Введен

Постановлением Госстандарта СССР

от 25 марта 1985 г. N 752

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

 

СПЛАВЫ И ЛИГАТУРЫ НА ОСНОВЕ ВАНАДИЯ

 

МЕТОД АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО АНАЛИЗА

 

Vanadium base alloys and alloying elements.

Method of atomic-absorption analysis

 

ГОСТ 26473.12-85

 

Группа В59

 

ОКСТУ 1709

 

Срок действия

с 1 июля 1986 года

до 1 июля 1991 года

 

Настоящий стандарт распространяется на сплавы и лигатуры на основе ванадия и устанавливает атомно-абсорбционный метод определения компонентов и примесей, приведенных в табл. 1.

 

Таблица 1

 

──────────────────────────────┬───────────────────────────────────

     Определяемый элемент     │   Определяемая массовая доля, %

──────────────────────────────┼───────────────────────────────────

Алюминий                      │10 - 50

Ванадий                       │30 - 80

Железо                        │0,05 - 10

Кремний                       │0,05 - 1

Марганец                      │0,04 - 2,5

Молибден                      │5 - 40

Титан                         │2 - 25

Хром                          │0,05 - 10

Медь                          │0,05 - 1

 

 

Метод основан на измерении атомного поглощения резонансных линий определяемых элементов при введении анализируемого раствора в воздушно-ацетиленовое пламя или пламя смеси ацетилена с закисью азота.

 

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 26473.0-85.

 

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

 

Спектрофотометр атомно-абсорбционный, позволяющий проводить атомизацию в пламени.

Ацетилен по ГОСТ 5457-75.

Закись азота.

Лампы полого катода на алюминий, ванадий, кремний, железо, марганец, молибден, титан.

Горелки со щелью длиной 50 или 100 мм.

Весы аналитические.

Весы технические.

Электропечь муфельная с терморегулятором, обеспечивающая температуру до 800 °С.

Плитка электрическая.

Стаканы стеклянные вместимостью 100 см3.

Стаканы кварцевые вместимостью 100 см3.

Колбы мерные вместимостью 100 см3, 1 дм3.

Чашки платиновые.

Чашки серебряные.

Мензурки мерные вместимостью 25 и 100 см3.

Пипетки вместимостью 5 см3 с делениями.

Пипетки вместимостью 5 и 20 см3 без делений.

Воронки стеклянные конические.

Фильтры бумажные беззольные "белая лента".

Пипетки полиэтиленовые.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 11125-84, разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1:1.

Калия гидроокись по ГОСТ 24363-80.

Барий хлористый по ГОСТ 4108-72, раствор концентрацией 100 г/дм3.

Железо металлическое восстановленное.

Кремния двуокись по ГОСТ 9428-73.

Молибден металлический с содержанием основного вещества не менее 99,9%.

Алюминий металлический по ГОСТ 11069-74.

Марганца (IV) окись по ГОСТ 4470-79.

Титан губчатый по ГОСТ 17746-79.

Ванадий металлический с содержанием основного вещества не менее 99,9%.

Хром металлический по ГОСТ 5905-79.

Медь металлическая с массовой долей основного вещества не менее 99,9%.

Кремния порошок, прокаленный при 500 °С, с массовой долей основного вещества не менее 99,9%.

Натрий кремнекислый, 9-водный.

Натрий углекислый по ГОСТ 83-79.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, раствор с концентрацией 0,1 моль/дм3.

2.1. Приготовление стандартных растворов

Стандартный раствор железа (запасной), содержащий 1 мг/см3 железа: 1 г металлического железа помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 50 см3 азотной кислоты, растворяют при слабом нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры и переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доводят водой до метки.

Стандартный раствор кремния, содержащий 1 мг/см3 кремния, готовят одним из способов.

Первый способ: навеску массой 2,1309 г двуокиси кремния помещают в серебряную чашку, добавляют 6 - 8 г гидроокиси калия, приливают 30 см3 воды, перемешивают и нагревают до полного растворения. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доводят до метки водой.

