專利名稱：一種鋁合金微弧氧化硅酸鹽電解液的分析方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溶液的分析方法，尤其涉及一種鋁合金微弧氧化電解液的分析方法。
背景技術：
鋁及其合金材料由于其強度高，易加工成型以及物理、化學性能優(yōu)異，成為目前工業(yè)中廣泛使用的金屬材料。但是鋁的電極電位低，在潮濕氣氛中與其它高電位金屬接觸時極易產(chǎn)生接觸腐蝕。雖然鋁表面的自然氧化膜也有很好的耐蝕性，但由于氧化膜非常薄，在酸堿性條件下迅速溶解；同時，鋁合金硬度低，耐磨性差，且該膜層疏松多孔，不均勻也不連續(xù)，不能作為可靠的防護性膜層；再者鋁表面的自然氧化膜易破損，不能防止因摩擦而造成的損壞。這些均限制了它的廣泛應用。因此，在實際應用中對鋁合金進行適當?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪娖淇刮g能力，滿足其對環(huán)境的適應性，增強耐蝕性，延長使用壽命已成為其必不可少的工藝之一。鋁合金表面處理中傳統(tǒng)的方法很多，根據(jù)工藝的不同可分為陽極氧化、化學氧化、 電鍍和熱噴涂等，其中以陽極氧化和電鍍的應用較為廣泛。但陽極氧化和電鍍前處理要求嚴格，陽極氧化膜比較薄、致密性差；電鍍層必須進行特殊的中間處理，且均鍍能力差，易污染環(huán)境；熱噴涂所得陶瓷層均勻性差、脆性大和易于剝落等，這些問題的存在使得這些技術在工業(yè)上的應用受到限制。電鍍硬鉻雖可顯著提高表面硬度，但前處理工藝復雜且產(chǎn)生的廢水嚴重污染環(huán)境，屬限制推廣工藝。鋁合金微弧氧化技術是通過電解液中高壓放電作用， 使鋁合金表面形成一層以α-Al2O3和Y-Al2O3為主的硬質(zhì)陶瓷層，其膜層的厚度超過陽極氧化，硬度優(yōu)于電鍍，且前后處理簡單，是一種很有發(fā)展前途的表面處理工藝，已引起國內(nèi)學術界的普遍重視并在基礎理論的研究方面取得有益的突破。在陽極氧化基礎上發(fā)展起來的微弧氧化(Micro-arc Oxidation)技術，是一種在有色金屬表面原位生長陶瓷層的新技術，又稱微等離子體氧化或陽極火花沉積，是將Al、 Ti、Mg等金屬(Valve Metal)及其合金置于微弧氧化電解液中，利用電化學的方法，使其材料微孔中產(chǎn)生火花放電斑點，在熱化學、等離子化學和電化學共同作用下，生長原位陶瓷層的一種方法。研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鈉是膜層的成膜劑可以大幅提高膜層厚度；三聚磷酸鈉對膜層有明顯的細化作用，并且能夠提高膜層的耐蝕性；鎢酸鈉對膜層的耐磨性有強化作用。由這三種成分組成的鋁合金微弧氧化電解液體系在一定的濃度范圍，能夠獲得耐磨性好、耐鹽霧腐蝕性能高的陶瓷膜。然而電解液在使用過程中，游離的硅酸鈉、鎢酸鈉、三聚磷酸鈉濃度會逐漸下降，而鋁離子含量會增加，導致膜層質(zhì)量變差。為維持各組分含量在其工藝要求范圍內(nèi)，以利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，定期對電解液各組分進行定量分析和及時補加，對微弧氧化技術有著重要的指導作用和意義。然而，目前的分析基本上都是沿用單一組分電解液法進行，其結果不太真實，不能對電解液實行有效監(jiān)控，最終導致微弧氧化膜的性能不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品的合格率。