Стали легированные и высоколегированные. Методы определения алюминия
Заменяет
Страница 1
Страница 2
Страница 3
Страница 4
Страница 5
Страница 6
Страница 7
Страница 8
Страница 9
Страница 10
Страница 11
Страница 12
Страница 13
Страница 14
Страница 15
Страница 16
Страница 17
Страница 18
Страница 19
Страница 20
Страница 21
Страница 22
Страница 23
Страница 24
Страница 25
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ
И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
ГОСТ 12357-84
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
РАЗРАБОТАН Министерством черной металлургии СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Н.П. Лякишев, В.Т. Абабков, С.М. Новокщенова, М.С. Дымова, Н.А. Панарина. Т.Ф. Рыбина, Е.Д. Шувалова, Н.Д. Заюкова, Н.Н. Алексеева
ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
Член Коллегии В.Г. Антипин
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 января 1984 г. № 233
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
|
СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ Методы определения алюминия Steels alloyed and high-alloyed. Methods for the determination of aluminium |
ГОСТ Взамен ГОСТ 12357-66 кроме общих указаний |
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 января 1984 г. № 233 срок действия установлен
с 01.01.85
до 01.01.90
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает методы определения алюминия:
фотометрический с отделением 8-оксихинолином и купферроном при массовой доле алюминия от 0,01 до 0,20 %;
фотометрический с отделением гидроокисью натрия при массовой доле алюминия от 0,01 до 0,20 %;
атомно-абсорбционный с электротермическим нагреванием при массовой доле алюминия от 0,01 до 0,20 %;
титриметрический при массовой доле алюминия от 0,20 до 7,0 %;
атомно-абсорбционный с атомизацией в пламени при массовой доле алюминия от 0,20 до 7,0 %;
гравиметрический при массовой доле алюминия от 0,20 до 7,0 %.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 20560-81.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД С ОТДЕЛЕНИЕМ 8-ОКСИХИНОЛИНОМ И КУПФЕРРОНОМ
2.1. Сущность метода
Метод основан на образовании окрашенных комплексных соединений алюминия с хромазуролом S при рН (5,7 ± 0,1) и с алюминоном при рН (4,9 ± 0,2).
Хром отгоняют в виде хлористого хромила. алюминий отделяют от никеля, кобальта, вольфрама, марганца и других элементов соосаждением его оксихинолината фенолфталеином в аммиачной среде в присутствии маскирующих веществ. Ванадий, титан, ниобий и цирконий удаляют экстракцией их купферронатов хлороформом.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
рН-метр.
Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 11125-78.
Кислота хлорная, х. ч.
Кислота серная по ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:1.
Кислота щавелевая, ос. ч., насыщенный раствор.
Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N’, N’-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.
Аммиак водный, ос. ч.
Унитиол фармакопейный, раствор с массовой концентрацией 200 г/дм3; готовят перед употреблением.
Кислота уксусная по ГОСТ 18270-72 и разбавленная 17:3; раствор с молярной концентрацией 2 моль/дм3: 118 см3 уксусной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3 и доливают водой до метки.
8-оксихинолин по ГОСТ 5847-76, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм3 в уксусной кислоте (17:3); готовят перед употреблением.
Спирт этиловый по ГОСТ 5962-67 или ГОСТ 18300-72.
Фенолфталеин по ГОСТ 5850-72, раствор в этиловом спирте с массовой концентрацией 20 г/дм3.
Промывная жидкость: к 1 дм3 воды добавляют 2 — 3 см3 раствора 8-оксихинолина, 2 — 3 см3 раствора фенолфталеина и затем приливают аммиак до окрашивания раствора в малиновый цвет.
Кислота фтористоводородная, ос. ч.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3.
N-нитрозо-N-фенилгидроксиламин аммонийная соль (купферрон) по ГОСТ 5857-79, раствор с массовой концентрацией 60 г/дм3; готовят перед употреблением.
Хлороформ по ГОСТ 20015-74.
Кислота аскорбиновая по ГОСТ 4815-76, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм3; готовят перед употреблением.
