ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ
Метод определения циркония
ГОСТ 19863.13-91
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ
Методы определения циркония
Titanium alloys.
Methods for the determination of zirconium
|
ГОСТ
19863.13-91
|
Дата введения 01.07.92
Настоящий стандарт
устанавливает гравиметрический (при массовой доле от 0,5 до 20,0 %), фотометрический
(при массовой доле от 0,02 до 0,5 %) и атомно-абсорбционный (при массовой доле
от 0,5 до 20,0 %) методы определения циркония.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1.
Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 25086 с дополнением.
1.1.1. За результат анализа
принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ
2.1. Сущность метода
Метод основан на растворении
пробы в серной кислоте, осаждении циркония двузамещенным фосфорнокислым
аммонием в присутствии пероксида водорода, прокаливании осадка при температуре
(1000 ± 10) °С до пирофосфата циркония и взвешивании прокаленного осадка.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Печь муфельная с
терморегулятором.
Фильтры беззольные по ТУ
6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204
плотностью 1,84 г/см3, растворы 1:3 и 1:4.
Водорода пероксид по ГОСТ
10929.
Аммоний фосфорнокислый
двузамещенный по ГОСТ 3772,
раствор 100 г/дм3.
Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867,
раствор 50 г/дм3.
Промывная жидкость: в
коническую колбу вместимостью 1 дм3 помещают 100 см3 раствора
двузамещенного фосфорнокислого аммония, приливают 900 см3 раствора
серной кислоты 1:4 и перемешивают.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы в
соответствии с табл. 1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3,
приливают 50 см3 раствора серной кислоты 1:3 и нагревают до полного
растворения навески, поддерживая первоначальный объем водой.
Таблица 1
Массовая доля циркония, %
|
Масса
навески пробы, г
|
От 0,5
до 5,0 включ.
|
0,5
|
Св. 5,0
» 10,0 »
|
0,25
|
» 10,0 » 20,0 »
|
0,1
|
Раствор охлаждают до
комнатной температуры, приливают 150 см3 воды, 20 см3
пероксида водорода, при перемешивании небольшими порциями 20 см3 раствора
двузамещенного фосфорнокислого аммония, затем нагревают до 40 - 50 °С,
тщательно перемешивают стеклянной палочкой и дают отстояться при комнатной
температуре не менее 3 ч.
Осадок отфильтровывают через
фильтр средней плотности («белая лента»), промывают восемь раз промывной
жидкостью и три раза раствором азотнокислого аммония (при этом осадок и фильтр
должны быть полностью отмыты от желтой окраски).
Фильтр с осадком помещают в
доведенный при температуре (1000 ± 10) °С до постоянной массы и взвешенный
фарфоровый тигель, подсушивают, осторожно озоляют, не давая воспламениться
бумаге фильтра, прокаливают в муфельной печи при температуре (1000 ± 10) °С в
течение 30 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю циркония
(X) в процентах вычисляют по формуле
(1)
где m1 - масса тигля с осадком, г;
m2 - масса тигля, г;
т - масса навески пробы, г;
0,344 - коэффициент
пересчета пирофосфата циркония на цирконий.
2.4.2. Расхождения результатов
не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
Таблица 2
Массовая доля циркония, %
|
Абсолютное
допускаемое расхождение, %
|
результатов
параллельных определений
|
результатов
анализа
|
От 0,50 до 1,00 включ.
|
0,05
|
0,07
|
Св. 1,00 до 2,50 »
|
0,07
|
0,10
|
» 2,5 »
5,0 »
|
0,1
|
0,2
|
» 5,0 »
10,0 »
|
0,2
|
0,3
|
» 10,0
» 20,0 »
|
0,3
|
0,4
|
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан на растворении
пробы в серной кислоте, образовании оранжево-красного комплексного соединения
циркония с ксиленоловым оранжевым и измерении оптической плотности раствора при
длине волны 536 нм.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Печь муфельная с
терморегулятором.
Спектрофотометр или
фотоэлектроколориметр.
Фильтры обезволенные по ТУ
6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204
плотностью 1,84 г/см3, растворы 1:4 и 0,05 моль/дм3.
