Утвержден и введен в действие

Постановлением Госстандарта СССР

от 23 сентября 1982 г. N 3731

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

 

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

 

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАНТАЛА

 

Alloyed and high-alloyed steels.

Methods for determination of tantalum

 

ГОСТ 17051-82

 

Группа В39

 

ОКСТУ 0809

 

Взамен ГОСТ 17051-71

 

Дата введения

1 января 1983 года

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

 

1. Разработан и внесен Министерством черной металлургии СССР.

Разработчики: Н.П. Лякишев, Г.В. Козина, Н.С. Белоусова, Т.В. Титова.

2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23.09.1982 N 3731.

3. Взамен ГОСТ 17051-71.

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2882-81.

5. Ссылочные нормативно-технические документы

 

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

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

                                        │перечисления, приложения

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

ГОСТ 83-79                              │3.2

ГОСТ 1942-86                            │2.2

ГОСТ 3118-77                            │3.2

ГОСТ 3760-79                            │3.2

ГОСТ 3773-72                            │3.2

ГОСТ 4204-77                            │2.2, 3.2

ГОСТ 4461-77                            │3.2

ГОСТ 4518-75                            │2.2

ГОСТ 4523-77                            │3.2

ГОСТ 5712-78                            │2.2, 3.2

ГОСТ 6552-80                            │3.2

ГОСТ 7172-76                            │3.2

ГОСТ 10484-78                           │2.2, 3.2

ГОСТ 10690-73                           │3.2

ГОСТ 10929-76                           │2.2

ГОСТ 24104-88                           │2.2

ГОСТ 28473-90                           │1.1

 

6. Ограничение срока действия снято по Протоколу Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93).

7. Переиздание (июнь 1997 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в мае 1987 г., феврале 1993 г. (ИУС 8-87, 11-12-93).

 

Настоящий стандарт устанавливает экстракционно-фотометрический метод определения тантала (при массовых долях тантала от 0,002 до 1,00%) и фотометрический метод (при массовых долях тантала от 0,10 до 1,00%).

 

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

 

2. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАНТАЛА

 

2.1. Сущность метода

Метод основан на экстракции окрашенного в зеленый цвет соединения фторидного комплекса тантала (V) с малахитовым зеленым при помощи смеси из гексана и 1,2-дихлорэтана и последующем измерении оптической плотности экстракта при длине волны 635 нм.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 второго класса точности с наибольшим пределом взвешивания до 200 г или любые другие весы с аналогичными метрологическими характеристиками.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929, 30%-ный раствор.

Аммоний щавелевокислый по ГОСТ 5712, раствор 40 г/дм3.

Аммоний фтористый по ГОСТ 4518, раствор 100 г/дм3, свежеприготовленный. Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде.

Малахитовый зеленый (тетраметил-ди-n-диаминофуксонийхлорид), раствор 0,0015 г/см3, свежеприготовленный.

n-Гексан.

Дихлорэтан технический по ГОСТ 1942, высший сорт.

Экстракционная смесь: 2 объемные части n-гексана смешивают с 1,5 объемными частями дихлорэтана технического.

Образец стали, химический состав которого аналогичен химическому составу анализируемой пробы, с массовой долей менее 0,0002% тантала.

Раствор фона: навеску стали массой 3,125 г помещают в платиновую чашку, допускается проводить растворение в чашке из стеклоуглерода или во фторопластовом стакане, и растворяют при нагревании в 25 см3 раствора фтористоводородной кислоты, добавляя 10 см3 раствора пероксида водорода порциями примерно по 0,5 см3. Раствор выпаривают до начала выделения солей, после охлаждения осторожно добавляют 25 см3 серной кислоты и повторяют выпаривание до появления паров серной кислоты. После охлаждения соли смывают в стакан 25 см3 раствора щавелевокислого аммония, добавляя его небольшими порциями (при использовании фторопластового стакана операция опускается). Раствор нагревают до растворения солей, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки раствором щавелевокислого аммония и перемешивают.

Допускается применение раствора фона, приготовленного из металлического железа и стандартных растворов или навески элементов, массовая доля которых в анализируемой пробе свыше 0,5%.

Тантал металлический или пятиоксид тантала.

Стандартные растворы тантала.

Раствор А: 0,1000 г металлического тантала или 0,1221 г пятиоксида тантала растворяют в платиновой чашке в 20 см3 раствора фтористоводородной кислоты при нагревании, добавляя около 10 см3 раствора пероксида водорода порциями по 0,5 см3. К раствору добавляют 10 см3 раствора серной кислоты и нагревают до появления паров серной кислоты. После охлаждения соли растворяют в 40 см3 раствора щавелевокислого аммония и нагревают. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, добавляют 40 см3 раствора серной кислоты, доливают раствором щавелевокислого аммония до метки и перемешивают; годен к употреблению не более одной недели.