Второй способ: навеску массой 2,1309 г двуокиси кремния или 1,0000 г прокаленного порошка кремния сплавляют с 15 г натрия углекислого в платиновом тигле, охлаждают, выщелачивают раствором натрия гидроокиси и доливают до объема 1 дм3 этим же раствором.

Третий способ: приготовление стандартного раствора кремния по ГОСТ 4212-76 из натрия кремнекислого.

Точную массовую концентрацию кремния устанавливают гравиметрическим методом. Для этого в платиновую чашку отбирают пипеткой 20 см3 стандартного раствора кремния, приливают 2 - 3 см3 серной кислоты, разбавленной 1:1, содержимое чашки упаривают до 2 - 3 см3, охлаждают до комнатной температуры и осторожно, по каплям, приливают еще 5 - 6 см3 концентрированной серной кислоты. Затем раствор нагревают до выделения густых паров серного ангидрида; охлаждают до комнатной температуры, приливают 2 - 3 см3 воды, снова упаривают до густых паров серного ангидрида, охлаждают до комнатной температуры и приливают 100 см3 воды. Нагревают раствор до 70 - 80 °С, осадок отфильтровывают на фильтр "белая лента" и промывают несколько раз горячей водой до удаления из осадка сульфат-ионов (реакция последней капли фильтрата с раствором хлористого бария). Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, подсушивают, озоляют и прокаливают в муфельной печи при 700 - 800 °С в течение 1 - 1,5 ч. Тигель с осадком охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, взвешивают. К осадку в тигле добавляют из полиэтиленовой пипетки 5 см3 фтористоводородной кислоты, несколько капель концентрированной серной кислоты и нагревают до прекращения выделения паров серной кислоты. Тигель с осадком вновь прокаливают в муфельной печи в течение 10 - 15 мин, охлаждают и взвешивают.

Массовую концентрацию ( ) стандартного раствора кремния, выраженную в мг/см3, вычисляют по формуле

 

,

 

где  - масса осадка до обработки фтористоводородной кислотой, мг;

- масса осадка после обработки фтористоводородной кислотой, мг;

0,4674 - коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;

- объем стандартного раствора, взятый для определения, см3.

Стандартный раствор марганца (запасной), содержащий 1 мг/см3 марганца: 1,583 г двуокиси марганца помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 соляной кислоты, нагревают до полного растворения, полученный раствор выпаривают досуха, остаток растворяют в воде, переводят в колбу вместимостью 1 дм3, доводят до метки водой.

Точную массовую концентрацию марганца устанавливают титриметрическим методом в соответствии с требованиями ГОСТ 26473.5-85. Для этого в коническую колбу вместимостью 250 см3 отбирают пипеткой 20 см3 стандартного раствора марганца, разбавляют водой до 100 см3, добавляют 7 см3 раствора ортофосфорной кислоты и далее определяют марганец по разд. 3.

Массовую концентрацию ( ) стандартного раствора марганца, выраженную в мг/см3, вычисляют по формуле:

 

,

 

где  - объем раствора щавелевой кислоты, израсходованный на титрование, см3;

0,001099 - массовая концентрация раствора щавелевой кислоты, выраженная в г/см3 марганца;

- объем стандартного раствора марганца, взятый для определения марганца, см3.

Абзац исключен с 1 января 1992 года. - Изменение N 1, утв. Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 14.05.1991 N 678

Стандартный раствор алюминия, содержащий 10 мг/см3 алюминия: 1 г металлического алюминия помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают порциями 20 см3 соляной кислоты и нагревают до полного растворения, раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки водой.

Стандартный раствор ванадия, содержащий 10 мг/см3 ванадия: 1 г металлического ванадия помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 10 см3 серной кислоты и порциями по 5 - 10 см3 азотной кислоты, растворяют при нагревании, упаривают до выделения паров серного ангидрида, охлаждают до комнатной температуры, добавляют по стенкам колбы 20 см3 воды, осторожно перемешивают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят водой до метки.

Стандартный раствор титана, содержащий 10 мг/см3 титана: 1 г губчатого титана помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 15 см3 серной кислоты и несколько капель фтористоводородной кислоты, растворяют при нагревании, раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой.