Хромазурол S, раствор с массовой концентрацией 1 г/дм3; раствор годен к употреблению в течение недели.
Натрий уксуснокислый 3-водный, ос. ч., раствор с массовой концентрацией 272 г/дм3.
Буферный раствор с рН 5,8: в мерную колбу вместимостью 500 см3 помещают 41 см3 раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/дм3 и доливают до метки раствором уксуснокислого натрия. рН буферного раствора контролируют рН-метром.
Буферный раствор с рН 4,9: в мерную колбу вместимостью 500 см3 помещают 208 см3 раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/дм3 и доливают до метки раствором уксуснокислого натрия. рН буферного раствора контролируют рН-метром.
Алюминон по ГОСТ 9859-74, раствор с массовой концентрацией 1 г/дм3; готовят за сутки до употребления; годен к употреблению в течение двух недель.
Железо карбонильное марки ПС по ГОСТ 13610-79 с массовой долей не более 0,001 % алюминия.
Алюминий марки А999, А995, А97 или А95 по ГОСТ 11069-74.
Стандартные растворы алюминия.
Раствор А с массовой концентрацией алюминия 0,001 г/см3: 1,0 г алюминия растворяют в 100 см3 соляной кислоты (1:1), прибавляют азотную кислоту до прекращения вспенивания. Раствор кипятят, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор Б с массовой концентрацией алюминия 0,0001 г/см3: 10 см3 стандартного раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор В с массовой концентрацией алюминия 0,00002 г/см3: 20 см3 стандартного раствора Б переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску массой 0,2 г помещают в кварцевый стакан вместимостью 250 — 300 см3 и растворяют при нагревании в 15 — 20 см3 соляной кислоты. Для проведения контрольного опыта на загрязнение реактивов алюминием навеску карбонильного железа проводят через все стадии анализа. Прибавляют 2 — 3 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного растворения навески. Допускается растворение в 30 — 40 см3 смеси соляной и азотной кислот в соотношении 3:1. К раствору прибавляют 30 см3 хлорной кислоты. Стакан накрывают часовым стеклом и нагревают до появления обильных паров хлорной кислоты и окисления хрома. Приоткрывая стекло, прибавляют по каплям соляную кислоту и отгоняют хром в виде красно-бурых паров хлористого хромила. Выпаривание до паров хлорной кислоты и отгонку хрома повторяют многократно до прекращения выделения паров хлористого хромила. Раствор выпаривают досуха, к сухому остатку прибавляют 3 см3 соляной кислоты и растворяют соли. Приливают 20 см3 раствора щавелевой кислоты, 20 см3 раствора трилона Б и 100 — 130 см3 воды. К раствору приливают аммиак до появления осадка гидроокисей или до рН (8,5 ± 0,2) (контроль рН-метром) и еще 10 см3 аммиака. Добавляют 15 см3 раствора унитиола, 4 см3 раствора 8-оксихинолина, 2 см3 раствора фенолфталеина. Осадок сразу отфильтровывают на два фильтра «белая лента» и промывают 8 — 10 раз промывной жидкостью. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, сушат, озоляют и прокаливают при 800 — 900 °С в течение 30 мин. К остатку добавляют 5 — 7 капель серной кислоты (1:1) и 1 — 5 см3 фтористоводородной кислоты и отгоняют кремний при нагревании. Остаток высушивают на плите и прокаливают при 700 — 800 °С в течение 2 — 3 мин. Добавляют 1 г калия пиросернокислого и сплавляют в муфельной лечи при 700 — 600 °С. Плав растворяют в воде. Раствор переливают в кварцевый стакан, добавляют 5 см3 серной кислоты (1:1), 1 — 2 капли раствора калия марганцовокислого и разбавляют водой до 50 — 60 см3. Стакан с раствором охлаждают до температуры (5 — 10) °С. Раствор переливают в экстракционную воронку, добавляют к нему 10 см3 охлажденного до (5 — 10) °С раствора купферрона, через 5 мин добавляют 20 см3 хлороформа и перемешивают в течение 1 мин. После разделения фаз органический слой (внизу) отбрасывают. Экстракцию с 20 см3 хлороформа проводят еще 1 — 2 раза, добиваясь обесцвечивания органического слоя. При второй и третьей экстракции фазы перемешивают по 30 с.
