Утвержден и введен в действие

Постановлением Госстандарта СССР

от 5 мая 1991 г. N 625

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

 

СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ

 

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

 

Titanium alloys.

Methods for the determination of aluminium

 

ГОСТ 19863.1-91

 

Группа В59

 

ОКСТУ 1709

 

Взамен ГОСТ 19863.1-80

 

Дата введения

1 июля 1992 года

 

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; А.И. Королева; О.Л. Скорская, канд. хим. наук.

2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 05.05.1991 N 625.

3. Взамен ГОСТ 19863.1-80.

4. Периодичность проверки - 5 лет.

5. Ссылочные нормативно-технические документы

 

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

 Обозначение НТД, на который дана ссылка │      Номер пункта

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

ГОСТ 61-75                               │2.2

ГОСТ 3117-78                             │2.2

ГОСТ 3118-77                             │2.2; 3.2

ГОСТ 3760-79                             │2.2

ГОСТ 4108-72                             │2.2

ГОСТ 4147-74                             │2.2

ГОСТ 4204-77                             │2.2

ГОСТ 4234-77                             │3.2

ГОСТ 4328-77                             │2.2

ГОСТ 4461-77                             │2.2; 3.2

ГОСТ 5456-79                             │2.2

ГОСТ 5457-75                             │3.2

ГОСТ 5823-78                             │2.2

ГОСТ 9656-75                             │3.2

ГОСТ 10484-78                            │3.2

ГОСТ 10652-73                            │2.2

ГОСТ 10929-76                            │2.2

ГОСТ 11069-74                            │2.2; 3.2

ГОСТ 17746-79                            │3.2

ГОСТ 18300-87                            │2.2

ГОСТ 25086-87                            │1.1

ТУ 6-09-1678-86                          │2.2

 

Настоящий стандарт устанавливает комплексонометрический (при массовой доле от 0,2 до 10,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,1 до 10,0%) методы определения алюминия.

 

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. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

ПОСЛЕ ОТДЕЛЕНИЯ ГИДРООКИСЬЮ НАТРИЯ

 

2.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, отделении алюминия от титана, марганца и хрома гидроокисью натрия в присутствии хлорида железа (III), связывании алюминия трилоном Б и титровании избытка трилона Б уксуснокислым цинком с эриохромом черным Т в качестве индикатора. Мешающее влияние ванадия при соотношении ванадия и алюминия не более чем 1:1 устраняют введением пероксида водорода.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Шкаф сушильный с терморегулятором.

рН-метр.

Термометр стеклянный жидкостный или ртутный до 100 °С с ценой деления 1 °С.

Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.

Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3 и раствор 1:2.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 - 1,40 г/см3.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и растворы 1:1 и 1:4.

Кислота уксусная по ГОСТ 61 плотностью 1,05 г/см3.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117, раствор 200 г/дм3.

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

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 200 г/дм3: 200 г гидроксида натрия растворяют в 800 см3 воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 25 см3 раствора хлористого бария, перемешивают, через одни сутки фильтруют через ватный тампон или сливают декантацией в колбу вместимостью 1 дм3 и закрывают пробкой с ловушкой для углекислого газа. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Железо (III) хлорид 6-водный по ГОСТ 4147 раствор 100 г/дм3: 100 г хлорида железа (III) растворяют в 200 см3 раствора соляной кислоты 1:4, приливают 700 см3 воды и перемешивают.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Эриохром черный Т, раствор 5 г/дм3: 0,5 г эриохрома черного Т смешивают с 4,5 г гидрохлорида гидроксиламина и растворяют в 100 см3 этилового спирта.

Индикатор метиловый оранжевый: 0,1 г реагента помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3 и растворяют при нагревании в 50 см3 воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см3 воды и перемешивают.

Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см3 воды при слабом нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см3 воды и перемешивают.

Индикаторная бумага конго: фильтры средней плотности ("белая лента") пропитывают раствором конго, высушивают в сушильном шкафу при температуре 100 - 105 °С, нарезают и хранят в бюксе. Бумага пригодна к применению в течение одного месяца.

Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3: 18,61 г трилона Б растворяют в 200 см3 воды, фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента") в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

Цинк уксуснокислый 2-водный по ГОСТ 5823, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3: 11 г уксуснокислого цинка помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в 200 см3 воды, приливают 20 см3 уксусной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.

Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.

Стандартный раствор алюминия

1 г алюминия помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 100 см3 раствора соляной кислоты 1:1. Колбу накрывают часовым стеклом или воронкой и растворяют алюминий при нагревании, поддерживая постоянный объем тем же раствором соляной кислоты. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 раствора содержит 0,001 г алюминия.

