Утвержден и введен в действие

Постановлением Госстандарта СССР

от 5 мая 1991 г. N 625

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

 

СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ

 

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ

 

Titanium alloys.

Methods for the determination of niobium

 

ГОСТ 19863.9-91

 

Группа В59

 

ОКСТУ 1709

 

Взамен ГОСТ 19863.9-80

 

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 19863.9-80.

4. Периодичность проверки - 5 лет.

5. Ссылочные нормативно-технические документы

 

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

 Обозначение НТД, на который дана ссылка │       Номер пункта

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

ГОСТ 3118-77                             │2.2; 3.2; 4.2

ГОСТ 3759-75                             │4.2

ГОСТ 4204-77                             │2.2; 3.2

ГОСТ 4461-77                             │4.2

ГОСТ 5456-79                             │2.2; 3.2

ГОСТ 5457-75                             │4.2

ГОСТ 5817-77                             │2.2; 3.2

ГОСТ 7172-76                             │2.2; 3.2

ГОСТ 9656-75                             │4.2

ГОСТ 10484-78                            │4.2

ГОСТ 10652-73                            │2.2; 3.2

ГОСТ 10929-76                            │4.2

ГОСТ 16100-79                            │4.2

ГОСТ 17746-79                            │2.2; 3.2

ГОСТ 25086-87                            │1.1

ТУ 6-09-1678-86                          │2.2; 3.2

 

Настоящий стандарт устанавливает фотометрические (при массовой доле от 0,1 до 5,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,5 до 5,0%) методы определения ниобия.

 

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. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ С РЕАГЕНТОМ

1-(2-пиридил-А30)-РЕЗОРЦИНОМ (ПАР)

(при массовой доле ниобия от 0,5 до 5,0%)

 

2.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в растворе серной кислоты, образовании в растворе соляной кислоты 0,75 моль/дм3 окрашенного оранжево-красного комплекса с ПАР и измерении оптической плотности раствора при длине волны 536 нм.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Печь муфельная с терморегулятором.

Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.

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

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, раствор 1 моль/дм3.

Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 200 г/дм3.

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

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Соль динатриевая этилендиамин - N,N,N',N'-тeтpaуксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор 0,0125 моль/дм3: 4,65 г трилона Б помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 100 см3 воды и растворяют при слабом нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.

Пятиокись ниобия.

Стандартный раствор ниобия: 0,0715 г пятиокиси ниобия сплавляют в кварцевом или платиновом тигле с 3 г пиросернокислого калия при температуре (800 +/- 10) °С в муфельной печи. После охлаждения тигель помещают в стакан вместимостью 400 см3, приливают 75 см3 раствора винной кислоты и выщелачивают плав при нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переливают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 раствора содержит 0,0001 г ниобия.

1-(2-пиридил-азо)-резорцин мононатриевая соль (ПАР), раствор 1 г/дм3: 0,1 г реагента растворяют в 100 см3 воды.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску пробы массой 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 15 см3 раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.

Для проведения контрольного опыта таким же образом растворяют 0,1 г титана.

В раствор добавляют по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до исчезновения фиолетовой окраски, десять капель в избыток и кипятят 1 - 2 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 15 см3 раствора винной кислоты, переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

2.3.2. Аликвотную часть раствора согласно табл. 1 помещают в мерную колбу вместимостью 50 см3, приливают 1 см3 раствора винной кислоты, 1 см3 раствора трилона Б, 38,5 см3 раствора соляной кислоты, 1 см3 раствора ПАР, доливают водой до метки и перемешивают.

 

Таблица 1

 

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

     Массовая доля ниобия, %     │  Объем аликвотной части, см3

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

От  0,5 до 2,5 включ.            │2,5

Св. 2,5 "  5,0 "                 │1

 

2.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 536 нм в кювете с толщиной фотометрируемого слоя 30 мм.

Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта со всеми используемыми в анализе реактивами по пп. 2.3.1, 2.3.2.

