消耗規(guī)律的分析

配制成膜劑，按1.3 中的方法處理鋁片，依照上面各方法測定初始工作液中各組分的含量，然后每增加處理5 片鋁片后取出50 mL 成膜劑測定各組分含量，直至出現(xiàn)極限溶液。測得成膜劑各組分的數(shù)值如表1 所示。因?yàn)槌赡┏仕嵝?，鋁片浸入后會(huì)先與氫離子反應(yīng)，因此鋁離子的含量不是降低而是升高的。根據(jù)表1 測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出處理每組試片后，各組分消耗的物質(zhì)的量如表2 所示。由于鋁離子沒有固定的增長規(guī)律，在以后的試

驗(yàn)中可作進(jìn)一步的分析，本研究不再予以分析。以鈰離子為基準(zhǔn)，其余組分與鈰離子消耗的比例關(guān)系如表3 所示

由表3 可以看出，成膜劑在使用過程中，鈰、鋯、硼的總的消耗比例基本不變，物質(zhì)的量之比大致為鈰∶鋯∶硼=1∶5∶4。這說明成膜劑反復(fù)處理試片過程中轉(zhuǎn)化膜的消耗在一定范圍內(nèi)是固定的。

2.2 轉(zhuǎn)化膜化學(xué)成分的分析

將5 片成膜鋁片用1 mol·L-1NaOH 溶液浸泡2 min 進(jìn)行褪膜處理，用2.4 中的方法對褪膜液進(jìn)行定量分析，結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，轉(zhuǎn)化膜中各組分物質(zhì)的量之比為鈰∶鋯∶硼=1∶5.02∶3.98，與成膜劑的消耗規(guī)律和消耗量基本一致。

2.3 校正液的研究

2.3.1 校正液的配制

根據(jù)成膜劑各組分的消耗比例配制校正液：準(zhǔn)確稱取氟硼酸鉀7.044 1 g、硫酸鈰4.043 3 g、二氯氧鋯1.610 0 g,在蒸餾水中溶解后，定容于100 mL。

2.3.2 處理液的監(jiān)測及校正

成膜劑在通過校正液補(bǔ)加后，各組分恢復(fù)的比例也是基本不變的，大致為鈰∶鋯∶硼=1∶5∶4，與消耗的比例一致，這說明配制的校正液能夠達(dá)到預(yù)期的目的，即使處理液能夠恢復(fù)到初始狀態(tài)，進(jìn)而可以循環(huán)使用。具體方法為：根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算成膜劑中鈰離子的變化，當(dāng)鈰的濃度每下降0.000 3 mol/L，加入校正液0.10 mL，則消耗后的工作液可以恢復(fù)到初始濃度。

2.4 XPS 能譜分析

將成膜后的試片切成5 mm×5 mm 的規(guī)格，在AV＝25KeV、LT＝100s 條件下用KYKY-2800B 條件下進(jìn)行XPS 掃描，轉(zhuǎn)化膜的XPS 譜圖見圖1。

圖中含有硼、氧、鋁、鋯、鈰幾個(gè)主要的峰，其中鋁的峰值最強(qiáng)，經(jīng)分析表明是基質(zhì)所成的峰，其余的幾種元素均為成膜物質(zhì)。鋯有兩個(gè)峰，其中強(qiáng)峰為四價(jià)鋯所成峰，說明該膜中四價(jià)鋯化合物占很大比重，二價(jià)鋯離子也參與了成膜，只是含量很低。另外圖中沒有氟的峰，說明氟不是成膜物質(zhì)。并且從圖1 中可以看出轉(zhuǎn)化膜的成分大約為Ce∶Zr∶B=1∶5∶4 與2.1 和

2.2 中研究結(jié)果一致，進(jìn)而推測該新型轉(zhuǎn)化膜的化學(xué)組成為Ce3 （BO3）4·2Zr3 （BO3）4·3 （Zr·ZrO·ZrO2·H2O）。

3 結(jié)論

3.1 初步確定了校正液的配制方法：準(zhǔn)確稱取氟硼酸鉀7.044 1 g、硫酸鈰4.043 3 g、二氯氧鋯1.6 100 g，在蒸餾水中溶解后，定容于100 mL。

3.2 具體校正方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算成膜劑中鈰離子的變化，當(dāng)鈰的濃度每下降0.000 3 mol/L，加入校正液0.10 mL，則消耗后的工作液可以恢復(fù)到初始濃度。

3.3 通過初步實(shí)驗(yàn)的研究可以推斷膜的化學(xué)組成為：Ce3 （ BO3）4·2Zr3 （ BO3）4·3（Zr·ZrO·ZrO2·H2O）。