Стандартный раствор молибдена, содержащий 10 мг/см3 молибдена: 1 г металлического молибдена помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 серной кислоты и 10 см3 азотной кислоты, нагревают до полного растворения. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой.

Стандартный раствор хрома (запасной), содержащий 10 мг/см3 хрома: 1 г металлического хрома помещают в стакан вместимостью 100 см3 и растворяют при нагревании в 20 см3 серной кислоты, разбавленной 1:1. По растворении приливают 10 см3 азотной кислоты, разбавленной 1:1, продолжают нагревание до выделения паров серной кислоты, охлаждают, приливают 50 см3 воды, нагревают до растворения солей, вновь охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки водой.

Раствор хрома (рабочий), содержащий 1 мг/см3 хрома, готовят разбавлением стандартного запасного раствора водой в 10 раз.

Стандартный раствор меди, содержащий 1 мг/см3 меди: 1 г металлической меди помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 азотной кислоты, растворяют при нагревании, разбавляют до 50 см3 водой, кипятят до удаления окислов азота. Раствор охлаждают до комнатной температуры и переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доводят до метки водой.

 

3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

 

3.1. Приготовление растворов сравнения

3.1.1. Рабочие растворы сравнения для определения кремния, железа, марганца и меди готовят разбавлением соответствующих стандартных растворов, а для хрома - стандартного рабочего раствора. В шесть мерных колб вместимостью 100 см3 вводят по 0,25; (марганца - 0,2); 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0 см3 стандартных растворов кремния, железа, марганца, меди, хрома, доводят до метки водой, получают растворы, содержащие 0,0025 (марганца 0,002), 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,05 мг/см3 этих элементов в растворе, что соответствует следующим массовым долям элементов в пробе: 0,05 (марганца 0,04), 0,1, 0,2, 0,4, 0,6 и 1,0% кремния, железа, марганца, меди и хрома.

Для определения (при необходимости) марганца при содержании до 2,5% готовят дополнительно рабочий раствор сравнения: в мерную колбу вместимостью 100 см3 вводят по 5,0 см3 стандартных растворов кремния, железа, стандартного рабочего раствора хрома и 12,5 см3 стандартного раствора марганца, доводят до метки водой, получают растворы, содержащие по 0,05 мг/см3 кремния, железа, хрома и 0,125 мг/см3 марганца, что соответствует 1% кремния, железа, хрома и 2,5% марганца.

3.1.2. Для определения ванадия, молибдена, алюминия, титана, хрома и железа в лигатурах состава ванадий - молибден - алюминий - железо - хром, ванадий - молибден - алюминий - титан, ванадий - алюминий - титан, ванадий - алюминий готовят последовательно четыре серии растворов сравнения.

Серия 1, растворы N 1 - 2. В две мерные колбы вместимостью 100 см3 последовательно вводят стандартные растворы 15,5 и 17,5 см3 ванадия; 15,0 и 17,5 см3 молибдена; 2,5 и 5,0 см3 хрома; 25 и 50 см3 железа; 14 и 7 см3 алюминия, доводят до метки водой. Получают растворы, содержащие 1,55 и 1,75 мг/см3 ванадия, 1,50 и 1,75 мг/см3 молибдена, 0,25 и 0,5 мг/см3 хрома и железа 1,4 и 0,7 мг/см3 алюминия.

Серия 1, растворы N 3 - 4 (рабочие растворы сравнения). Каждый из полученных растворов N 1 - 2 разбавляют в 20 раз. Для этого 5 см3 раствора переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой, получают растворы, содержащие 0,0775 и 0,0875 мг/см3 ванадия, 0,075 и 0,0875 мг/см3 молибдена, 0,0125 и 0,025 мг/см3 хрома и железа, 0,070 и 0,035 мг/см3 алюминия, что соответствует следующим массовым долям элементов в пробе; 31 и 35% ванадия, 30 и 35% молибдена, 5 и 10% хрома и железа, 28 и 14% алюминия.