Водную фазу переливают в кварцевый стакан, упаривают до объема 3 — 5 см3, приливают 1 — 2 см3 серной кислоты и 3 — 5 см3 азотной кислоты. Стакан накрывают часовым стеклом и разрушают при нагревании органические остатки. При появлении густых паров серной кислоты по каплям осторожно приливают азотную кислоту. Операцию повторяют до полного разрушения органических остатков. Раствор упаривают до появления паров серной кислоты, обмывают стенки стакана 1 — 2 см3 воды и упаривают раствор до объема 0,5 см3, охлаждают и приливают 20 — 30 см3 воды, переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Для выполнения фотометрической реакции алюминия с хромазуролом S аликвотную порцию 5 см3 при массовой доле алюминия не более 0,05 % и 2 см3 при массовой доле алюминия свыше 0,05 % помещают в стакан вместимостью 50 — 100 см3, приливают 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты, 5 см3 раствора хромазурола S, 5 см3 буферного раствора (рН 5,8) и добавляют аммиак до рН (5,7 ± 0,1) (контроль рН-метром). Допускается добавление аммиака до рН (5,7 ± 0,1) перед прибавлением буферного раствора. Раствор переливают в мерную колбу вместимостью 50 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Через 30 мин измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 545 нм относительно раствора сравнения. Для приготовления раствора сравнения в мерную колбу вместимостью 50 см3 добавляют 5 см3 хромазурола S, 5 см3 буферного раствора (рН 5,8), доливают водой до метки и перемешивают.
Для выполнения фотометрической реакции с алюминоном аликвотную порцию 10 см3 при массовой доле алюминия менее 0,05 % и 2 см3 при массовой доле алюминия свыше 0,05 % помещают в стакан вместимостью 50 — 100 см3, добавляют 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты, аммиак до рН 3 — 4 (контроль рН-метром), 2 см3 раствора алюминона, 5 см3 буферного раствора (рН 4,9) и добавляют аммиак до рН (4,9 ± 0,2) (контроль рН-метром). Допускается добавление аммиака до рН (4,9 ± 0,2) перед прибавлением буферного раствора. Раствор переливают в мерную колбу вместимостью 50 см3, доливают водой до метки и перемешивают. Через 30 мин измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 536 нм относительно раствора сравнения. Для приготовления раствора сравнения в мерную колбу вместимостью 50 см3 добавляют 2 см3 раствора алюминона, 5 см3 буферного раствора, доливают водой до метки и перемешивают.
Массу алюминия находят по градуировочному графику.
2.3.2. Построение градуировочных графиков
В 10 кварцевых стаканов вместимостью 250 — 300 см3 помещают навески карбонильного железа массой 0,2 г. Приливают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см3 стандартного раствора В и 2,5 и 4,0 см3 стандартного раствора Б. К навескам приливают по 15 — 20 см3 соляной кислоты и растворяют при нагревании. Прибавляют 2 — 3 см3 азотной кислоты и далее поступают как указано в п. 2.3.1.
По найденным величинам оптической плотности растворов и соответствующим им массам алюминия строят градуировочный график. При этом на ось ординат наносят величину оптической плотности раствора контрольного опыта.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют по формуле
где m — масса алюминия в аликвотной части анализируемого раствора, найденная по градуировочному графику, г;
т1 — масса навески пробы, соответствующая аликвотной части анализируемого раствора, г.
2.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов трех параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 1.
