2.1 铜及铜合金化学成分分析概述

2.1.1 铜及铜合金化学成分分析的方法

金属材料的化学成分分析是确定材料的化学组成、 存在形态的一门实验技术, 在材料生产和科研领域起着重要的作用, 被人们称为是生产科研的“眼睛”。 按照分析的任务化学成分分析可分为鉴定物质所含组分的定性分析、 测定组分相对含量的定量分析和确定组分存在形态(价态、 状态)的相分析。

铜产品的成分分析既有定性分析和定量分析, 也有相分析, 但最主要的是原材料的成分、 炉前熔体成分和成品铸锭炉后成分的定量分析。

定量分析可按依据的原理、 试样用量、 被测组分质量分数不同和生产要求进行分类。

(1)按照分析原理和使用仪器可分为化学分析法和仪器分析法。

1)化学分析法

化学分析是以物质的化学反应为基础的分析方法。主要有滴定分析法、 质量分析法。

滴定分析法是用能准确计量的滴定管, 将一种已知准确浓度的试剂溶液, 滴加到待测物质的溶液中, 使之发生反应, 直到滴定剂与待测物质按化学计量进行的化学反应定量完成为止, 即达到化学计量点。按照等物质的量规则, 通过计量所消耗的已知浓度的滴定剂(标准溶液)的体积, 计算待测物质的含量。这种分析方法又称容量分析法, 操作简单快速, 测定结果准确度高, 应用广泛。

根据化学反应类型不同, 滴定法分为酸碱滴定法、 络合滴定法、 氧化还原滴定法和沉淀滴定法等。根据滴定过程与化学反应的形式, 滴定法分为直接滴定法、 间接滴定法、 返滴定法和置换滴定法。

质量分析法通常是设法将待测物质从样品中分离后, 形成单质或化合物, 精确称量其质量, 计算待测物质的含量。这种方法分析速度慢, 但准确度高, 将待测物质从样品中分离是关键。

铜合金常用的重量法有: 沉淀分离法、 挥发分离法、 电解分离法以及其他分离方法。比如常用硅酸脱水重量法检测硅、 电解重量法检测铜、 焦磷酸铍重量法检测铍。

2)仪器分析法

以物质的光学、 电学等物理或物理化学性质为基础的分析方法, 由于分析时要用到比较特殊的分析仪器, 故称仪器分析法。仪器分析法可分为光学分析法、 电化学分析法、 冶金气体分析法、 色谱分析法及其他仪器分析法如质谱分析法(MS)和核分析法等。铜合金主要采用光学分析法、 电化学分析法和冶金气体分析法。

光学分析法是根据物质与电磁辐射相互作用产生吸收、 发射、 散射而建立起来的分析方法。又可分为发射光谱法, 如原子发射光谱法、 电感耦合等离子体发射光谱法、 原子荧光光谱法(AFS)、 X射线荧光光谱法等; 吸收光谱法如原子吸收光谱法、 紫外可见分光光度法、 红外吸收光谱法(IR)、 核磁共振波谱法(NMR)、 拉曼光谱法等。

电化学分析法是以物质的电化学性质及其变化进行分析的方法, 根据测量的电信号不同, 可分为电位分析法、 电导分析法、 电解分析法、 库仑分析法和极谱分析法等。