ГОСТ 29095-91 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СПЛАВЫ И ПОРОШКИ ЖАРОПРОЧНЫЕ, МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИПК
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Дата введения 01.01.93 Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле железа от 0,05 % до 3 %) и атомно-абсорбционный (при массовой доле железа от 0,05 % до 20 %) методы определения железа. 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯОбщие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473. 2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД2.1. Сущность метода Метод основан на образовании окрашенного комплексного соединения железа (II) с 1,10-фенантролином или с 2,2-дипиридилом при pH = 3 - 3,5. Масса железа составляет 40 - 150 мкг в 100 см3 раствора. Для восстановления железа применяют гидроксиламина гидрохлорид. Железо от хрома, меди, никеля, кобальта отделяют осаждением аммиаком после окисления хрома и кобальта надсернокислым аммонием. Вольфрам отделяют в виде вольфрамовой кислоты. Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр. Кислота соляная по ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1, 1:20. Кислота азотная по ГОСТ 11125. Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1. Смесь кислот (I): 8 частей соляной кислоты смешивают с 1 частью азотной кислоты. Смесь кислот (II): 3 части соляной кислоты смешивают с 1 частью азотной кислоты. Аммоний-алюминий сернокислый (алюмоаммонийные квасцы) по ГОСТ 4238, раствор 50 г/дм3: 50 г квасцов растворяют в 150 - 200 см3 воды с добавлением 25 см3 серной кислоты (1:1) и доливают водой до 1 дм3. Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор 2,5 г/дм3. Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор 250 г/дм3. Аммиак водный по ГОСТ 3760 и разбавленный 1:20. Натрий хлористый по ГОСТ 4233, раствор 50 г/дм3. Бумага индикаторная универсальная. Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3 свежеприготовленный. Натрий уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 199, раствор 500 г/дм3. Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 100 г/дм3. 1,10-фенантролин, раствор 5 г/дм3 в растворе соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3. 2,2-дипиридил (альфа, альфа-дипиридил), раствор 5 г/дм3. Железо карбонильное особо чистое. Стандартные растворы железа. Раствор А: 1 г карбонильного железа помещают в стакан и растворяют при слабом нагревании в 30 см3 соляной кислоты. После полного растворения навески прибавляют по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания и избыток 2 - 3 капли. Раствор нагревают до удаления окислов азота, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают. 1 см3 раствора содержит 0,001 г железа. Раствор Б: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, прибавляют 50 см3 соляной кислоты (1:1), доливают водой до метки и перемешивают. 1 см3 раствора Б содержит 0,00001 г железа. 2.3. Проведение анализа 2.3.1. Масса навески пробы в зависимости от массовой доли железа приведена в табл. 1. Таблица 1
2.3.2. Определение железа в сплавах, не содержащих вольфрам Навеску сплава (табл. 1) помещают в стакан и растворяют при умеренном нагревании в 20 - 40 см3 смеси кислот (I или II). Раствор охлаждают, приливают 15 - 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 - 60 см3 воды при нагревании и при массовой доле железа до 0,2 % прибавляют 3 см3 алюмоаммонийных квасцов, раствор разбавляют горячей водой до 200 - 250 см3. К раствору пробы, содержащей хром, прибавляют 10 см3 раствора азотнокислого серебра и нагревают почти до кипения. К горячему раствору осторожно приливают 15 - 45 см3 раствора надсернокислого аммония, нагревают до полного окисления хрома и марганца, кипятят 3 - 5 мин до разрушения избытка надсернокислого аммония. К кипящему раствору прибавляют 5 - 10 см3 раствора хлористого натрия и кипятят до полного восстановления марганцевой кислоты. К раствору приливают раствор аммиака до выпадения осадка гидроокисей и избыток 5 - 10 см3. Раствор с осадком осторожно доводят до кипения и выдерживают в теплом месте 5 - 10 мин до коагуляции осадка. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, стакан и осадок на фильтре промывают пять - восемь раз горячим раствором аммиака (1:20). Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют в 30 - 50 см3 горячей соляной кислоты (1:1) в стакане, в котором проводилось осаждение гидроокисей. Фильтр тщательно промывают горячей водой и отбрасывают. В случае недостаточно полного отделения хрома и никеля от железа к раствору приливают 20 - 25 см3 серной кислоты (1:1), выпаривают до паров серной кислоты и проводят повторное окисление хрома, осаждение и растворение гидроокисей, как указано выше. Полученный раствор упаривают до 50 - 60 см3, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Аликвотную часть раствора (табл. 1) помещают в стакан, приливают 3 см3 раствора винной кислоты, 10 см3 раствора гидроксиламина гидрохлорида. Раствор перемешивают, нейтрализуют раствором уксуснокислого натрия до pH = 3 - 3,5 (по универсальной индикаторной бумаге) и прибавляют 2 см3 его в избыток. Затем прибавляют 10 см3 раствора 1,10-фенантролина или 10 см3 раствора 2,2-дипиридила, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют водой до метки и перемешивают. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 510 - 520 нм относительно раствора сравнения. В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, в которую прибавляют все реактивы, за исключением 1,10-фенантролина или 2,2-дипиридила. Одновременно с анализируемой пробой проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов. Массу железа находят по градуировочному графику с учетом контрольного опыта. 