1 см3 раствора А содержит 0,1 мг тантала.

Раствор Б: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки раствором щавелевокислого аммония и перемешивают; готовят перед употреблением.

1 см3 раствора Б содержит 0,01 мг тантала.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Массу навески стали в зависимости от содержания тантала в стали определяют по табл. 1. Навеску стали помещают в платиновую чашку, допускается проводить растворение в чашке из стеклоуглерода или во фторопластовом стакане, и растворяют в 10 см3 раствора фтористоводородной кислоты при нагревании, добавляя 5 - 7 см3 раствора пероксид водорода порциями по 0,5 см3.

 

Таблица 1

 

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

  Массовая доля   │  Масса  │Вмести- │Объем рас- │ Масса навески,

    тантала, %    │навески, │мость   │твора сер- │соответствующая

                  │    г    │колбы,  │ной кисло- │аликвотной части

                  │         │см3     │ты, см3    │  раствора, г

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

От  0,002 до 0,01 │0,500    │50      │-          │0,050

Св. 0,01  "  0,05 │0,200    │100     │10         │0,010

"   0,05  "  0,10 │0,100    │100     │10         │0,005

"   0,10  "  0,50 │0,050    │250     │40         │0,001

"   0,50  "  1,00 │0,050    │500     │90         │0,0005

 

К раствору добавляют 10 см3 раствора серной кислоты и нагревают до появления паров серной кислоты. После охлаждения добавляют около 25 - 30 см3 раствора щавелевокислого аммония и растворяют соли при умеренном нагревании. Охлаждают, переводят раствор в мерную колбу, обмывая стенки чашки или фторопластового стакана раствором щавелевокислого аммония. Вместимость колбы и объем раствора вводимой в колбу серной кислоты определяют по табл. 1. Доливают до метки раствором щавелевокислого аммония и перемешивают.

Из раствора отбирают аликвотную часть объемом 5 см3 и помещают в полиэтиленовую делительную воронку или полиэтиленовый сосуд. К раствору при помощи бюретки добавляют 1 см3 раствора серной кислоты, 5 см3 раствора фтористого аммония, перемешивают и выдерживают 3 мин, затем добавляют 2 см3 раствора малахитового зеленого и перемешивают. Непосредственно после этого раствор встряхивают с 5 см3 экстракционной смеси в течение 1 - 1,5 мин.

После разделения фаз экстракт отбирают полиэтиленовой пипеткой или сливают из делительной воронки в стеклянный стакан вместимостью 50 см3 и из него в кювету с толщиной поглощающего слоя 10 мм. Кювету закрывают крышкой и сразу же измеряют оптическую плотность экстракта при длине волны 635 нм. В качестве раствора сравнения применяют экстракт нулевого раствора (см. табл. 3).

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2.3.2. Для построения градуировочного графика в шесть колб вместимостью по 50 см3 приливают в зависимости от массовой доли тантала объемы раствора фона и раствора серной кислоты согласно табл. 2.

 

Таблица 2

 

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

 Массовая доля тантала,│Объем раствора фона, │   Объем раствора

           %           │         см3         │серной кислоты, см3

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

От  0,002 до 0,01      │40,0                 │2,0

Св. 0,01  "  0,05      │8,0                  │8,4

"   0,05  "  0,10      │4,0                  │9,2

"   0,10  "  0,50      │0,8                  │9,8

"   0,50  "  1,00      │0,4                  │10,0

 

Добавляют в колбы объемы стандартного раствора тантала Б в соответствии с табл. 3.

 

Таблица 3

 

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

 Объем стандартного  │    Масса тантала в    │   Масса тантала,

 раствора тантала Б, │   отобранном объеме   │   соответствующая

         см3         │ стандартного раствора │  аликвотной части

                     │     тантала Б, мг     │     раствора, мг

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

0                    │0                      │0

1,0                  │0,01                   │0,001

2,0                  │0,02                   │0,002

3,0                  │0,03                   │0,003

4,0                  │0,04                   │0,004

5,0                  │0,05                   │0,005

 

Все мерные колбы доливают раствором щавелевокислого аммония до метки и содержимое перемешивают.

Из растворов отбирают аликвотную часть объемом 5 см3 и помещают в полиэтиленовую делительную воронку или полиэтиленовый сосуд. Далее поступают по п. 2.3.1.

Оптическую плотность экстрактов измеряют по отношению к экстракту нулевого раствора. По полученным значениям оптической плотности экстрактов и соответствующим им массам тантала строят градуировочный график.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.4. Обработка результатов

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

 

,

 

где m - масса тантала в аликвотной части анализируемого раствора, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.

