НИКЕЛЬ, СПЛАВЫ НИКЕЛЕВЫЕ
И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

 

ГОСТ 6689.5-92

 

 

 

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

 

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.93

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения железа (при массовой доле железа от 0,001 до 0,1 %), титриметрический (при массовой доле железа от 0,4 до 6,5 %) и атомно-абсорбционный (при массовой доле железа от 0,004 до 6,5 %) методы определения железа в никелевых и медно-никелевых сплавах по ГОСТ 492 и ГОСТ 19241.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 25086 с дополнением по разд. 1 ГОСТ 6689.1.

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ 1,10-ФЕНАНТРОЛИНА ИЛИ a, a¢-ДИПИРИДИЛА

2.1. Сущность метода

Метод основан на измерении оптической плотности раствора, содержащего комплекс железа (II) с 1,10-фенантролином или a, a¢-дипиридилом, в присутствии солянокислого гидроксиламина после предварительного выделения железа соосаждением с гидроокисью алюминия.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

Кислота азотная по ГОСТ 4461, разбавленная 1:1 и 2 %-ный раствор.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1 и 1:2.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1.

Кислота уксусная по ГОСТ 61.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Аммиак водный по ГОСТ 3760 и разбавленный 1:100.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.

Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199.

Перекись водорода по ГОСТ 10929, 5 %-ный раствор.

Аммоний-алюминий сернокислый (алюмоаммонийные квасцы) по ГОСТ 4238, 10 г/дм³ раствор: 10 г квасцов помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в 150 - 200 см³ воды с добавлением 20 см³ серной кислоты (1:1) и доливают водой до метки.

Гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456, раствор 10 г/дм³, свежеприготовленный.

1,10-фенантролин солянокислый, раствор 1,5 г/дм³: 1,5 г препарата помещают в стакан вместимостью 200 см³ и растворяют при нагревании в 50 см³ воды с добавлением нескольких капель концентрированной соляной кислоты; раствор помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³ и доливают водой до метки. Раствор хранят в темном сосуде.

a, a¢-Дипиридил, раствор: 1,5 г препарата растворяют в 50 см³ воды при нагревании с добавлением нескольких капель концентрированной соляной кислоты, раствор помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³ и разбавляют водой до метки. Раствор хранят в темном сосуде.

Буферный раствор: 272 г уксуснокислого натрия растворяют в 500 см³ воды, добавляют 240 см³ уксусной кислоты, фильтруют и доливают водой до объема 1 дм³.

Смесь реагентов свежеприготовленная: одну часть раствора солянокислого гидроксиламина смешивают с одной частью раствора 1,10-фенантролина солянокислого или одной частью раствора a, a¢-дипиридина и тремя частями буферного раствора.

Железо металлическое.

Стандартные растворы железа

Раствор А: 1,0 г железа растворяют в 20 см³ азотной кислоты (1:1), раствор кипятят до удаления оксидов азота, охлаждают, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см³ раствора А содержит 0,001 г железа.

Раствор Б: 10 см³ раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и доливают до метки водой.

1 см³ раствора Б содержит 0,00001 г железа.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Для сплавов, содержащих не менее 0,1 % кремния и хрома и не содержащих вольфрама

Около 15 г сплава помещают в стакан вместимостью 300 см³, добавляют 200 см³ соляной кислоты (1:1) и выдерживают при комнатной температуре примерно 3 мин, периодически перемешивая. Затем сливают соляную кислоту, стружку промывают несколько раз водой и сушат в сушильном шкафу при (110 ± 10) °С. Из очищенной таким образом стружки берут навеску (см. табл. 1), помещают ее в стакан вместимостью 250 см³, добавляют азотную кислоту (1:1) (см. табл. 1), накрывают часовым стеклом, стеклянной или пластиковой пластинкой и растворяют при нагревании. Стекло или пластинку и стенки стакана ополаскивают водой, добавляют воды до 150 см³, 5 см³ раствора алюмоаммонийных квасцов, 5 г хлористого аммония и концентрированный раствор аммиака до образования растворимых аммиачных комплексов никеля и меди. Раствор выдерживают при 60 °С для коагуляции осадка гидроокиси железа и алюминия. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, стакан и осадок промывают 3 - 5 раз горячим раствором аммиака (1:100). Осадок растворяют в 10 см³ соляной кислоты (1:1) и фильтр 3 - 5 раз промывают горячей водой, собирая промывные воды в стакан, где проводилось осаждение. При анализе сплавов, содержащих марганец, при растворении осадка добавляют несколько капель раствора перекиси водорода. Осаждение, фильтрование, промывание и растворение осадка повторяют. Второй раз растворение осадка проводят на фильтре в присутствии 5 см³ раствора перекиси водорода.