Серия 2, растворы N 1 - 2. В две мерные колбы вместимостью 100 см3 последовательно вводят стандартные растворы 15 и 17 см3 ванадия, 2,5, 17,5 и 20 см3 молибдена, 5,0 и 10,5 см3 алюминия, 12,5 и 3,5 см3 титана, доводят до метки водой. Получают растворы, содержащие 1,5 и 1,7 мг/см3 ванадия, 0,25, 1,75 и 2,0 мг/см3 молибдена, 0,5 и 1,05 мг/см3 алюминия, 1,25 и 0,35 мг/см3 титана.

Серия 2, растворы N 3 - 4 (рабочие растворы сравнения). Каждый из полученных растворов N 1 - 2 разбавляют в 20 раз. Для этого 5 см3 раствора переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой, получают растворы, содержащие 0,075 и 0,085 мг/см3 ванадия, 0,0125, 0,0875 и 0,10 мг/см3 молибдена, 0,025 и 0,0525 мг/см3 алюминия, 0,0625 и 0,0175 мг/см3 титана, что соответствует следующим массовым долям элементов в пробе: 30 и 34% ванадия, 5,35 и 40% молибдена, 10 и 21% алюминия, 25 и 7% титана.

Серия 3, растворы N 1 - 3. В три мерные колбы вместимостью 100 см3 последовательно вводят стандартные растворы: 22,5, 25 и 30 см3 ванадия; 25, 21 и 13,5 см3 алюминия; 1,0, 2,5 и 5,0 см3 титана, доводят до метки водой. Получают растворы, содержащие 2,25, 2,5 и 3,0 мг/см3 ванадия, 2,5, 2,1 и 1,35 мг/см3 алюминия, 0,1, 0,25 и 0,5 мг/см3 титана.

Серия 3, растворы N 4 - 6 (рабочие растворы сравнения). Каждый из полученных растворов N 1 - 3 разбавляют в 20 раз. Для этого 5 см3 раствора переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой, получают растворы, содержащие 0,1125, 0,125 и 0,15 мг/см3 ванадия, 0,125, 0,105 и 0,0675 мг/см3 алюминия, 0,005, 0,0125 и 0,025 мг/см3 титана, что соответствует следующим массовым долям элементов в пробе: 45, 50 и 60% ванадия, 50, 42 и 27% алюминия, 2,5 и 10% титана.

Серия 4, растворы N 1 - 2. В две мерные колбы вместимостью 100 см3 последовательно вводят стандартные растворы 35 и 40 см3 ванадия, 15 и 10 см3 алюминия, доводят до метки водой. Получают растворы, содержащие 3,5 и 4,0 мг/см3 ванадия, 1,5 - 1,0 мг/см3 алюминия.

Серия 4, растворы N 3 - 4 (рабочие растворы сравнения). Каждый из полученных растворов N 1 - 2 разбавляют в 20 раз. Для этого 5 см3 раствора переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой, получают растворы, содержащие 0,175 и 0,20 мг/см3 ванадия, 0,075 и 0,05 мг/см3 алюминия, что соответствует следующим массовым долям элементов в пробе: 70 и 80% ванадия, 30 и 20% алюминия.

3.2. Подготовка пробы

Навеску анализируемой пробы массой 0,5 г помещают в кварцевый стакан вместимостью 100 см3, приливают 10 см3 серной кислоты, разбавленной 1:1, и 10 см3 азотной кислоты, разбавленной 1:1, нагревают до полного растворения пробы. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, охлаждают, доводят до метки водой. Полученный раствор используют для определения кремния, железа, хрома, меди и марганца.

Для определения компонентов сплава (при содержании более 1%): алюминия, ванадия, железа, молибдена, титана и хрома полученный раствор разбавляют водой в 20 раз (аликвотную часть - 5 см3 переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой.

3.3. Проведение анализа

Прибор приготавливают к работе согласно инструкции по работе с прибором. Условия атомно-абсорбционных измерений приведены в табл. 2. Для проведения атомно-абсорбционного определения после включения прибора в сеть подбирают такое положение лампы полного катода (в зависимости от определяемого элемента), чтобы при токе, указанном в паспорте на лампу, показание микроамперметра было максимальным. После прогрева лампы в течение 15 - 20 мин зажигают соответствующее пламя и при распылении в него рабочего раствора сравнения с максимальной концентрацией определяемого элемента выбирают положение горелки и скорость распыления, обеспечивающие максимальное атомное поглощение аналитической линии определяемого элемента.