2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли тантала приведены в табл. 4.

 

Таблица 4

 

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

 Массовая доля тантала,% │Погреш- │   Допускаемые расхождения, %

                         │ность   ├────────┬──────┬──────┬────────

                         │резуль- │двух    │двух  │трех  │резуль-

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

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

                         │%       │татов   │ных   │ных   │стан-

                         │        │анализа,│опре- │опре- │дартного

                         │        │выпол-  │деле- │деле- │образца

                         │        │ненных в│ний   │ний   │от ат-

                         │        │различ- │      │      │тесто-

                         │        │ных     │      │      │ванного

                         │        │условиях│      │      │значения

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

От  0,002 до 0,005 включ.│0,0012  │0,0015  │0,0012│0,0015│0,0008

Св. 0,005 "  0,01  "     │0,0024  │0,0030  │0,025 │0,0030│0,0016

"   0,01  "  0,02  "     │0,004   │0,005   │0,004 │0,005 │0,003

"   0,02  "  0,05  "     │0,008   │0,010   │0,008 │0,010 │0,005

"   0,05  "  0,10  "     │0,012   │0,015   │0,012 │0,015 │0,008

"   0,10  "  0,2   "     │0,024   │0,030   │0,025 │0,030 │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

 

(Измененная редакция, Изм. N 2).

 

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАНТАЛА

 

3.1. Сущность метода

Метод основан на отделении тантала из хлорнокислого раствора при помощи сернистой кислоты, переосаждении фениларсоновой кислотой, образовании окрашенного в желтый цвет соединения тантала с пирогаллолом в растворе ортофосфорной кислоты и измерении оптической плотности при длине волны 430 нм.

В случае присутствия вольфрама производится дальнейшее отделение тантала осаждением сульфатом магния в аммиачном растворе.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:5 и 1:10.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552, разбавленная 1:3.

Кислота хлорная, 57 - 60%-ный раствор.

Кислота сернистая, 6%-ный раствор.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Калий углекислый технический по ГОСТ 10690.

Натрий углекислый по ГОСТ 83.

Смесь безводного углекислого кадия и безводного углекислого натрия в соотношении 3:1 и 1%-ный раствор.

Магний сернокислый 7-водный по ГОСТ 4523.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773 и раствор 250 г/дм3.

Кислота фениларсоновая, раствор 25 г/дм3.

Промывной раствор 1: 100 см3 раствора фениларсоновой кислоты разбавляют 100 см3 воды.

Аммоний щавелевокислый по ГОСТ 5712, раствор 40 г/дм3.

Пирогаллол, раствор 0,4 г/см3, свежеприготовленный.

Осаждающий раствор 1: 40 г хлористого аммония растворяют в 400 см3 воды. К раствору добавляют 40 см3 аммиака, переливают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

Осаждающий раствор 2: 40 г сернокислого магния растворяют в 400 см3 воды. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

Промывной раствор 2: в 200 см3 осаждающего раствора 1 растворяют 2 г углекислого калия. К раствору добавляют 200 см3 осаждающего раствора 2, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

Раствор пиросернокислого калия и щавелевокислого аммония: 14 г пиросернокислого калия помещают в платиновую чашку и нагревают в муфельной печи до начала плавления. После охлаждения к плаву добавляют 5 капель серной кислоты. Плав снова нагревают до полного расплавления. После охлаждения плав растворяют в стакане вместимостью 250 см3 в 100 см3 раствора щавелевокислого аммония при умеренном нагревании и постоянном перемешивании. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки раствором щавелевокислого аммония и перемешивают.

Тантала пятиоксид.

Стандартный раствор тантала: 0,1526 г пятиоксида тантала помещают в платиновую чашку и нагревают в муфельной печи до начала плавления с 14 г пиросернокислого калия. Далее поступают по п. 2.2; годен к употреблению не более одной недели.

1 см3 раствора содержит 0,25 мг тантала.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Массу навески пробы в зависимости от массовой доли тантала в стали определяют по табл. 5. Навеску пробы помещают в стакан вместимостью 800 см3, приливают 50 см3 соляной кислоты и 15 см3 азотной кислоты и растворяют при нагревании. К раствору добавляют раствор хлорной кислоты согласно табл. 5, выпаривают до появления густых паров хлорной кислоты и в закрытом стакане продолжают нагревание в течение 10 мин.

