惰气熔融-红外法测定镍钼合金中的氧含量

骆楚欣，王大平，张 哲，杨军红

(西安汉唐分析检测有限公司，陕西 西安 710016)

镍钼合金是以金属钼为基体元素加入金属元素镍组成的合金。属于金属合金之中的一种，具有较强的耐高温性和耐腐蚀性，同时还可以在很大程度上催化析氢。所以在目前工业生产中得到了较广泛的应用，越来越多的人开始着手于镍钼合金材料的研究。研究表明，材料中的氧含量的微量变化会便可引起材料物理性质的变化。基于此，对镍钼合金材料内所含有的氧元素进行快速，准确的测定具有极其重要的现实意义。惰气熔融-红外吸收法由于操作简单、快速、检测结果可靠等优点，已被应用于合金材料中氧含量的测定。目前，在对镍钼合金测量氧含量过程中该技术的应用鲜有报道。本文中，我们对镍钼合金中的氧含量进行测定，使用惰气熔融-红外吸收法并确定了最佳实验条件，且经过大量测试表明，该方法简单，同时也具有更高的可靠性和准确性[1]。

1 实验故从

1.1 仪器与试剂

电子天平（赛多斯利公司）；EF-400氧氮测定仪（美国LECO公司）；镍钼合金(NiMo50合金)；钛标准样品（ω（O）=0.160%）；镍篮（ω（O）≤0.0005%，常州石墨制品厂）；载气：氩气（纯度为99.995%）；氮气（0.28 MPa）。

1.2 实验方法

检查仪器的电源，载气和动力气压力，设定分析功率为4.8kW，将镍篮用比例为50:17:1的醋酸，硝酸，盐酸混合溶液的加热至65℃浸泡40 s到60 s，过程中不断搅拌，待有大量细密的泡泡冒出时用清水洗净而后用丙酮浸泡10min。将镍篮从丙酮中取出并用吹风机吹干，进行空白测定并扣除空白。准确称取镍钼试样0.0500g-1.0000g，将其放入经过清洗处理之后的镍内实施分析作业，在将空白扣除之后便可以得到试样所具有的氧含量。

2 结果与讨论

2.1 选择助熔剂

在测定金属材料氧含量时，为了保证金属中的氧可以充分释放出来常使用一些助熔剂，目前在操作中常见到的助熔剂有铜、锡、镍，铂等。但是由于铂价格昂贵，使其很少作为助溶剂实现有效应用。同时铜在实现助熔时，效果不理想。金属锡有利于氧气的释放但是在燃烧后会产生大量粉尘从而堵塞气路，因此锡也不是理想的选择。试验中分别用锡棒，镍棒，镍篮做助熔剂进行三次平行测定。测定结果如下图所示，用镍篮做助熔剂时，样品中的氧释放完全，效果良好。而用锡棒和镍棒做助熔剂时，样品中的氧都不能得到充分释放，测得结果只有理论值的50%。此测量结果主要由于锡棒和镍棒在掉入坩埚到熔融的过程中，没有充分和试样混合形成合金，金属中的氧没有释放完全。而当镍篮用作助熔剂时，由于镍篮的包裹，使得助熔剂跟样品能够充分熔融形成低熔点合金，助熔剂因此能够很好的发挥作用，氧充分释放。因此本实验采用镍篮用作助熔剂，并进一步对探究助溶剂用量进行探究[2-4]。

图1 镍钼合金氧释放曲线

2.2 称样量的选择

理论上讲，在试样量一致时，助熔剂量越多，其空白对于结果的影响越小，测量结果的检测线也越低。出于经济和环保考虑，不可能无线增加助溶剂量。于是我们固定镍篮质量为1g，对试样的质量进行探究。我们分别选取质量分别为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9和2.0g的样品加1g镍篮上机测试样品中的氧含量，测试结果表明：当样品质量较小（小于0.07g）时，测量结果稳定性较差，考虑主要因为天平的系统误差引起。当样品质量较大（大于0.15g）时，明显观察到测试完的样品熔融不够充分，测试结果显示比1g左右略小，说明样品质量大不利于熔融。所以，实验表明，称样量处于0.07g-0.15g具有较好的效果，在本次实验中，将其称样量设定为0.09g。

2.3 选择分析功率

氧测定仪所设定的分析功率通常会在很大程度内影响镍钼试样氧释放效果。基于此，在本次试验中，对不同分析功率状况下，镍钼试样内具体的氧释放情况进行了综合探究。分析结果表明，在其功率处于4.5kW以下时，氧不能实现完全释放；在4.5至6.0kW范围内，氧的测定值呈现先增大后减小的趋势。当功率处于5.0至5.5kW之间时，测定结果保持稳定。在其分析功率超过5.5kW之后，分析值与设备功率呈现反比。由此可见，最佳分析功率在5.0到5.5kW范围。因此我们选取功率为5.2kW进行后续研究。

2.4 精密度实验

对镍钼试样的氧含量进行6次平行测定，测定结果见表1，由表1可见，氧相对标准偏差为4.1%，说明用该方法测定的结果精密度较高。

表1 镍钼合金试样中氧的精密度测试

2.5 回收试验

对实验过程选择使用的标准样品实施加入回收实验。精确称量LECO标样和NiMo50样品(w(O)=0.177%),并将其同时置入完成处理之后的镍蓝之中,基于实验方法进行具体分析,结果如表2。从表2中发现氧的加标回收率处于93%～112%，处于仪器分析误差要求之内。

表2 镍钼合金试样中氧的标准加入回收试验

0.0734 6.08 6.00 98 0.0643 5.51 5.12 93 0.0821 5.78 6.18 107 0.0794 6.13 6.86 112 0.0874 5.87 6.40 109

3 结论

本文利用惰气熔融－红外吸收法准确测定镍钼合金中的氧含量并根据实际情况探索了最佳实验条件如下：质量为1g的标准镍篮作为助熔剂，称样量为0.09g，分析功率为5.2kW。一系列测试结果表明，该方法不仅操作简单便捷，分析速度快，且准确度和精密度高，对于材料的研究和产品质量的控制具有很重要的意义[5,6]。