2.3.3. Определение железа в сплавах, содержащих вольфрам После растворения навески, как указано в п. 2.3.2, раствор нагревают до выпадения осадка вольфрамовой кислоты. Добавляют 5 - 10 см3 азотной кислоты и снова нагревают раствор до получения осадка вольфрамовой кислоты желтого цвета. Раствор выпаривают до влажных солей, приливают 10 см3 соляной кислоты, нагревают до растворения солей, приливают 100 - 120 см3 горячей воды и оставляют на теплой плите в течение часа. Осадок вольфрамовой кислоты отфильтровывают на двойной плотный фильтр, содержащий фильтробумажную массу, и тщательно промывают восемь - десять раз горячей соляной кислотой (1:20). Фильтр с осадком вольфрамовой кислоты отбрасывают. Фильтрат и промывные воды сохраняют. К полученному раствору приливают 15 - 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Стакан охлаждают, обмывают стенки водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 - 60 см3 воды при нагревании, и при массовой доле железа до 0,2 % прибавляют 3 см3 алюмоаммонийных квасцов. Раствор разбавляют горячей водой до 200 - 250 см3 и далее поступают, как указано в п. 2.3.2. 2.3.4. Построение градуировочного графика В стаканы помещают 3; 5; 10; 15; 20 см3 стандартного раствора железа с концентрацией 0,00001 г/см3, прибавляют 3 см3 винной кислоты и далее поступают, как указано в п. 2.3.2. В качестве раствора сравнения используют раствор, содержащий все реактивы, кроме стандартного раствора железа. 2.4. Обработка результатов 2.4.1. Массовую долю железа (X) в процентах вычисляют по формуле
где m1 - масса железа, найденная по градуировочному графику, г; т - масса навески пробы, соответствующая аликвотной части раствора, г. 3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД3.1. Сущность метода Метод основан на измерении при длине волны 248,3 нм степени поглощения резонансного излучения свободными атомами железа, образующимися при распылении анализируемого раствора в пламени воздух-ацетилен. Атомно-абсорбционный пламенный спектрофотометр. Лампа с полым катодом для определения железа. Баллон с ацетиленом. Компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха, или баллон со сжатым воздухом. Кислота соляная по ГОСТ 3118. Кислота азотная по ГОСТ 4461. Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:4. Железо карбонильное, особо чистое. Стандартные растворы железа. Раствор А: 1 г карбонильного железа, взвешенного с точностью 0,0002 г, растворяют в 20 - 30 см3 соляной кислоты и осторожно по каплям прибавляют 5 - 7 см3 азотной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают. 1 см3 стандартного раствора А содержит 2 мг железа. Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Готовят перед применением. 1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,2 мг железа. 3.3. Проведение анализа 3.3.1. Масса навески сплава и разбавление растворов в зависимости от массовой доли железа приведены в табл. 2. Таблица 2
Допускается другое разбавление растворов, обеспечивающее нормируемую в стандарте точность. Навеску сплава помещают в стакан или колбу вместимостью 150 - 300 см3 и растворяют при умеренном нагревании в 15 - 30 см3 соляной и 5 - 10 см3 азотной кислот. Раствор осторожно упаривают до влажных солей, прибавляют 5 см3 соляной кислоты и растворяют соли. Допускаются другие способы растворения, обеспечивающие полное разложение навески и не требующие изменений в дальнейших операциях анализа. При наличии в пробе титана и ниобия раствор после растворения навески охлаждают, добавляют серную кислоту (1:4) из расчета 10 см3 на каждые 100 см3 конечного объема и упаривают до паров серной кислоты. Приливают 50 - 60 см3 воды и растворяют соли при нагревании. Полученный раствор переносят в мерную колбу (табл. 2), доливают до метки водой и перемешивают. Часть раствора фильтруют через два сухих фильтра, отбрасывая первые порции фильтрата. Одновременно с анализируемой пробой проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов. 3.3.2. Приготовление растворов для градуировочного графика 3.3.2.1. Для сплавов с массовой долей железа до 5,0 % В пять мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно приливают 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10 см3 стандартного раствора Б. Шестую колбу используют для проведения контрольного опыта. 3.3.2.2. Для сплавов с массовой долей железа свыше 5,0 % В семь мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно приливают 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б. Восьмую колбу используют для проведения контрольного опыта. 3.3.2.3. В каждую колбу, подготовленную в соответствии с пп. 3.3.2.1 и 3.3.2.2, приливают по 5 см3 соляной кислоты или по 10 см3 серной кислоты (1:4), доливают до метки водой и перемешивают. 3.3.3. Подготовка прибора и измерение атомной абсорбции Прибор готовят к работе в соответствии с прилагаемой инструкцией. Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 248,3 нм. После включения системы подачи газов и зажигания горелки распыляют воду в пламя и устанавливают нуль прибора. Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, затем растворы для градуировочного графика и испытуемые растворы в порядке увеличения концентрации железа. Проводят измерение до получения стабильных показаний для каждого раствора. Перед введением в пламя каждого анализируемого раствора распыляют в пламя воду и проверяют нуль прибора. Из среднего значения абсорбции каждого из анализируемых растворов вычитают среднее значение абсорбции контрольного опыта и массовую концентрацию железа находят по градуировочному графику. 3.3.4. По найденным значениям абсорбции градуировочных растворов с учетом значения абсорбции контрольного опыта и соответствующим концентрациям железа строят градуировочный график. 3.4. Обработка результатов 3.4.1. Массовую долю железа в процентах (X) вычисляют по формуле
где т1 - количество железа, найденное по градуировочному графику, мкг/см3; V - объем анализируемого раствора, см3; т - масса навески, г (с учетом разбавления раствора). 3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли железа приведены в табл. 3. Таблица 3
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ 1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР 2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 04.09.91 № 1419 3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ 4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июль 2004 г.
|