 

Таблица 5

 

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

 Массовая доля │ Масса навески │ Объем раствора  │ Масса навески

  тантала, %   │   пробы, г    │хлорной кислоты, │     пробы,

               │               │       см3       │соответствующая

               │               │                 │аликвотной части

               │               │                 │  раствора, г

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

От  0,1 до 0,5 │5              │60               │0,2

Св. 0,5 "  1,0 │2,5            │40               │0,1

 

После охлаждения соли растворяют в 200 см3 воды. К раствору добавляют 50 см3 раствора сернистой кислоты, нагревают, кипятят 10 мин и выдерживают в течение 30 мин при температуре от 70 до 80 °С. Раствор отфильтровывают через два фильтра средней плотности с фильтробумажной массой. Фильтр с осадком сначала промывают шесть раз раствором соляной кислоты (1:10) и потом три раза горячей водой. Фильтр с осадком переносят в платиновую чашку, озоляют фильтр и осадок прокаливают при температуре 1000 °С. Осадок смачивают 0,5 см3 раствора серной кислоты, добавляют 5 см3 раствора фтористоводородной кислоты, выпаривают досуха и сплавляют с 5 г смеси углекислого калия-натрия.

После охлаждения плав растворяют в стакане вместимостью 400 см3 в воде, объем которой выбран так, чтобы предназначенный для осаждения объем раствора составлял 150 - 200 см3. Раствор фильтруют через фильтр средней плотности.

Фильтр с осадком пять раз промывают раствором смеси углекислого калия-натрия и отбрасывают. К фильтрату (фильтрат А) добавляют раствор соляной кислоты (1:5) до кислой реакции и после нагрева до температуры около 80 °С добавляют 30 см3 раствора фениларсоновой кислоты. После 10 мин раствор фильтруют через фильтр средней плотности. Фильтр с осадком пять раз промывают, употребляя каждый раз по 10 см3 промывного раствора 1 и помещают в кварцевый тигель. Фильтр осторожно озоляют и остаток прокаливают при 1000 °С. Остаток с 7 г пиросернокислого калия нагревают до начала плавления. После охлаждения к плаву добавляют пять капель серной кислоты. Плав снова нагревают до полного расплавления. После охлаждения плав растворяют в стакане вместимостью 250 см3 в 50 см3 раствора щавелевокислого аммония при умеренном нагревании и постоянном перемешивании. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 250 см3, добавляют 25 см3 раствора ортофосфорной кислоты, доливают раствором щавелевокислого аммония до метки и перемешивают. Часть раствора отфильтровывают.

10 см3 фильтрата переливают в стакан и добавляют 3 см3 раствора пирогаллола. Не более чем через 5 мин измеряют оптическую плотность при длине волны 430 нм.

Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.3.2. В случае присутствия вольфрама фильтрат А нагревают до температуры около 50 °С и при перемешивании добавляют 25 см3 осаждающего раствора 1 и после этого 25 см3 осаждающего раствора 2. Раствор в течение 60 мин выдерживают при 50 °С и после этого фильтруют через фильтр средней плотности. Фильтр с осадком три раза промывают промывным раствором 2, после этого помещают в стакан вместимостью 400 см3, содержащий 30 см3 раствора хлористого аммония. Стеклянной палочкой разрушают фильтр с осадком. К раствору сначала добавляют раствор соляной кислоты (1:5) до кислой реакции и после нагревания до температуры около 80 °С добавляют 30 см3 раствора фениларсоновой кислоты. Далее поступают по п. 3.3.1.

3.3.3. Для построения градуировочного графика в шесть мерных колб вместимостью 100 см3 наливают согласно табл. 6 стандартный раствор тантала и добавляют до 50 см3 раствором пиросернокислого калия и щавелевокислого аммония.

 

Таблица 6

 

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

  Объем стандартного  │Масса тантала, соот-   │  Масса тантала,

раствора тантала, см3 │ветствующая отобранной │  содержащегося в

                      │части стандартного     │ аликвотной части

                      │раствора тантала, мг   │    раствора, мг

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

0                     │0                      │0

8,0                   │2,0                    │0,2

16,0                  │4,0                    │0,4

24,0                  │6,0                    │0,6

32,0                  │8,0                    │0,8

40,0                  │10,0                   │1,0

 

К растворам добавляют по 10 см3 раствора ортофосфорной кислоты, доливают до метки раствором щавелевокислого аммония и перемешивают.

От каждого раствора отбирают в отдельные сухие стаканы объем по 10 см3 и добавляют по 3 см3 раствора пирогаллола. Не более чем через 5 мин измеряют оптическую плотность при длине волны 430 нм. Раствором сравнения служит нулевой раствор.

По полученным значениям оптических плотностей и соответствующим им массам тантала строят градуировочный график.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю тантала (X) в процентах вычисляют по формуле

 

,

 

где m - масса тантала в аликвотной части анализируемого раствора, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, соответствующая аликвотной части анализируемого раствора, г.

3.4.2. Нормативы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли тантала приведены в табл. 4.

(Измененная редакция, Изм. N 2).