為此，需要一種簡單、準確的分析方法來分析槽液中游離的硅酸鈉、鎢酸鈉、三聚磷酸鈉以及鋁離子的含量，從而進行準確的補加，為鋁合金微弧氧化技術的推廣應用作技術支持，以便生產(chǎn)出性能更加優(yōu)越、質(zhì)量更加穩(wěn)定的氧化膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首次提供一種鋁合金微弧氧化電解液的分析方法，此方法能夠滿足實際生產(chǎn)的需要，具有操作簡便、重現(xiàn)性好、準確度高和實用性強的特點。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，該方法包括硅酸鈉含量的分析、鎢酸鈉含量的分析、三磷酸鈉含量的分析以及鋁離子含量的分析；
其特征是硅酸鈉含量的分析重量法測定硅酸鈉
分析步驟用移液管吸取微弧氧化電解液20mL，置于400mL燒杯中，加質(zhì)量分數(shù)37%的濃鹽酸20mL，置于電熱板蒸發(fā)至干，再加質(zhì)量分數(shù)37%的濃鹽酸10mL，蒸發(fā)至干，稍冷，加質(zhì)量分數(shù)37%濃鹽酸10mL，潤濕殘渣，加水IOOmL,溫熱使鹽類溶解，用緊密濾紙過濾，用質(zhì)量百分數(shù)1%的鹽酸熱溶液洗滌沉淀物，再用熱水洗滌數(shù)次，將沉淀和濾紙移于已知恒重的瓷坩鍋中，灰化，在900-1000°C于箱式電阻爐中灼燒至恒重，置于干燥器中冷卻，稱重即為二氧化硅，計算含硅酸鈉含量為
C (Na2SiO3) = (MX 2. 03X 1000)/N-----------------------------(1)
式中M——灼燒后沉淀重量 N——試樣的毫升數(shù)
2. 03——Na2SiO3分子量除以SW2分子量所得； 鎢酸鈉含量的分析分光光度計法測量鎢酸鈉
1)鎢酸鈉標準曲線的繪制稱取1.0019g鎢酸鈉于IOOmL燒杯中溶解，移入250mL容量瓶中，再用去離子水定容，分別移取2、4、6、8、IOmL上述鎢酸鈉標準液于50mL容量瓶，分別加入質(zhì)量百分比20%的硫氰酸鉀溶液5mL、鹽酸20mL、氯化亞錫溶液10滴，用質(zhì)量分數(shù)37% 的濃鹽酸稀釋至刻度，搖勻，在430nm波長處，用0. 5cm比色皿進行比色測定，并繪制校正曲線.
一入 ，
2)分析步驟移取IOmL微弧氧化電解液于50mL容量瓶，加入20%硫氰酸鉀溶液5mL、 鹽酸20mL、氯化亞錫溶液10滴，用鹽酸稀釋至刻度，搖勻，在430nm波長處，用0. 5cm比色皿進行比色測定；
三聚磷酸鈉含量的分析絡合滴定法測三聚磷酸鈉
準確吸取鋁合金微弧氧化電解液10mL，放入150mL燒杯中，加入IOmL質(zhì)量百分比65% 的濃硝酸，微沸，冷卻，再用移液管準確移取20mL硫酸鎂溶液，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌，插入pH計，邊攪拌邊滴加1 1的氨水至pH值到9. 5為止，再加入無水乙醇40mL，攪拌幾分鐘后加入IOmL氨水一氯化銨緩沖液，然后加入鉻黑T固體指示劑至溶液呈紫紅色，用 EDTA標準溶液滴定至溶液變?yōu)榧兲m色，記下消耗的EDTA標準溶液的體積V1,同時做一空白試驗(不加被測液，其它步驟相同)記下此時消耗EDTA標準溶液的體積Vtl，則三聚磷酸鈉含量為
C (Na5P3O10) = O-OZM(Vtl-V1)/ (3Χ10Χ1(Γ3)-----------------(2)