Гидроксиламина гидрохлорид
по ГОСТ
5456, раствор 200 г/дм3.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.
Аммоний азотнокислый по ГОСТ 3761, раствор 200 г/дм3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Соль динатриевая
этилендиамин - N,N,N´,N´-тетрауксусной
кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ
10652, раствор 0,025 моль/дм3: 9,3 г трилона Б помещают в стакан
вместимостью 400 см3, приливают 200 см3 воды и растворяют
при перемешивании.
Раствор фильтруют через
складчатый фильтр из фильтровальной бумаги в мерную колбу вместимостью 1 дм3,
доливают водой до метки и перемешивают.
Ксиленоловый оранжевый,
раствор 1 г/дм3, свежеприготовленный.
Титан губчатый по ГОСТ 17746
марки ТГ-100.
Цирконий сернокислый по ТУ
6-09-3986.
Стандартные растворы
циркония
Раствор А: 3,9 г
сернокислого циркония помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3,
приливают 50 см3 воды и растворяют навеску, затем осторожно
приливают 25 см3 серной кислоты, охлаждают, переносят раствор в
мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и
перемешивают.
1 см3 раствора
содержит 0,001 г циркония.
Устанавливают массовую
концентрацию (Т) стандартного раствора циркония: аликвотную часть
раствора 25 см3 помещают в стакан вместимостью 300 см3,
приливают 70 - 80 см3
воды, добавляют 1 г хлористого аммония, нагревают до 60 - 70 °С и добавляют по
каплям при перемешивании аммиак до ощутимого запаха.
Раствор с осадком нагревают
до кипения, выдерживают 20 мин в теплом месте при температуре 40 - 50 °С, затем
фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента»).
Осадок на фильтре промывают пять
раз раствором азотнокислого аммония. Фильтр с осадком помещают в доведенный при
температуре (1000 ± 10) °С до постоянной массы и взвешенный платиновый тигель,
подсушивают, осторожно озоляют и прокаливают в муфельной, печи при температуре
(1000 ± 10) °С в течение 1 ч, охлаждают в
эксикаторе и взвешивают.
Массовую концентрацию
стандартного раствора циркония (Т), г/см3, вычисляют по
формуле
(2)
где т - масса осадка после прокаливания, г;
0,7403 - коэффициент
пересчета двуокиси циркония на цирконий;
V -
объем стандартного раствора циркония, взятый для определения циркония, см3.
Раствор Б: 10 см3
стандартного раствора А переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 1000 см3,
доливают 0,05 моль/дм3 раствором серной кислоты до метки и перемешивают.
1 см3 раствора
содержит 0,00001 г циркония.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску пробы массой
0,25 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают
пипеткой 15 см3 раствора серной кислоты 1:4, колбу накрывают часовым
стеклом или воронкой и нагревают до растворения пробы, поддерживая
первоначальный объем водой. Одновременно в тех же условиях растворяют 0,25 г
губчатого титана.
В полученный раствор
добавляют по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до обесцвечивания
раствора и 2 - 3 капли в избыток, приливают 20 см3 воды и кипятят 1
- 2 мин. Колбу с раствором охлаждают до комнатной температуры, раствор
переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до
метки и перемешивают.
3.3.2.
Аликвотную часть раствора согласно табл. 3 помещают в мерную колбу
вместимостью 50 см3, приливают 0,05 моль/дм3 раствор
серной кислоты до объема 20 см3 (табл. 3), 2,5 см3 раствора
гидрохлорида гидроксиламина, 2 см3 раствора ксиленолового
оранжевого, доливают водой до метки и перемешивают.
Таблица 3
Массовая доля циркония, %
|
Аликвотная
часть раствора, см3
|
Объем
0,05 моль/дм3 раствора серной кислоты, см3
|
От 0,02
до 0,05 включ.
|
20
|
-
|
Св. 005
» 0,10 »
|
10
|
10
|
» 0,10
» 0,25 »
|
5
|
15
|
» 0,25
» 0,50 »
|
2,5
|
17,5
|
3.3.3.
