Утвержден и введен в действие

Постановлением Госстандарта СССР

от 4 сентября 1991 г. N 1419

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

 

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

 

Группа В39

 

ОКСТУ 0809

 

Дата введения

1 января 1993 года

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

 

1. Разработан и внесен Министерством металлургии СССР.

Разработчики: В.П. Замараев, В.Т. Абабков, Н.А. Панарина, А.А. Сахарнов, Т.Ф. Рыбина, Л.Н. Дмитрова, Н.Н. Алексеева, Н.Д. Заюкова.

2. Утвержден и введен в действие Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 04.09.1991 N 1419.

3. Введен впервые.

4. Ссылочные нормативно-технические документы

 

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

 Обозначение НТД, на который дана ссылка │ Номер пункта, раздела

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

ГОСТ 199-78                              │2.2

ГОСТ 1277-75                             │2.2

ГОСТ 3118-77                             │3.2

ГОСТ 3760-79                             │2.2

ГОСТ 4204-77                             │2.2, 3.2

ГОСТ 4233-77                             │2.2

ГОСТ 4238-77                             │2.2

ГОСТ 4461-77                             │3.2

ГОСТ 5456-79                             │2.2

ГОСТ 5817-77                             │2.2

ГОСТ 11125-84                            │2.2

ГОСТ 14261-77                            │2.2

ГОСТ 20478-75                            │2.2

ГОСТ 28473-90                            │Разд. 1

 

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 - 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 рН = 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      │  Масса   │   Аликвотная  │ Масса навески

      железа, %        │навески, г│     часть     │ в аликвотной

                       │          │ раствора, см3 │    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 рН = 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 ( ) в процентах вычисляют по формуле

 

,

 

где  - масса железа, найденная по градуировочному графику, г;

- 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 но 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     │ Масса  │Вместимость│  Объем   │Вместимость

      железа, %       │навески,│  мерной   │аликвотной│  мерной

                      │    г   │колбы, см3 │части, см3│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 ( ) вычисляют по формуле

 

,

 

где  - количество железа, найденное по градуировочному графику, мкг/см3;

- объем анализируемого раствора, см3;

- 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     │Погреш- │     Допускаемые расхождения, %

      железа, %       │ность   ├────────┬──────┬──────┬───────────

                      │резуль- │двух    │двух  │трех  │результатов

                      │татов   │средних │парал-│парал-│анализа

                      │анализа,│резуль- │лель- │лель- │стандартно-

                      │%       │татов   │ных   │ных   │го образца

                      │Дельта  │анализа,│опре- │опре- │от аттесто-

                      │        │выпол-  │деле- │деле- │ванного

                      │        │ненных  │ний d │ний d │значения

                      │        │в раз-  │     2│     3│

                      │        │личных  │      │      │

                      │        │условиях│      │      │

                      │        │d       │      │      │

                      │        │ к      │      │      │

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

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