СПЛАВЫ И ПОРОШКИ ЖАРОПРОЧНЫЕ,
КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ,
ПРЕЦИЗИОННЫЕ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА
ИПК
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
Москва
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СПЛАВЫ И ПОРОШКИ ЖАРОПРОЧНЫЕ,
КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ, ПРЕЦИЗИОННЫЕ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ
Методы определения железа
Nickel-based
precision, corrosion-resistant, heat-resistant alloys and powders.
Methods of iron determination
|
ГОСТ
29095-91
|
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 ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа - по ГОСТ
28473.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
2.1. 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.
2.2. Аппаратура,
реактивы
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
Массовая доля железа, %
|
Масса
навески, г
|
Аликвотная
часть раствора, см3
|
Масса
навески в аликвотной части, г
|
От 0,05 до 0,15 включ.
|
0,5
|
20
|
0,1
|
Св. 0,15 » 0,3 »
|
0,5
|
10
|
0,05
|
» 0,3 » 1,0 »
|
0,2
|
10
|
0,02
|
» 1,0 » 3,0 »
|
0,1
|
5
|
0,005
|
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 МЕТОД
3.1. 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.
3.2. Аппаратура,
реактивы
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
Массовая доля железа, %
|
Масса
навески, г
|
Вместимость
мерной колбы, см3
|
Объем
аликвотной части, см3
|
Вместимость
мерной колбы, см3
|
От 0,05 до 0,3 включ.
|
0,5
|
100
|
-
|
-
|
Св. 0,3 » 1,0 »
|
0,2
|
100
|
-
|
-
|
» 1,0 » 3,0 »
|
0,1
|
200
|
-
|
-
|
» 3,0 » 5,0 »
|
0,1
|
250
|
-
|
-
|
» 5,0 » 10,0 »
|
0,1
|
500
|
-
|
-
|
» 10,0 » 20,0 »
|
0,2
|
200
|
10
|
100
|
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
Массовая доля железа, %
|
Погрешность
результатов анализа, %, D
|
Допускаемое
расхождение, %
|
двух
средних результатов анализа, выполненных в различных условиях, dк
|
двух
параллельных определений d2
|
трех
параллельных определений d3
|
результатов
анализа стандартного образца от аттестованного значения δ
|
От 0,05 до 0,1 включ.
|
0,017
|
0,022
|
0,018
|
0,022
|
0,011
|
Св. 0,1 » 0,2 »
|
0,024
|
0,030
|
0,025
|
0,031
|
0,016
|
» 0,2 » 0,5 »
|
0,04
|
0,05
|
0,04
|
0,05
|
0,03
|
» 0,5 » 1,0 »
|
0,06
|
0,07
|
0,06
|
0,07
|
0,04
|
» 1 » 2 »
|
0,08
|
0,10
|
0,08
|
0,10
|
0,05
|
» 2 » 5 »
|
0,12
|
0,16
|
0,13
|
0,16
|
0,08
|
» 5 » 10 »
|
0,17
|
0,22
|
0,18
|
0,22
|
0,11
|
» 10 » 20 »
|
0,24
|
0,30
|
0,25
|
0,31
|
0,16
|
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.