Таблица 1
|
Массовая доля алюминия, % |
Абсолютные допускаемые расхождения, % |
|
От 0,01 до 0,02 включ. |
0,007 |
|
Св. 0,02 » 0,05 » |
0,01 |
|
» 0,05 » 0,10 » |
0,02 |
|
» 0,10 » 0,20 » |
0,03 |
|
» 0,20 » 0,50 » |
0,05 |
|
» 0,50 » 1,0 » |
0,10 |
|
» 1,0 » 2,0 » |
0,15 |
|
» 2,0 » 5,0 » |
0,2 |
|
» 5,0 » 7,0 » |
0,3 |
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД С ОТДЕЛЕНИЕМ ГИДРООКИСЬЮ НАТРИЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан на образовании окрашенного комплексного соединения алюминия с хромазуролом S и поливиниловым спиртом при рН (6,2 ± 0,4).
Железо, хром, титан и другие элементы отделяют гидроокисью натрия. При массовой доле хрома более 10 % его предварительно отгоняют в виде хлористого хромила. Никель, кобальт и марганец отделяют осаждением алюминия уротропином. Влияние ванадия учитывают введением его в растворы для построения градуировочных графиков.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
рН-метр.
Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1 и 1:20.
Кислота азотная по ГОСТ 11125-78 и разбавленная 1:1.
Кислота хлорная, х. ч.
Кислота серная по ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:1.
Кислота фтористоводородная, ос. ч.
Натрий углекислый по ГОСТ 83-79.
Аммоний хлористый, ос. ч.
Уротропин фармакопейный, растворы с массовой концентрацией 250 и 5 г/дм3; хранят в полиэтиленовой посуде.
Цинк хлористый по ГОСТ 4529-78, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3: 100 г хлористого цинка растворяют в воде, содержащей 10 см3 соляной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Кислота борная по ГОСТ 9656-75.
Натрия гидроокись, ос. ч., растворы с массовой концентрацией 200 и 50 г/дм3; хранят в полиэтиленовой посуде.
Кислота аскорбиновая по ГОСТ 4815-76 с массовой концентрацией 50 г/дм3; готовят перед употреблением.
Мочевина по ГОСТ 6691-77, раствор с массовой концентрацией 15 г/дм3; готовят перед употреблением.
Спирт этиловый по ГОСТ 5962-67 или 18300-72.
Хромазурол S, раствор с массовой концентрацией 1 г/дм3: 1 г хромазурола помещают в стакан, смачивают водой и растворяют в 6 см3 азотной кислоты (1:1). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, содержащую 500 см3 этилового спирта и 200 см3 воды, добавляют 50 см3 раствора мочевины и доливают водой до метки; годен к употреблению в течение двух недель.
Спирт поливиниловый по ГОСТ 10779-78, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм3.
Аммоний уксуснокислый квалификации ос. ч., раствор с массовой концентрацией 548 г/дм3.
Натрий уксуснокислый 3-водный ос. ч., раствор с массовой концентрацией 218 г/дм3; хранят в полиэтиленовой посуде.
Буферный раствор с рН (7,1 ± 0,1): 500 см3 раствора аммония уксуснокислого объединяют с 500 см3 раствора натрия уксуснокислого и перемешивают; хранят в полиэтиленовой посуде.
Железо карбонильное марки ПС по ГОСТ 13610-79, с массовой долей не более 0,001 % алюминия.
Натрий сернистокислый по ГОСТ 195-77.
Ванадия пятиокись, ос. ч.
Раствор ванадия с массовой концентрацией 0,001 г/дм3: 1,7851 г пятиокиси ванадия помещают в стакан, приливают 50 см3 серной кислоты, нагревают до растворения навески, осторожно прибавляют 5 см3 азотной кислоты, выпаривают до появления паров серной кислоты. Раствор охлаждают, добавляют 200 — 250 см3 воды, перемешивают, фильтруют через фильтр средней плотности в мерную колбу вместимостью 1 дм3, фильтр промывают теплой водой, собирая промывную жидкость в ту же колбу. К раствору приливают 100 см3 серной кислоты (1:1). Раствор охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают.
Алюминий марки А999, А995, А97 или А95 по ГОСТ 11069-74.
Стандартные растворы алюминия.