Оптическую плотность раствора измеряют через 15 мин при длине волны 536 нм в
кювете с толщиной фотометрируемого слоя 30 мм.
Раствором сравнения служит
компенсирующий раствор: соответствующая аликвотная часть испытуемого раствора
со всеми реактивами, в которую перед добавлением ксиленолового оранжевого
вводят 0,5 см3 раствора трилона Б.
3.3.4. Массовую долю
циркония рассчитывают по градуировочному графику.
3.3.5. Построение
градуированного графика
В шесть конических колб
вместимостью по 100 см3 приливают по 10 см3 раствора
титана, в пять из них отмеряют 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стандартного
раствора Б, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005 г
циркония, затем приливают соответственно 10,0; 9,0; 8,0; 7,0; 6,0; 5,0 см3
раствора серной кислоты 0,05 моль/дм3 и продолжают анализ по пп. 3.3.2 и
3.3.3.
Раствором сравнения служит
раствор, в который не введен цирконий.
По полученным значениям
оптической плотности растворов и соответствующим им массам циркония строят
градуировочный график.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю
циркония (Х1) в процентах вычисляют по формуле
(3)
где т1 -
масса циркония в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
т2 - масса пробы в
соответствующей аликвотной части раствора, г.
3.4.2. Расхождения
результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 4.
Таблица 4
Массовая доля циркония, %
|
Абсолютное
допускаемое расхождение, %
|
результатов
параллельных определений
|
результатов
анализа
|
От 0,020 до 0,050 включ.
|
0,006
|
0,010
|
Св. 0,05 » 0,10 »
|
0,01
|
0,02
|
» 0,10 » 0,30 »
|
0,02
|
0,03
|
» 0,30 » 0,50 »
|
0,03
|
0,05
|
4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ
4.1. Сущность метода
Метод основан на растворении
пробы в соляной и борофтористоводородной кислотах и измерении атомной абсорбции
циркония при длине волны 360,1 нм в пламени ацетилен - закись азота.
4.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр
атомно-абсорбционный с источником излучения для циркония.
Ацетилен по ГОСТ
5457.
Закись азота медицинская.
Кислота соляная по ГОСТ
3118 плотностью 1,19 г/см3, раствор 2:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461
плотностью 1,35 - 1,40 г/см3.
Кислота борная по ГОСТ 9656 и
насыщенный раствор.
Кислота фтористоводородная
по ГОСТ
10484.
Кислота
борофтористоводородная: к 280 см3 фтористоводородной кислоты при
температуре (10 ± 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают.
Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Алюминий хлористый по ГОСТ 3759,
раствор 100 г/дм3.
Цирконий металлический
особой чистоты по ТУ 95-259.
Стандартные растворы
циркония
Раствор А: 1 г
металлического циркония помещают во фторопластовый стакан вместимостью 100 см3,
добавляют четыре капли воды для смачивания навески и осторожно, небольшими
порциями приливают 10 см3 смеси, состоящей из одной части
фтористоводородной и одной части азотной кислоты. Растворение ведут на холоде.
После растворения навески добавляют 50 см3 насыщенного раствора
борной кислоты и оставляют стоять на 10 мин. Раствор перемешивают и переводят в
мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят водой до метки,
перемешивают и переводят в тот стакан, в котором проводили растворение.
1 см3 раствора А
содержит 0,01 г циркония.
Раствор Б: 10 см3
раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, добавляют
20 см3 раствора соляной кислоты, доводят водой до метки,
перемешивают.
1 см3 раствора Б
содержит 0,001 г циркония.
4.3. Проведение анализа
4.3.1. Навеску
пробы массой в соответствии с табл. 5 помещают в коническую колбу
вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной
кислоты, 5 см3 борофтористоводородной кислоты и растворяют при
умеренном нагревании.
Таблица 5
Массовая доля циркония, %
|
Масса
навески пробы, г
|
От 0,5
до 5,0
|
0,5
|
Св. 5,0
до 20,0
|
0,25
|
После растворения пробы
раствор охлаждают до комнатной температуры и переводят в мерную колбу
вместимостью 100 см3. Добавляют 10 см3 борофтористоводородной
кислоты, 10 см3 раствора хлористого алюминия, доливают водой до
метки и перемешивают.