Для установления массовой концентрации трилона Б по алюминию (Т) в три конические колбы вместимостью по 250 см3 помещают по 10 см3 стандартного раствора алюминия, приливают по 20 см3 трилона Б, 100 см3 воды, 5 см3 раствора гидроксида натрия, две капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода желтой окраски индикатора в красную, затем приливают 5 см3 соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают до комнатной температуры.

Раствор нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора из красной в желтую и добавляют 15 - 20 капель в избыток, устанавливая значение рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).

Раствор охлаждают до температуры 15 - 20 °С, приливают 10 см3 раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.

Массовую концентрацию трилона Б по алюминию (Т), г/см3, вычисляют по формуле

 

, (1)

 

где С - массовая концентрация стандартного раствора алюминия, г/см3;

V - объем стандартного раствора алюминия, используемый для титрования, см3;

- объем раствора трилона Б, используемый для титрования, см3;

- объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование, см3;

K - соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка

 

. (2)

 

Устанавливают соотношение K между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка: в коническую колбу вместимостью 250 см3 помещают 20 см3 трилона Б, приливают 100 см3 воды, две капли индикатора метилового оранжевого, нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода окраски индикатора из желтой в красную. Затем приливают 2 см3 соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают до комнатной температуры.

Раствор нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора из красной в желтую и добавляют 15 - 20 капель в избыток, устанавливая значение рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).

Раствор охлаждают до температуры 15 - 20 °С, приливают 10 см3 раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл. 1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 30 см3 раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.

 

Таблица 1

 

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

     Массовая доля алюминия, %      │   Масса навески пробы, г

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

От  0,2 до 1,0 включ.               │1

Св. 1,0 " 10,0 "                    │0,5

 

В раствор добавляют по каплям азотную кислоту до исчезновения фиолетовой окраски, три капли в избыток, выпаривают до появления паров серной кислоты и продолжают нагревание в течение 3 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см3 воды, нагревают до кипения и кипятят до растворения солей. Затем приливают 10 см3 раствора хлорида железа (III) и при интенсивном перемешивании переводят раствор порциями по 10 - 15 см3 в мерную колбу вместимостью 250 см3, содержащую 90 см3 горячего раствора гидроксида натрия. Колбу охлаждают в проточной воде до комнатной температуры, доливают водой до метки и перемешивают.

Осадку дают отстояться в течение 15 - 20 мин, раствор фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента") в коническую колбу вместимостью 250 см3, отбрасывая первые порции фильтрата.

2.3.2. Аликвотную часть раствора 100 см3 переносят в коническую колбу вместимостью 250 см3, добавляют две капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода окраски индикатора из желтой в красную. Затем приливают 5 см3 соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают колбу до комнатной температуры в проточной воде.

Если в сплаве содержится ванадий, то к охлажденному раствору приливают 3 см3 пероксида водорода и выдерживают 10 мин.

Затем приливают из бюретки раствор трилона Б в соответствии с табл. 2, выдерживают 10 мин и нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора метилового оранжевого из красной в желтую.

 

Таблица 2

 

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

   Массовая доля алюминия, %    │  Объем раствора трилона Б, см3

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

От  0,2 до 3,0 включ.           │10

Св. 3,0 " 10,0 "                │20

 

Если в сплаве содержится ванадий, то в раствор помещают бумагу конго и проводят нейтрализацию аммиаком до изменения ее окраски из синей в красную от одной капли аммиака.

Приливают 15 - 20 капель аммиака в избыток, устанавливая рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).

Колбу с раствором охлаждают в проточной воде до температуры 15 - 20 °С, приливают 10 см3 раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.

2.3.3. Контрольный опыт учитывают в соотношении ( ) между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка. Для этого в коническую колбу вместимостью 250 см3 переносят аликвотную часть раствора контрольного опыта 100 см3 и продолжают по п. 2.3.1.

2.4. Обработка результатов

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

 

, (3)

 

где  - объем раствора трилона Б, используемый для титрования, см3;

- объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование, см3;

T - установленная массовая концентрация раствора трилона Б по алюминию, г/см3;

- соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка;

m - масса пробы в аликвотной части раствора, г.

2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 3.