Раствор А с массовой концентрацией алюминия 0,001 г/см3: 1,0 г алюминия помещают в стакан вместимостью 250 — 300 см3, приливают 50 см3 раствора соляной кислоты (1:1), 3 — 4 капли азотной кислоты и растворяют при нагревании. Прибавляют 100 — 150 см3 горячей воды и нагревают до растворения солей. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, добавляют 30 см3 соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор Б с массовой концентрацией алюминия 0,00005 г/см3: 5 см3 стандартного раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску массой 0,5 г при массовой доле алюминия менее 0,05 % или 0,25 г при массовой доле алюминия свыше 0,05 % помещают в кварцевый стакан вместимостью 200 — 300 см3 и растворяют при нагревании в 20 — 25 см3 соляной кислоты.
Для проведения контрольного опыта на загрязнение реактивов алюминием к навеске карбонильного железа добавляют раствор ванадия в количестве, примерно соответствующем содержанию его в анализируемой пробе, проводят смесь через все стадии анализа.
Прибавляют 3 — 5 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного растворения навески. Допускается растворение в 30 — 40 см3 смеси соляной и азотной кислот в соотношении 3:1.
При массовой доле хрома в анализируемом материале свыше 10 % к раствору прибавляют 50 см3 хлорной кислоты. Стакан накрывают часовым стеклом и нагревают до появления обильных паров хлорной кислоты и окисления хрома. Приоткрывая стекло, прибавляют по каплям соляную кислоту и отгоняют хром в виде красно-бурых паров хлористого хромила. Выпаривание до паров хлорной кислоты и отгонку хрома повторяют многократно до прекращения выделения паров хлористого хромила.
Раствор выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 10 см3 соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. Обработку сухого остатка соляной кислотой повторяют. После охлаждения прибавляют 10 см3 соляной кислоты и нагревают до растворения солей. К раствору прибавляют 30 — 40 см3 горячей воды и отфильтровывают нерастворимый остаток на плотный фильтр, содержащий бумажную массу. Осадок на фильтре промывают 2 — 3 раза горячей соляной кислотой (1:20) и 2 — 3 раза горячей водой. Промывные воды присоединяют к основному фильтрату. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, сушат и озоляют при 600 °С. Осадок в тигле смачивают 2 — 3 каплями серной кислоты (1:1), 1 — 5 см3 фтористоводородной кислоты и выпаривают до удаления паров серной кислоты. К сухому остатку прибавляют 1 г безводного углекислого натрия и сплавляют при 1000 °С в течение 10 мин. Плав растворяют в 10 — 20 см3 горячей воды и присоединяют к основному фильтрату.
При массовой доле никеля и кобальта в сумме свыше 15 %, марганца свыше 2 % проводят операцию их отделения осаждением алюминия уротропином. Для этого раствор выпаривают до объема 150 см3, охлаждают и прибавляют аммиак до рН 2,5 — 3,0 (контроль рН-метром или универсальной индикаторной бумагой), прибавляют 2 г хлористого аммония и 20 — 25 см3 раствора уротропина (250 г/дм3). Содержимое стакана нагревают до 90 °С избегая кипения, затем выдерживают на теплой плите в течение 15 — 20 мин до коагуляции осадка. Раствор фильтруют через фильтр средней плотности. Осадок на фильтре промывают 10 — 12 раз теплым раствором уротропина (5 г/дм3) и растворяют в 40 см3 соляной кислоты (1:1), собирая раствор в стакан, в котором осаждали гидроокиси, фильтр промывают 6 — 8 раз горячей водой, собирая промывные воды в тот же стакан. Фильтр отбрасывают. Раствор упаривают до объема 10 — 20 см3, прибавляют 5 см3 раствора хлористого цинка и 0,7 г борной кислоты и нагревают. Горячий раствор осторожно при тщательном перемешивании вливают в кварцевую колбу, содержащую горячий раствор гидроокиси натрия с массовой концентрацией 200 г/дм3 в количестве 30 см3 при массовой доле алюминия свыше 0,05 % и 75 см3 при массовой доле алюминия свыше 0,05 %. После охлаждения содержимое колбы переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 или 250 см3 при массовой доле алюминия менее 0,05 % или свыше 0,05 % соответственно, доливают водой до метки и перемешивают. После отстаивания раствор фильтруют через сухой фильтр средней плотности в сухой кварцевый стакан, отбрасывая первые порции фильтрата.