Таблица 1

При массовой доле железа в сплаве менее 0,002 % раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают водой до 50 см³, добавляют 25 см³ смеси реагентов, разбавляют водой до метки и перемешивают. Через 30 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре в кювете с толщиной поглощающего света слоя 5 см при 510 нм или на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром. Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта.

При массовой доле железа свыше 0,002 % раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают водой до метки, перемешивают и отбирают аликвотную часть (см. табл. 1) в другую мерную колбу вместимостью 100 см³, разбавляют водой до 50 см³ и далее поступают, как указано выше.

2.3.2. Для сплавов, содержащих свыше 0,1 % хрома или кремния

Навеску сплава (см. табл. 1) помещают в платиновую чашку, добавляют 1 см³ фтористоводородной кислоты и 10 см³ азотной кислоты (1:1) и растворяют при нагревании. После охлаждения ополаскивают стенки чашки водой, добавляют 10 см³ серной кислоты (1:1) и раствор упаривают до появления белого дыма серной кислоты. Остаток охлаждают, добавляют 30 - 40 см³ воды, раствор помещают в стакан вместимостью 250 см³, разбавляют водой до 150 см³ и далее поступают, как указано в п. 2.3.1.

2.3.3. Для сплавов, содержащих вольфрам

Навеску сплава (см. табл. 1) помещают в стакан вместимостью 300 см³, добавляют азотную кислоту (1:1) (см. табл. 1), накрывают часовым стеклом, стеклянной или пластиковой пластинкой и растворяют при нагревании. Стекло или пластинку и стенки стакана ополаскивают водой, раствор упаривают до сиропообразного состояния, разбавляют водой до 60 см³ и выдерживают в теплом месте для отстаивания и осветления раствора. Осадок вольфрамовой кислоты отфильтровывают на двойной плотный фильтр и промывают горячим 20 %-ным раствором азотной кислоты. Осадок отбрасывают, а фильтрат разбавляют водой до 200 см³, добавляют 5 см³ раствора алюмоаммонийных квасцов и далее поступают, как указано в п. 2.3.1.

2.3.4. Построение градуированного графика

В мерные колбы вместимостью до 100 см³ помещают 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 7,0; 10,0; 20,0; 30,0 см³ стандартного раствора Б железа, разбавляют водой до 50 см³ и далее анализ проводят, как указано в п. 2.3.1.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю железа (X) в процентах вычисляют по формуле

Х = ,

где m₁ - масса железа, найденная по градуировочному графику, г;

m - масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.

2.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых расхождений, приведенных в табл. 2.

Таблица 2

2.4.3. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам (ГСО) или по отраслевым стандартным образцам (ОСО) или по стандартным образцам предприятия (СОП) никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, утвержденных по ГОСТ 8.315, или методом добавок или сопоставлением результатов, полученных атомно-абсорбционным методом в соответствии с ГОСТ 25086.

3. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

3.1. Сущность метода

Метод основан на титровании железа (II) раствором двухромовокислого калия после предварительного восстановления железа (III) до железа (II) двухлористым оловом с потенциометрической или визуальной индикацией конечной точки титрования по дифениламину в качестве индикатора.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Потенциометр с хлорсеребряным электродом сравнения и платиновым индикаторным электродом.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552.

Смесь кислот: 300 см³ серной кислоты (1:1) и 300 см³ фосфорной кислоты разбавляют водой до 1 дм³.

Аммиак водный по ГОСТ 3760 и разбавленный 1:100.

Олово двухлористое, свежеприготовленный раствор 100 г/дм³ в соляной кислоте (1:1).

Ртуть двухлористая, раствор 40 г/дм³.