2.3.4. Массовую долю ниобия рассчитывают по градуировочному графику.

2.3.5. Построение градуировочного графика

2.3.5.1. При массовой доле ниобия от 0,5 до 2,5%

В восемь мерных колб вместимостью по 50 см3 приливают по 2,5 см3 раствора титана, в семь из них отмеряют 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 см3 стандартного раствора ниобия, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005; 0,00006; 0,00007 г ниобия.

2.3.5.2. При массовой доле ниобия от 2,5 до 5,0%

В восемь мерных колб вместимостью по 50 см3 приливают по 1 см3 раствора титана, в семь из них отмеряют 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 см3 стандартного раствора ниобия, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005; 0,00006; 0,00007 г ниобия.

2.3.5.3. К растворам в колбах, приготовленным по пп. 2.3.5.1 и 2.3.5.2, приливают по 1 см3 раствора винной кислоты и далее поступают по пп. 2.3.2 и 2.3.3.

Раствором сравнения служит раствор, в который не введен ниобий.

По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам ниобия строят градуировочный график.

2.4. Обработка результатов

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

 

, (1)

 

где m - масса ниобия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески пробы в соответствующей аликвотной части раствора, г.

2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 2.

 

Таблица 2

 

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

 Массовая доля ниобия, % │ Абсолютное допускаемое расхождение, %

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

                         │результатов параллельных │ результатов

                         │       определений       │   анализа

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

От  0,50 до 1,00 включ.  │0,04                     │0,05

Св. 1,00 "  2,50 "       │0,06                     │0,07

"   2,50 "  5,00 "       │0,12                     │0,15

 

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ

С СУЛЬФОХЛОРФЕНОЛОМ С

(при массовой доле ниобия от 0,1 до 1,5%)

 

3.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в растворе серной кислоты, образовании в растворе соляной кислоты 1 моль/дм3 сине-фиолетового комплексного соединения ниобий-сульфохлорфенол С-тартрат и измерении оптической плотности раствора при длине волны 650 нм.

Влияние титана, циркония и железа устраняют введением, соответственно, винной кислоты, трилона Б и гидроксиламина гидрохлорида.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Печь муфельная с терморегулятором.

Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.

Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3, раствор 1:3.

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

Кислота винная по ГОСТ 5817, растворы 30 г/дм3 и 200 г/дм3.

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

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Соль динатриевая этилендиамин - N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор 0,0125 моль/дм3 (готовят по п. 2.2).

Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.

Пятиокись ниобия.

Стандартные растворы ниобия

Раствор А - готовят по п. 2.2.

1 см3 раствора А содержит 0,0001 г ниобия.

Раствор Б (свежеприготовленный): 10 см3 раствора А переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают раствором винной кислоты 30 г/дм3 до метки и перемешивают.

1 см3 раствора Б содержит 0,00001 г ниобия.

Сульфохлорфенол С, раствор 10 г/дм3: 0,13 г реактива тщательно измельчают в агатовой ступке, помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 80 см3 воды и растворяют при слабом нагревании. Через 1 ч раствор фильтруют через фильтр ("синяя лента") в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску сплава массой 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 25 см3 раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.

Для проведения контрольного опыта таким же образом растворяют 0,1 г титана.

В раствор добавляют по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до исчезновения фиолетового окрашивания, десять капель в избыток и кипятят 1 - 2 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 10 см3 раствора винной кислоты, переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

3.3.2. К аликвотной части раствора в соответствии с табл. 3 в мерной колбе вместимостью 50 см3 приливают 1 см3 раствора трилона Б, 10 см3 раствора соляной кислоты, 1 см3 раствора сульфохлорфенола С, доливают водой до метки и перемешивают.

 

Таблица 3

 

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

      Массовая доля ниобия, %      │ Объем аликвотной части, см3

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

От  0,1 до 0,5 включ.              │5

Св. 0,5 "  1,0 "                   │2

"   1,0 "  1,5 "                   │1

 

3.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 650 нм в кювете с толщиной фотометрируемого слоя 30 мм.

Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта со всеми используемыми в анализе реактивами.

3.3.4. Массовую долю ниобия рассчитывают по градуировочному графику.

3.3.5. Построение градуировочного графика

В шесть мерных колб вместимостью по 50 см3 приливают по 2 см3 раствора контрольного опыта, в пять из них отмеряют 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,000005; 0,00001; 0,00002; 0,000025, 0,00003 г ниобия, и поступают по пп. 3.3.2 и 3.3.3.

Раствором сравнения служит раствор, в который не введен ниобий.

По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам ниобия строят градуировочный график.

3.4. Обработка результатов

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

 

, (2)

 

где m - масса ниобия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески пробы в соответствующей аликвотной части раствора, г.

3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 4.

 

Таблица 4

 

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

 Массовая доля ниобия, % │ Абсолютное допускаемое расхождение, %

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

                         │результатов параллельных │ результатов

                         │       определений       │   анализа

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

От  0,10 до 0,30 включ.  │0,02                     │0,03

Св. 0,30 "  0,50 "       │0,04                     │0,05

"   0,50 "  1,50 "       │0,06                     │0,07

 

4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ

 

4.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористоводородной кислотах и измерении атомной абсорбции ниобия при длине волны 334,4 нм в пламени ацетилен-закись азота.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для ниобия.

Ацетилен по ГОСТ 5457.

Закись азота медицинская.

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

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

Кислота борная по ГОСТ 9656 и насыщенный раствор.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота борофтористоводородная: к 280 см3 фтористоводородной кислоты при температуре (10 +/- 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Раствор готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929.

Алюминий хлористый по ГОСТ 3759.

Ниобий по ГОСТ 16100 марки Нбш-00.

Стандартные растворы ниобия

Раствор А: 2,5 г металлического ниобия помещают во фторопластовый стакан вместимостью 100 см3 и растворяют в 20 см3 смеси фтористоводородной и азотной кислот в соотношении 1:1. Растворение ведут при комнатной температуре, смесь кислот добавляют небольшими порциями. После растворения навески добавляют 30 см3 насыщенного раствора борной кислоты и оставляют стоять на 10 мин. Затем добавляют 5 см3 пероксида водорода и 10 см3 соляной кислоты.

Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки, перемешивают и переливают во фторопластовый стакан, в котором проводили растворение.

1 см3 раствора А содержит 0,025 г ниобия.

Раствор Б: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, добавляют 1 см3 раствора пероксида водорода, 10 см3 соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 раствора Б содержит 0,0025 г ниобия.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 1 см3 борофтористоводородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, добавляют 1 см3 раствора пероксида водорода, 10 см3 борофтористоводородной кислоты и 20 см3 раствора хлористого алюминия. После добавления каждого реактива раствор осторожно перемешивают. Затем раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

4.3.2. Раствор контрольного опыта готовят по п. 4.3.1.

4.3.3. Построение градуировочного графика

В пять конических колб вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г сплава, аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего ниобий, в четыре из них отмеряют 1,0; 4,0; 7,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,0025; 0,01; 0,0175; 0,025 г ниобия, и проводят растворение по п. 4.3.1.

4.3.4. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию ниобия при длине волны 334,4 нм.

По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им массовым концентрациям ниобия строят градуировочный график в координатах "Значение атомного поглощения - Массовая концентрация ниобия, г/см3".

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

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю ниобия ( ) в процентах вычисляют по формуле

 

, (3)

 

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

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

V - объем раствора пробы, см3;

m - масса навески в растворе пробы, г.

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

 

Таблица 5

 

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

 Массовая доля ниобия, % │ Абсолютное допускаемое расхождение, %

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

                         │результатов параллельных│  результатов

                         │       определений      │    анализа

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

От  0,50 до 1,00 включ.  │0,05                    │0,10

Св. 1,00 "  2,50 "       │0,10                    │0,15

"   2,50 "  5,00 "       │0,15                    │0,20