Аликвотную часть раствора 10 см3 помещают в стакан, содержащий 3 см3 соляной кислоты (1:1) и 10 см3 воды. рН раствора должно быть не более 1 (контроль рН-метром). Затем прибавляют 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты и устанавливают рН (1,5 ± 0,1), прибавляя небольшими порциями при перемешивании раствор гидроокиси натрия с массовой концентрацией 50 мг/дм3. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, прибавляют при перемешивании 10 см3 раствора хромазурола S, 5 см3 раствора поливинилового спирта и 20 см3 буферного раствора. Разбавляют водой до метки и перемешивают. Через 30 мин измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 620 нм относительно воды.
Массу алюминия находят по градуировочному графику.
3.3.2. Построение градуированных графиков
3.3.2.1. Для сталей с массовой долей алюминия менее 0,05 % в пять кварцевых стаканов помещают навески карбонильного железа массой по 0,5 г, приливают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см3 стандартного раствора алюминия Б и добавляют раствор ванадия в количествах, примерно соответствующих содержанию его в навеске анализируемой стали. Затем приливают 20 — 25 см3 соляной кислоты. Далее поступают как указано в п. 3.3.1. По найденным величинам оптической плотности растворов и соответствующим им содержаниям алюминия строят градуировочные графики. При этом на ось ординат наносят величину оптической плотности раствора контрольного опыта.
3.3.2.2. Для сталей с массовой долей алюминия свыше 0,05 % в пять кварцевых стаканов помещают навески карбонильного железа массой по 0,25 г, приливают 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 и 12,5 см3 стандартного раствора алюминия Б. Далее поступают как указано в п. 3.3.2.1.
3.4. Обработка результатов — по п. 2.4.
4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД С ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИМ НАГРЕВАНИЕМ
4.1. Сущность метода
Метод основан на измерении величин поглощения излучения свободными атомами алюминия при 309,3 нм, образующимися в результате термической диссоциации соединений алюминия в графитовой кювете.
4.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Атомно-абсорбционный спектрофотометр с графитовой кюветой.
Лампа на алюминий.
Аргон по ГОСТ 10157-79.
Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 11125-78.
Кислота фтористоводородная, ос. ч.
Кислота серная по ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:1 и 1:100.
Кислота щавелевая, ос. ч, насыщенный раствор.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.
Железо карбонильное марки ПС по ГОСТ 13610-79 с массовой долей менее 0,001 % алюминия.
Сталь для приготовления градуировочного графика, содержащая алюминий в соответствии с табл. 2, близкая по составу к испытуемой стали, отличающаяся от нее по массовой доле основных макрокомпонентов на ±5 %.
Таблица 2
|
Массовая доля алюминия, % |
Масса навески пробы, г |
Массовая доля алюминия в стали для градуировочного графика, %, не более |
|
От 0,01 до 0,05 включ. |
0,50 |
0,01 |
|
Св. 0,05 » 0,10 » |
0,25 |
0,05 |
|
» 0,10 » 0,20 » |
0,10 |
0,10 |
Алюминий марки А999, А995, А97 или А95 по ГОСТ 11069-74.
Стандартные растворы алюминия.