Дифениламин по ГОСТ 5825, раствор 10 г/дм³ в концентрированной серной кислоте.

Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220, 0,017 моль/дм³ раствор: 2,4519 г препарата, высушенного в течение 2 ч при (160 ± 5) °С, растворяют в воде, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и доливают до метки водой.

1 см³ раствора соответствует 0,002792 г железа.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3373.

Перекись водорода по ГОСТ 10929, 30 %-ный раствор.

Натриевая соль дифениламиносульфоновой кислоты, раствор 2 г/дм³.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску сплава массой 2 г (при массовой доле железа от 0,4 до 3,0 %) или 1 г (при массовой доле железа свыше 3 %) растворяют в 20 см³ соляной кислоты (1:1) и 10 см³ азотной кислоты в стакане вместимостью 600 см³ при нагревании. После растворения раствор разбавляют водой до 150 см³. При анализе сплавов с массовой долей кремния свыше 0,05 % навеску растворяют в платиновой чашке в 20 или 10 см³ азотной кислоты (1:1) и 1 см³ фтористоводородной кислоты при нагревании, добавляют 10 см³ серной кислоты (1:1), упаривают до белого дыма серной кислоты; остаток растворяют в 20 - 30 см³ воды и раствор переносят в стакан вместимостью 600 см³, добавляют 5 см³ азотной кислоты (1:1) и раствор разбавляют водой до 150 см³.

Добавляют 5 г хлористого аммония и аммиака до образования растворимого аммиачного комплекса никеля и меди.

Раствор выдерживают при 60 °С для коагуляции осадка гидроокиси железа. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, стакан и осадок промывают 3 - 5 раз горячим раствором аммиака (1:100). Осадок растворяют в 10 см³ соляной кислоты (1:1) с несколькими каплями перекиси водорода в стакане, в котором проводилось осаждение, и фильтр промывают горячей водой. Осаждение, фильтрование, промывание и растворение осадка повторяют. Раствор нагревают до кипения и восстанавливают трехвалентное железо до двухвалентного добавлением нескольких капель раствора двухлористого олова. Затем раствор охлаждают, добавляют 5 см³ раствора двухлористой ртути, 15 см³ смеси кислот, разбавляют водой до 200 см³ и титруют раствором двухромовокислого калия потенциометрически до скачка потенциала или добавляют несколько капель раствора дифениламина или раствора натриевой соли дифениламиносульфоновой кислоты и титруют до фиолетовой окраски.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю железа (X₁) в процентах вычисляют по формуле

Х₁ = ,

где V - объем раствора двухромовокислого калия, израсходованный на титрование, см³;

0,002792 - массовая концентрация 0,017 моль/дм³ раствора двухромовокислого калия по железу, г;

m - масса сплава, г.

3.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых расхождений, приведенных в табл. 2.

3.4.3. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам (ГСО) или по отраслевым стандартным образцам (ОСО), или по стандартным образцам предприятия (СОП) никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, утвержденных по ГОСТ 8.315, или сопоставлением результатов, полученных атомно-абсорбционным методом, в соответствии с ГОСТ 25086.

4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

4.1. Сущность метода

Метод основан на измерении абсорбции атомами железа, образующимися при введении анализируемого раствора в пламя ацетилен-воздух.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Атомно-абсорбционный спектрометр с источником излучения для железа.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 и разбавленная 1:1 и 1:100.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и 1 и 2 моль/дм³ растворы.

Смесь кислот: смешивают один объем азотной кислоты с тремя объемами соляной кислоты.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1.

Железо металлическое карбонильное или Государственный стандартный образец № 666-81 П типа 1.

Стандартный раствор железа: 0,1 г железа растворяют при нагревании в 10 см³ азотной кислоты (1: 1). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³ и доливают водой до метки.

1 см³ раствора содержит 0,0001 г железа.

Мель по ГОСТ 859.

Стандартный раствор меди: 10 г меди растворяют при нагревании в 80 см³ азотной кислоты (1:1). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают водой до метки.

1 см³ раствора содержит 0,1 г меди.

Никель по ГОСТ 849.

Стандартный раствор никеля: 10 г никеля растворяют при нагревании в 80 см³ азотной кислоты (1:1). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают водой до метки.