4.3.2. Раствор контрольного
опыта готовят по п. 4.3.1.
4.3.3. Построение
градуировочного графика
4.3.3.1. При массовой доле
циркония от 0,5 до 2,0 %
В пять конических колб
вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г навески сплава,
аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят
растворение, как указано в п. 4.3.1, затем в четыре из них отмеряют 2,5; 5,0;
7,5; 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,0025;
0,005; 0,0075; 0,01 г циркония, и далее выполняют операции согласно п. 4.3.1.
4.3.3.2. При массовой доле
циркония свыше 2,0 до 5,0 %
В пять конических колб
вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г навески сплава,
аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят
растворение, как указано в п. 4.3.1, затем в четыре из них отмеряют 1,0; 1,5;
2,0; 2,5 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,01; 0,015;
0,02; 0,025 г циркония, и далее выполняют операции согласно п. 4.3.1.
4.3.3.3. При массовой доле
циркония свыше 5,0 до 12,0 %
В шесть конических колб
вместимостью по 100 см3 помещают по 0,25 г навески сплава,
аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят растворение,
как указано в п. 4.3.1, затем в пять из них отмеряют 1,0; 1,5;
2,0; 2,5; 3,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,01;
0,015; 0,02;
0,025; 0,03 г циркония, и далее выполняют операции по п. 4.3.1.
4.3.3.4. При массовой доле
циркония свыше 12,0 до 20,0 %
В шесть конических колб
вместимостью по 100 см3 помещают по 0,25 г навески сплава, аналогичного
по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят растворение,
как указано в п. 4.3.1, затем в пять из них отмеряют 3,0; 3,5;
4,0; 4,5; 5,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,03;
0,035; 0,04; 0,045; 0,05 г циркония, и далее выполняют операции по п. 4.3.1.
4.3.4. Раствор пробы,
раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика
распыляют в пламя ацетилен - закись азота (восстановительное) и измеряют
атомную абсорбцию циркония при длине волны 360,1 нм.
По полученным значениям
атомных абсорбции и соответствующим им массовым концентрациям циркония строят
градуировочный график в координатах «Значение атомного поглощения - Массовая
концентрация циркония, г/см3».
Массовую концентрацию
циркония в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по
градуировочному графику.
4.5. Обработка результатов
4.5.1. Массовую долю
циркония (Х2) в процентах
вычисляют по формуле
(4)
где С1 - массовая концентрация циркония в растворе пробы,
найденная по градуировочному графику, г/см3;
С2 - массовая концентрация
циркония в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику,
г/см3;
V - объем раствора пробы, см3;
т - масса навески пробы, г.
4.5.2. Расхождения
результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 6.
Таблица 6
Массовая доля циркония, %
|
Абсолютное
допускаемое отклонение, %
|
результатов
параллельных определений
|
результатов
анализа
|
От 0,50 до 1,00 включ.
|
0,05
|
0,10
|
Св. 1,00 » 2,50 »
|
0,10
|
0,15
|
» 2,50
» 5,00 »
|
0,15
|
0,20
|
» 5,0 » 10,0 »
|
0,2
|
0,3
|
» 10,0
» 20,0 »
|
0,3
|
0,4
|
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН
Министерством авиационной промышленности СССР
РАЗРАБОТЧИКИ
В.Г. Давыдов, д-р техн. наук; В.А. Мошкин, канд. техн. наук; Г.И.
Фридман, канд. техн. наук; Л.А.
Тенякова; М.Н. Горлова, канд.
хим. наук; Л.В. Антоненко; О.Л. Скорская,
канд. хим. наук
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В
ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством
продукции и стандартам от 5.05.91 № 626
3. ВЗАМЕН ГОСТ 19863.13-80
4. Периодичность проверки -
5 лет
5. ССЫЛОЧНЫЕ
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие требования. 1
2.
Гравиметрический метод определения циркония. 1
3. Фотометрический
метод определения циркония. 2
4. Атомно-абсорбционный метод определения циркония. 4
|