Раствор А с массовой концентрацией алюминия 0,001 г/см3: 1,0 г алюминия помещают в стакан вместимостью 250 — 300 см3, приливают 50 см3 раствора соляной кислоты (1:1), 2 — 3 см3 азотной кислоты и растворяют при нагревании. Охлаждают, прибавляют 50 см3 раствора серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Охлаждают, обмывают стенки стакана водой и повторяют операцию выпаривания. Охлажденный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, содержащую 50 см3 раствора серной кислоты (1:1). Разбавляют водой, охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор Б с массовой концентрацией алюминия 0,00005 г/см3: 5 см3 стандартного раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 2 см3 серной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
4.3. Проведение анализа
4.3.1. Навеску массой в зависимости от массовой доли алюминия в стали в соответствии с табл. 2 помещают в кварцевый стакан, приливают 20 — 30 см3 соляной кислоты, накрывают стакан и растворяют в течение 30 — 40 мин при нагревании. Для проведения контрольного опыта на загрязнение реактивов алюминием навеску карбонильного железа проводят через все стадии анализа. Затем добавляют 4 — 5 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного разложения навески.
Допускается растворение в 30 — 40 см3 смеси соляной и азотной кислот в соотношении 3:1. К охлажденному раствору добавляют 10 см3 серной кислоты и выпаривают до появления паров серной кислоты. Раствор охлаждают. К раствору стали, не содержащей вольфрам или ниобий, приливают 50 — 70 см3 горячей воды; к раствору стали, содержащей вольфрам или ниобий, приливают 50 см3 раствора щавелевой кислоты и 20 см3 воды. Раствор нагревают до растворения выпавших солей и отфильтровывают осадок кремневой кислоты на два фильтра «белая лента», собирая фильтрат в мерную колбу вместимостью 250 см3. Фильтр с осадком промывают 10 — 12 раз разбавленной серной кислотой (1:100). Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, сушат, озоляют и прокаливают при 800 — 900 °С в течение 30 мин. К остатку добавляют 2 — 3 капли серной кислоты (1:1) и 1 — 5 см3 фтористоводородной кислоты и отгоняют кремний при нагревании. Остаток высушивают на плите и прокаливают в муфеле при 700 — 800 °С в течение 2 — 3 мин. Добавляют 1 г калия пиросернокислого (взвешивают на технических весах) и сплавляют в муфельной печи при 700 — 800 °С. Плав растворяют в воде. Раствор присоединяют к основному фильтрату, доливают водой до метки и перемешивают. Отбирают микропипеткой аликвотную часть полученного раствора, равную 0,01 или 0,02 см3 (в соответствии с областью прямолинейной зависимости концентрации алюминия от абсорбции для прибора), вводят его в графитовую кювету, высушивают в течение 30 с при 100 °С, проводят термическое разрушение в течение 20 с при 1400 °С и атомизацию в течение 8 с при 2700 °С. В качестве экранирующего газа используют аргон. Величину поглощения излучения при 309,3 нм фиксируют с помощью регистрирующего устройства. Для измерения отбирают не менее трех аликвотных частей раствора. Кювету промывают введением 0,01 — 0,02 см3 воды и включением всех стадий нагревания по указанной программе.
Из значения оптической плотности анализируемого раствора вычитают значение оптической плотности раствора контрольного опыта.
Массу алюминия находят по градуировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.
4.3.2. Построение градуированного графика
В десять кварцевых стаканов вместимостью 250 — 300 см3 помещают навески стали для градуировочного графика в соответствии с табл. 2. В девять стаканов приливают последовательно 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 и 5,0 см3 стандартного раствора Б алюминия. Десятый стакан служит для проведения контрольного опыта.
Во все стаканы приливают 20 — 30 см3 соляной кислоты. Далее поступают как указано в п. 4.3.1. Из значения оптической плотности растворов для градуировочного графика вычитают значение оптической плотности раствора контрольного опыта.
По найденным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им значениям концентраций алюминия строят градуировочный график.
Растворы для градуировочного графика хранят в плотно закрытых полиэтиленовых или фторопластовых сосудах в течение 1 мес.
4.4. Обработка результатов
4.4.1. Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют по формуле
где m — масса алюминия, найденная по градуировочному графику, г;
m1 — масса навески стали, г.
4.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов трех параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 1.
5. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
5.1. Сущность метода
Метод основан на реакции образования комплексного соединения алюминия с трилоном Б в слабокислой среде и последующем титровании избытка трилона Б раствором уксуснокислого цинка.