 

Таблица 2

 

─────────┬─────────┬─────────────────┬───────┬────────────────────

 Элемент │Аналити- │     Горелка     │Ширина │   Расход газов,

         │ческая   │                 │ щели, │      дм3/мин

         │линия, нм│                 │  мм   │

─────────┼─────────┼─────────────────┼───────┼────────────────────

Ванадий  │318,4    │Однощелевая,     │2      │Закись азота - 12,5

         │         │длина щели 50 мм │       │

         │439,0    │                 │       │ацетилен - 5,5

Алюминий │309,3    │То же            │2      │То же

Титан    │364,3    │"                │2      │"

Молибден │313,3    │"                │2      │"

Кремний  │251,6    │"                │2      │"

Хром     │357,9    │"                │2      │"

Железо   │248,3    │Однощелевая,     │2      │Воздух - 24

         │         │длина щели 100 мм│       │ацетилен - 4,7

Марганец │279,4    │То же            │2      │То же

Медь     │324,8    │"                │2      │"

 

 

В оптимально подобранных условиях измерения распыляют в пламя горелки последовательно раствор анализируемой пробы и рабочие растворы сравнения, подбирая их так, чтобы один давал больший, а другой - меньший аналитический сигнал (показания цифрового табло прибора), чем раствор анализируемой пробы (метод ограничивающих растворов), повторяя процедуру измерения три раза, и рассчитывают среднее арифметическое значение аналитического сигнала.

При определении кремния, железа, марганца одновременно через весь ход анализа проводят контрольный опыт (опыт на загрязнение реактивов). Усредненное (из трех) значение аналитического сигнала контрольного опыта вычитают из значений аналитического сигнала раствора пробы.

 

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

 

4.1. Массовую долю алюминия, ванадия, железа, кремния, марганца, молибдена и титана ( ) в процентах вычисляют по формуле

 

,

 

где  - массовая доля определяемого элемента в рабочем растворе сравнения с меньшим (по отношению к анализируемому) содержанием определяемого элемента, %;

- массовая доля определяемого элемента в рабочем растворе сравнения с большим (по отношению к анализируемому) содержанием определяемого элемента, %;

- значение оптической плотности рабочего раствора сравнения с меньшим (по отношению к анализируемому) содержанием определяемого элемента;

- значение оптической плотности рабочего раствора сравнения с большим (по отношению к анализируемому) содержанием определяемого элемента;

- значение оптической плотности анализируемого раствора.

4.2. Значения допускаемых расхождений приведены в табл. 3.

 

Таблица 3

 

────────────────────┬──────────────────┬──────────────────────────

Определяемый элемент│ Массовая доля, % │Допускаемые расхождения, %

────────────────────┼──────────────────┼──────────────────────────

Ванадий             │30,0              │1,9

                    │40,0              │2,1

                    │50,0              │2,3

                    │60,0              │2,5

                    │70,0              │2,7

                    │80,0              │2,9

Алюминий            │10,0              │0,3

                    │20,0              │0,5

                    │30,0              │0,8

                    │40,0              │1,1

                    │50,0              │1,5

Титан               │2,0               │0,2

                    │5,0               │0,4

                    │10,0              │0,8

                    │15,0              │1,2

                    │25,0              │2,0

Молибден            │5,0               │0,2

                    │10,0              │0,4

                    │30,0              │1,2

                    │40,0              │1,6

Хром                │0,05              │0,05

                    │0,10              │0,01

                    │1,0               │0,1

                    │5,0               │0,4

                    │10,0              │0,8

Кремний             │0,05              │0,01

                    │0,10              │0,02

                    │0,5               │0,1

                    │1,0               │0,2

Железо              │0,05              │0,01

                    │0,1               │0,02

                    │1,0               │0,2

                    │5,0               │0,5

                    │10,0              │1,0

Марганец            │0,040             │0,005

                    │0,10              │0,01

                    │1,0               │0,1

                    │2,5               │0,3

Медь                │0,050             │0,005

                    │0,10              │0,01

                    │0,50              │0,05

                    │1,0               │0,1