式中0.02——EDTA標準溶液的濃度 M——三聚磷酸鈉的分子量V0——不加被測液消耗EDTA標準溶液的體積 V1——加被測液消耗EDTA標準溶液的體積 3——一個三聚磷酸鈉分子分解為三個正磷酸分子 10——移取的鋁合金微弧氧化電解液的毫升數(shù)鋁離子含量的分析=EDTA滴定法測Al3+ ；
用單標移液管移取鋁合金微弧氧化電解液IOmL于150mL燒杯中，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌，加0.02mol/L EDTA標準溶液10mL，二甲酚橙指示劑2滴，用1:1氨水調(diào)至溶液恰呈紫紅色，然后滴加1:3鹽酸溶液數(shù)滴，將溶液調(diào)成黃色，溶液煮沸3分鐘，冷卻，加質(zhì)量百分比40%的六次甲基四胺溶液20mL，此時溶液應呈黃色，再補加二甲酚橙2滴，用0. Olmol/ L鋅標準溶液滴定至溶液由黃色恰好變?yōu)榧t紫色，記下此時消耗的鋅標準溶液的體積 Al3+含量為
C (Al3+) =27 ( MeVe 一 M 鋅 V 鋅)/(IOX 10_3)---------------------(3)
式中27——鋁的分子量
Me——EDTA的濃度
Ve——所取EDTA的體積
Mw——鋅標準溶液的濃度
Vw——滴定消耗鋅標準溶液的體積。本發(fā)明的優(yōu)點是1、本分析方法采用多組分法，利用這種分析方法測得的硅酸鈉、 鎢酸鈉、三聚磷酸鈉含量的平均誤差都在5%以內(nèi)。2、該分析方法操作簡單、準確、有效、成本低，企業(yè)生產(chǎn)易掌握。3、根據(jù)該分析方法對硅酸鈉電解液各組分濃度進行連續(xù)檢測，按工藝要求及時補加各成份，可獲得質(zhì)量優(yōu)異的微弧氧化膜，滿足生產(chǎn)需求。具體實施方法
下面結合實例，對本發(fā)明作進一步說明。首先按照鋁合金微弧氧化工藝配方的要求，配制了 5升微弧氧化硅酸鹽電解液，其中硅酸鈉含量為9. 6260g/L，鎢酸鈉含量為0. 0395g/L, 三聚磷酸鈉為8. 0320g/L, Al3+含量為0. 27Mg/L，然后按照上述的分析方法對各成分進行分析，分析結果如下 (1)硅酸鈉含量分析硅酸鈉的分析結果見表1。表1混合液中硅酸鈉實際和實驗含量
權利要求
1.一種鋁合金微弧氧化硅酸鹽電解液的分析方法，該方法包括硅酸鈉含量的分析、鎢酸鈉含量的分析、三磷酸鈉含量的分析以及鋁離子含量的分析；其特征是硅酸鈉含量的分析重量法測定硅酸鈉分析步驟用移液管吸取微弧氧化電解液20mL，置于400mL燒杯中，加質(zhì)量分數(shù)37%的濃鹽酸20mL，置于電熱板蒸發(fā)至干，再加質(zhì)量分數(shù)37%的濃鹽酸10mL，蒸發(fā)至干，稍冷，加質(zhì)量分數(shù)37%濃鹽酸10mL，潤濕殘渣，加水IOOmL,溫熱使鹽類溶解，用緊密濾紙過濾，用質(zhì)量百分數(shù)1%的鹽酸熱溶液洗滌沉淀物，再用熱水洗滌數(shù)次，將沉淀和濾紙移于已知恒重的瓷坩鍋中，灰化，在900-100(TC于箱式電阻爐中灼燒至恒重，置于干燥器中冷卻，稱重即為二氧化硅，計算含硅酸鈉含量為C (Na2SiO3) = (MX 2. 03X 1000)/N-----------------------------(1)式中M——灼燒后沉淀重量 N——試樣的毫升數(shù)