Конечную точку титрования устанавливают визуально по изменению окраски индикатора ксиленолового оранжевого.
От железа, никеля, хрома и других элементов алюминий предварительно отделяют осаждением фтористым натрием.
5.2. Аппаратура, реактивы, растворы
рН-метр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:1, 1:100,
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.
Кислота борная по ГОСТ 9656-75, насыщенный раствор.
Смесь борной и соляной кислот: к 300 см3 насыщенного при комнатной температуре раствора борной кислоты прибавляют 500 см3 соляной кислоты и 1,2 дм3 воды. Раствор перемешивают.
Кислота уксусная по ГОСТ 61-75.
Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332-76.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78.
Аммоний лимоннокислый двузамещенный по ГОСТ 3653-78, раствор с массовой концентрацией 400 г/дм3.
Аммоний щавелевокислый по ГОСТ 5712-78, насыщенный раствор.
Маскирующая смесь: к 1 дм3 раствора двузамещенного лимоннокислого аммония с массовой концентрацией 400 г/дм3 прибавляют 1 дм3 насыщенного при комнатной температуре раствора щавелевокислого аммония и перемешивают.
Натрий фтористый по ГОСТ 4463-76, раствор с массовой концентрацией 35 и 5 г/дм3.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-72.
Индикатор метиловый красный по ГОСТ 5853-51, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм3: 0,2 г индикатора растворяют в 60 см3 этанола и добавляют 40 см3 воды.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77.
Индикатор ксиленоловый оранжевый: 0,1 г индикатора растирают в ступке с 10 г хлористого натрия.
Буферный раствор с рН 6,0: 500 г уксуснокислого аммония растворяют в 1 дм3 воды и прибавляют при постоянном перемешивании ледяную уксусную кислоту до получения рН раствора 6,0. Значение рН раствора проверяют рН-метром. Приготовленный раствор фильтруют.
Алюминий металлический первичный марок А999, А995, А99, А97 по ГОСТ 11069-74.
Стандартный раствор с массовой концентрацией алюминия 0,001 г/см3: 0,1 г металлического алюминия помещают в стакан вместимостью 100 — 150 см3, прибавляют 20 — 30 см3 соляной кислоты (1:1), 3 — 4 см3 азотной кислоты (1:1) и растворяют при нагревании. Раствор охлаждают, добавляют 10 см3 серной кислоты и выпаривают до паров серной кислоты. После охлаждения соли растворяют в 30 — 40 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Цинк уксуснокислый 2-водный по ГОСТ 5823-78, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3: 11,0 г уксуснокислого цинка растворяют в 300 см3 воды, затем прибавляют 10 см3 ледяной уксусной кислоты, раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Цинк уксуснокислый, раствор с молярной концентрацией 0,025 моль/дм3: 500 см3 раствора уксуснокислого цинка с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3 помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N’, N’-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3: 18,6 г трилона Б растворяют в 250 — 300 см3 воды при слабом нагревании. Раствор фильтруют, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают; раствор с молярной концентрацией 0,025 моль/дм3: 500 см3 раствора трилона Б с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3 помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Массовую концентрацию раствора трилона Б устанавливают по стандартному раствору алюминия. Для этого стандартный раствор алюминия в количестве, соответствующем массе его в навеске анализируемого образца, помещают в стакан или колбу. Далее поступают как указано в п. 5.3.
Допускается массовую концентрацию трилона Б устанавливать по стандартному образцу стали, близкому по химическому составу и массовой доле алюминия к анализируемой пробе.
Массовую концентрацию трилона Б (Т), выраженную в г/см3 алюминия, вычисляют по формуле
где т — масса алюминия в аликвотной части стандартного раствора, взятого для титрования, г;
V — объем раствора трилона Б, взятый для титрования, см3;
V1 — объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование избытка трилона Б, см3;
K — коэффициент для пересчета объема уксуснокислого цинка на объем трилона Б.
Для определения значения коэффициента K и учета велич