 

Таблица 3

 

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

Массовая доля алюминия, % │ Абсолютное допускаемое расхождение, %

                          ├────────────────────────┬──────────────

                          │результатов параллельных│ результатов

                          │      определений       │   анализа

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

От  0,20 до 0,50 включ.   │0,04                    │0,06

Св. 0,50 "  1,00 "        │0,10                    │0,15

"   1,00 "  2,00 "        │0,15                    │0,20

"   2,00 "  4,00 "        │0,20                    │0,25

"   4,00 "  8,00 "        │0,25                    │0,30

"   8,0  " 10,0  "        │0,3                     │0,4

 

3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

 

3.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористо-водородной кислотах и измерении атомной абсорбции алюминия при длине волны 309,3 нм в пламени ацетилен-закись азота.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для алюминия.

Ацетилен по ГОСТ 5457.

Закись азота медицинская.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, растворы 1:1, 2:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 - 1,40 г/см3.

Кислота борная по ГОСТ 9656.

Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484.

Кислота борофтористо-водородная: к 280 см3 фтористо-водородной кислоты при температуре (10 +/- 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Калий хлористый по ГОСТ 4234, раствор 20 г/дм3.

Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.

Растворы титана

Раствор А, 20 г/дм3: 4 г титана помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, добавляют 160 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 8 см3 борофтористо-водородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. После растворения навески добавляют 2 см3 азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 200 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

Раствор Б, 10 г/дм3: 1 г титана помещают в коническую колбу вместимостью 150 см3, добавляют 80 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 4 см3 борофтористо-водородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. После растворения навески добавляют двадцать капель азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.

Стандартный раствор алюминия: 1 г алюминия помещают в стакан вместимостью 300 см3, добавляют 100 см3 раствора соляной кислоты 1:1, накрывают часовым стеклом и растворяют при умеренном нагревании, поддерживая постоянный объем тем же раствором кислоты. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 стандартного раствора содержит 0,001 г алюминия.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл. 4 помещают в стакан из стеклоуглерода вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 1 см3 борофтористо-водородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании.

 

Таблица 4

 

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

     Массовая доля     │  Масса  │Вместимость│ Объем добавляемого

      алюминия, %      │ навески │  мерной   │   раствора, см3

                       │пробы, г │колбы, см3 ├─────────┬──────────

                       │         │           │ соляной │хлористого

                       │         │           │ кислоты │  калия

                       │         │           │   1:1   │

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

От  0,1 до 1,0 включ.  │0,5      │100        │2        │10

Св. 1,0 " 10,0 "       │0,25     │250        │5        │25

 

После растворения пробы добавляют десять капель азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью согласно табл. 4, добавляют раствор соляной кислоты 1:1 и раствор хлористого калия (согласно табл. 4), доливают водой до метки и перемешивают.

3.3.2. Раствор контрольного опыта готовят по п. 3.3.1, используя вместо навески пробы навеску губчатого титана.

3.3.3. Построение градуировочного графика

3.3.3.1. При массовой доле алюминия от 0,1 до 1,0%

В шесть мерных колб вместимостью по 100 см3 помещают по 25 см3 раствора титана А, в пять из них отмеряют 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0 см3 стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,0005; 0,0015, 0,0025; 0,0035; 0,005 г алюминия.

3.3.3.2. При массовой доле алюминия от 1,0 до 10,0%

В шесть мерных колб вместимостью по 100 см3 помешают по 10 см3 раствора титана Б, в пять из них отмеряют 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 см3 стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,001; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01 г алюминия.

3.3.3.3. К растворам в колбах, приготовленным по пп. 3.3.3.1, 3.3.3.2, добавляют по 2 см3 раствора соляной кислоты 1:1, по 10 см3 раствора хлористого калия, доливают водой до метки и перемешивают.

3.3.4. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию алюминия при длине волны 309,3 нм. По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им массовым концентрациям алюминия строят градуировочный график в координатах "Значение атомного поглощения - Массовая концентрация алюминия, г/см3".

Массовую концентрацию алюминия в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю алюминия ( ) в процентах вычисляют по формуле

 

, (4)

 

где  - массовая концентрация алюминия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;

- массовая концентрация алюминия в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;

V - объем раствора пробы, см3;

m - масса навески пробы, г.

3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 5.

 

Таблица 5

 

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

Массовая доля алюминия, % │ Абсолютное допускаемое расхождение, %

                          ├────────────────────────┬──────────────

                          │результатов параллельных│ результатов

                          │       определений      │   анализа

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

От  0,10 до 0,25 включ.   │0,02                    │0,03

Св. 0,25 "  0,50 "        │0,05                    │0,06

"   0,50 "  1,00 "        │0,10                    │0,15

"   1,00 "  2,50 "        │0,15                    │0,20

"   2,50 "  5,00 "        │0,20                    │0,25

"   5,00 "  7,50 "        │0,25                    │0,30

"   7,5  " 10,0  "        │0,3                     │0,4