以将溶液pH稳定在4.0~5.0，加入二甲酚橙指示剂，用锌标准溶液滴定过量的EDTA溶液。与铝完全络合的EDTA被氟化钠的取代后，再用锌标准溶液滴定至溶液呈紫外色。

　　1.3实验模型

　　2结果与讨论

　　2.1精密度实验

　　由于找不到含有铝元素浓度梯度的铌铁样品，故低含量水平下的精密度实验使用铌铁试样进行，质量分数约1.5%；高含量水平下的精密度实验则通过在铌铁试样中加入一定量的铝元素标液合成模拟样，移取滤液后，在烧杯中加入1 000 mg/L的铝元素4.00 mL（即铌铁试样铝添加量为6.40%），对2个铌铁试样，分别测试9次，按分析步骤操作，测定结果见表1。

　　1#样品为低水平浓度铌铁试样，2#样品为高水平浓度铌铁试样，由表1可见，1#与2#样品RSD%≤5.0%，精密度良好，实验数据稳定性高。

　　2.2正确度实验

　　1#样品采用方法比对来验证正确度如表2，ICP测试结果与本方法测试结果一致性较好；2#样品则通过加标回收来验证正确度，经测试回收率为100.16%，实验结果准确性高。

　　3结论

　　1）通过对铌铁合金中铝元素测定的实验研究，建立了EDTA滴定法测铌铁合金中铝含量的分析方法。

　　2）经过对样品分析表明，该方法精密度、正确度良好，可用于铌铁合金中铝元素的分析测试。

　　3）铌铁试样采用碱融-氯化钠溶液浸取可以将铝元素完全从试样中分离出来，不会造成损失，所以测试结果与标准物质认定值相对误差小，实验结果更可靠，更准确。

　　4）整个实验过程虽然步骤繁琐，但是实验中铝损失少，且不会因为仪器法设备不稳定，基体干扰而造成测试结果偏低。

　参考文献

　　[1]熊小庆，黄芝敏.等.熔融制样-X射线荧光光谱法测定铌铁合金中铌、铁、硅、磷、钽、铝的含量[J].世界有色金属，2023（5）：145-147.

　　[2]王爱军，白永胜.等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中硅磷铝[J].河北冶金，2024（3）：61-63.

　　[3]邵海舟，刘成花，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中铌钛钽硅铝磷铝[J].冶金分析.2012（4）：54-57.

　　[4]铌铁铝含量的测定EDTA滴定法：GB/T 3654.10—2024[S].2024-05-28.