1 см³ раствора содержит 0,1 г никеля.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. Для сплавов, не содержащих олова, кремния, хрома, вольфрама и титана

Навеску сплава массой, приведенной в табл. 3, растворяют при нагревании в 10 - 20 см³ азотной кислоты (1:1). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают водой до метки. При массовой доле железа свыше 1,0 % 10 см³ раствора пробы переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют. 10 см³ 2 моль/дм³ раствора соляной кислоты и доливают водой до метки. Одновременно проводят контрольный опыт. Измеряют атомную абсорбцию железа в пламени ацетилен-воздух при длине волны 248,3 нм параллельно с градуировочными растворами.

Таблица 3

4.3.2. Для сплавов с массовой долей олова свыше 0,05 %

Навеску сплава (см. табл. 3) растворяют при нагревании в 10 см³ смеси кислот. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают до метки 1 моль/дм³ раствором соляной кислоты. При массовой доле железа свыше 1,0 % 10 см³ раствора пробы переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают до метки 1 моль/дм³ раствором соляной кислоты. Одновременно проводят контрольный опыт. Измеряют атомную абсорбцию, как приведено в п. 4.3.1.

4.3.3. Для сплавов, содержащих кремний, титан и хром

Навеску сплава (см. табл. 3) помещают в платиновую чашку и растворяют при нагревании в 10 - 20 см³ азотной кислоты (1:1) и 2 см³ фтористоводородной кислоты. Затем добавляют 10 см³ серной кислоты (1:1) и упаривают до появления белого дыма серной кислоты. Чашку охлаждают и остаток растворяют в 50 см³ годы при нагревании. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают водой до метки. При массовой доле железа свыше 1,0 % 10 см³ раствора пробы переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 10 см³ 2 моль/дм³ раствора соляной кислоты и доливают водой до метки. Одновременно проводят контрольный опыт. Измеряют атомную абсорбцию железа, как указано в п. 4.3.1.

4.3.4. Для сплавов, содержащих вольфрам

Навеску сплава (см. табл. 3) растворяют при нагревании в 10 - 20 см³ азотной кислоты (1:1), затем добавляют 30 см³ горячей воды и выпавший осадок вольфрамовой кислоты отфильтровывают на плотный фильтр и промывают горячей азотной кислотой (1:100). Фильтрат переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доливают водой до метки. При массовой доле железа свыше 1,0 % 10 см³ раствора пробы переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 10 см³ 2 моль/дм³ раствора соляной кислоты и доливают водой до метки. Одновременно проводят контрольный опыт. Измеряют атомную абсорбцию железа, как указано в п. 4.3.1.

4.3.5. Построение градуировочного графика

В шесть из семи мерных колб вместимостью по 100 см³ помещают 0,8; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см³ стандартного раствора железа, что соответствует 0,08; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0 мг железа. Во все колбы добавляют по 10 см³ 2 моль/дм³ раствора соляной кислоты.

При массовой доле железа менее 0,1 % добавляют аликвотные объемы стандартных растворов (см. табл. 3) меди (если медь является основой сплава) или никеля (если никель является основой сплава) и доливают водой до метки. Измеряют атомную абсорбцию железа, как указано в п. 4.3.1. По полученным данным строят градуировочный график.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю железа (Х₂) в процентах вычисляют по формуле

Х₂ = ×100,

где C₁ - концентрация железа в анализируемом растворе сплава, найденная по градуировочному графику, г/см³;

С₂ - концентрация железа в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см³;

V - объем раствора, см³;

m - масса навески пробы, г.

4.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать допускаемых расхождений, приведенных в табл. 2.

4.4.3. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам (ГСО) или по отраслевым стандартным образцам (ОСО), или по стандартным образцам предприятия (СОП) никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, утвержденных по ГОСТ 8.315, или сопоставлением результатов, полученных фотометрическим или титриметрическим методами, в соответствии с ГОСТ 25086.

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В. Н. Федоров, Б. П. Краснов, Ю. М. Лейбов, А. Н. Боганова, Л. В. Морейская, И. А. Воробьева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 18.02.92 № 167

3. ВЗАМЕН ГОСТ 6689.5-80

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