2.03——Na2SiO3分子量除以SW2分子量所得； 鎢酸鈉含量的分析分光光度計法測量鎢酸鈉1)鎢酸鈉標準曲線的繪制稱取1. 0019g鎢酸鈉于IOOmL燒杯中溶解，移入250mL 容量瓶中，再用去離子水定容，分別移取2、4、6、8、IOmL上述鎢酸鈉標準液于50mL容量瓶， 分別加入質(zhì)量百分比20%的硫氰酸鉀溶液5mL、鹽酸20mL、氯化亞錫溶液10滴，用質(zhì)量分數(shù) 37%的濃鹽酸稀釋至刻度，搖勻，在430nm波長處，用0. 5cm比色皿進行比色測定，并繪制校正曲線；2)分析步驟移取IOmL微弧氧化電解液于50mL容量瓶，加入20%硫氰酸鉀溶液5mL、 鹽酸20mL、氯化亞錫溶液10滴，用鹽酸稀釋至刻度，搖勻，在430nm波長處，用0. 5cm比色皿進行比色測定；三聚磷酸鈉含量的分析絡合滴定法測三聚磷酸鈉準確吸取鋁合金微弧氧化電解液10mL，放入150mL燒杯中，加入IOmL質(zhì)量百分比65% 的濃硝酸，微沸，冷卻，再用移液管準確移取20mL硫酸鎂溶液，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌，插入pH計，邊攪拌邊滴加1 1的氨水至pH值到9. 5為止，再加入無水乙醇40mL，攪拌幾分鐘后加入IOmL氨水一氯化銨緩沖液，然后加入鉻黑T固體指示劑至溶液呈紫紅色，用 EDTA標準溶液滴定至溶液變?yōu)榧兲m色，記下消耗的EDTA標準溶液的體積V1,同時做一空白試驗(不加被測液，其它步驟相同)記下此時消耗EDTA標準溶液的體積Vtl，則三聚磷酸鈉含量為C (Na5P3O10) = O-OZM(Vtl-V1)/ (3Χ10Χ1(Γ3)-----------------(2)式中0.02——EDTA標準溶液的濃度 M——三聚磷酸鈉的分子量 V0——不加被測液消耗EDTA標準溶液的體積 V1——加被測液消耗EDTA標準溶液的體積 3——一個三聚磷酸鈉分子分解為三個正磷酸分子 10——移取的鋁合金微弧氧化電解液的毫升數(shù)鋁離子含量的分析=EDTA滴定法測Al3+ ；用單標移液管移取鋁合金微弧氧化電解液IOmL于150mL燒杯中，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌，加0.02mol/L EDTA標準溶液10mL，二甲酚橙指示劑2滴，用1:1氨水調(diào)至溶液恰呈紫紅色，然后滴加1:3鹽酸溶液數(shù)滴，將溶液調(diào)成黃色，溶液煮沸3分鐘，冷卻，加質(zhì)量百分比40%的六次甲基四胺溶液20mL，此時溶液應呈黃色，再補加二甲酚橙2滴，用0. Olmol/ L鋅標準溶液滴定至溶液由黃色恰好變?yōu)榧t紫色，記下此時消耗的鋅標準溶液的體積 Al3+含量為C (Al3+) =27 ( MeVe 一 M 鋅 V 鋅)/(IOX 10_3)---------------------(3)式中27——鋁的分子量 Me——EDTA的濃度 Ve——所取EDTA的體積 Mw——鋅標準溶液的濃度 Vw——滴定消耗鋅標準溶液的體積。
全文摘要
一種鋁合金微弧氧化硅酸鹽電解液的分析方法，其特征是包括硅酸鈉含量的分析、鎢酸鈉含量的分析、三聚磷酸鈉含量的分析以及鋁離子含量的分析；本發(fā)明的優(yōu)點是1、獲得了一種操作簡便，結果準確的硅酸鹽電解液的分析方法。2、本分析方法能對電解液實行有效監(jiān)控，確保鋁合金微弧氧化工藝獲得性能優(yōu)越、質(zhì)量穩(wěn)定的氧化膜。利用這種分析方法測得的硅酸鈉、鎢酸鈉、三聚磷酸鈉含量的平均誤差均在5%以內(nèi)，滿足企業(yè)對硅酸鈉電解液各組分濃度的測定。該分析方法操作簡單、準確、有效。
文檔編號G01N5/04GK102393345SQ20111037377
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權日2011年11月22日
發(fā)明者周雅, 王春霞, 邵志松, 龔利敏 申請人:南昌航空大學