ГОСТ 12357-84. Государственный стандарт Союза ССР. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения алюминия
(утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 19.01.1984 № 233)
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
Steels alloyed and highalloyed. Methods for the determination of aluminium
Взамен ГОСТ 12357-66, кроме общих указаний
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 января 1984 г. № 233 срок действия установлен
с 1 января 1985 года до 1 января 1990 года
Разработан Министерством черной металлургии СССР.
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.
Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 января 1984 г. № 233.
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 pH (5,7 +/- 0,1) и с алюминоном при pH (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.
Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 11125-78.
Кислота серная по ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:1.
Кислота щавелевая, о.с.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.
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.
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 pH 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 pH буферного раствора контролируют pH-метром.
Буферный раствор с pH 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. pH буферного раствора контролируют pH-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 pH (8,5 +/- 0,2) (контроль pH-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 °C 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 °C в течение 2 — 3 мин. Добавляют 1 г калия пиросернокислого и сплавляют в муфельной печи при 700 — 800 °C. 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) °C. Раствор переливают в экстракционную воронку, добавляют к нему 10 см3 охлажденного до (5 — 10) °C 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 (pH 5,8) и добавляют аммиак до pH (5,7 +/- 0,1) (контроль pH-метром). Допускается добавление аммиака до pH (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 (pH 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 pH 3 — 4 (контроль pH-метром), 2 см3 раствора алюминона, 5 см3 буферного раствора (pH 4,9) и добавляют аммиак до pH (4,9 +/- 0,2) (контроль pH-метром). Допускается добавление аммиака до pH (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
X = \frac{m \cdot 100}{m_{1}} ,
где m — масса алюминия в аликвотной части анализируемого раствора, найденная по градуировочному графику, г;
m1 — 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.
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 pH (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.
Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1 и 1:20.
Кислота азотная по ГОСТ 11125-78 и разбавленная 1:1.
Кислота серная по ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:1.
Кислота фтористоводородная, ос.ч.
Натрий углекислый по ГОСТ 83-79.
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 pH (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.
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 °C. 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 °C 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 pH 2,5 — 3,0 (контроль pH-метром или универсальной индикаторной бумагой), прибавляют 2 г хлористого аммония и 20 — 25 см3 раствора уротропина (250 г/дм3). Содержимое стакана нагревают до 90 °C, 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. pH раствора должен быть не более 1 (контроль pH-метром). Затем прибавляют 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты и устанавливают pH (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 градуировочных 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.
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%.
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 °C 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 °C в течение 2 — 3 мин. Добавляют 1 г калия пиросернокислого (взвешивают на технических весах) и сплавляют в муфельной печи при 700 — 800 °C. 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 °C, проводят термическое разрушение в течение 20 с при 1400 °C и атомизацию в течение 8 с при 2700 °C. 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 градуировочного 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
X = \frac{m \cdot 100}{m_{1}} ,
где m — масса алюминия, найденная по градуировочному графику, 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
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77, 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 pH 6,0:500 г уксуснокислого аммония растворяют в 1 дм3 воды и прибавляют при постоянном перемешивании ледяную уксусную кислоту до получения pH раствора 6,0. Значение pH раствора проверяют pH-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 (T), выраженную в г/см3 алюминия, вычисляют по формуле
T = \frac{m}{V - V_{1} \cdot K} ,
где m — 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 величины контрольного опыта используют раствор контрольного опыта на реактивы, проведенный через все стадии анализа, как указано в п. 5.3.
Коэффициент K вычисляют по формуле
где V2 — объем раствора трилона Б, взятый для титрования, см3;
V3 — объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование трилона Б, см3.
5.3 Проведение анализа
Массу навески стали в зависимости от массовой доли алюминия определяют по табл. 3.
| Массовая доля алюминия, % | Масса навески стали, г |
|---|---|
| От 0,20 до 1,5 включ. | 1,0 |
| Св. 1,5 « 3,0 » | 0,5 |
| « 3,0 » 7,0 «» | 0,25 |
Навеску стали помещают в стакан или колбу, прибавляют 25 — 30 см3 соляной кислоты, 5 — 10 см3 азотной кислоты и нагревают до растворения навески. Раствор охлаждают, приливают 10 см3 серной кислоты и выпаривают до появления паров серной кислоты. Стакан охлаждают, приливают 80 — 100 см3 воды и нагревают до растворения солей.
Если в анализируемой стали содержится вольфрам, ниобий или тантал, соли растворяют в 30 см3 маскирующей смеси и 50 — 70 см3 воды.
Раствор фильтруют через два фильтра «белая лента». Фильтр с осадком промывают 4 — 5 раз горячей серной кислотой (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в стакан вместимостью 350 — 400 см3. Фильтрат сохраняют (основной раствор), фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 800 — 900 °C.
Тигель с осадком охлаждают, осадок смачивают несколькими каплями воды, добавляют 3 — 4 капли серной кислоты или 5 — 6 капель при наличии в осадке окислов вольфрама и добавляют 3 — 5 см3 фтористоводородной кислоты.
Содержимое тигля осторожно выпаривают до удаления паров серной кислоты, прокаливают при 800 — 900 °C, охлаждают и остаток сплавляют с 1,0 — 1,5 г калия-натрия углекислого при 1000 — 1100 °C.
Плав охлаждают, выщелачивают в 40 — 50 см3 горячей воды и растворяют при нагревании. Раствор фильтруют через фильтр «белая лента», осадок промывают 4 — 5 раз серной кислотой (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в стакан с основным раствором.
Если ранее при растворении солей маскирующую смесь не добавляли, к раствору прибавляют 30 см3 маскирующей смеси и 20 — 22 см3 аммиака. Раствор перемешивают, охлаждают и добавляют аммиак или серную кислоту (1:1) до установления pH 5,9 — 6,0. Значение pH анализируемого раствора контролируют pH-метром.
К раствору при тщательном перемешивании приливают 80 — 100 см3 раствора фтористого натрия с массовой концентрацией 35 г/дм3 и в течение 20 — 25 мин раствор периодически перемешивают. Затем осадок криолита отфильтровывают на два фильтра «синяя лента» и промывают 12 — 15 раз раствором фтористого натрия с массовой концентрацией 5 г/дм3 до отрицательной реакции на ионы железа в промывных водах.
Осадок растворяют 50 — 70 см3 кипящей смеси борной и соляной кислот, собирая раствор в стакан, в котором проводилось осаждение. Фильтр промывают 5 — 6 раз горячей водой, собирая промывные воды в тот же стакан.
К раствору прибавляют 5 — 7 см3 серной кислоты и выпаривают до начала выделения паров серной кислоты. Затем прибавляют несколько капель азотной кислоты для разрушения органических веществ и раствор вновь выпаривают до паров серной кислоты. Стенки стакана смывают водой и содержимое стакана еще раз выпаривают до паров серной кислоты. Раствор охлаждают, прибавляют 130 — 150 см3 воды и нагревают до растворения солей. После охлаждения раствора прибавляют 2 — 3 капли индикатора метилового красного и из бюретки приливают 20 см3 раствора трилона Б.
При массовой доле алюминия в стали до 0,5% в анализируемый раствор прибавляют раствор трилона Б с молярной концентрацией 0,025 моль/дм3 и избыток его титруют раствором уксуснокислого цинка с молярной концентрацией 0,025 моль/дм3.
При массовой доле алюминия в стали свыше 0,5% прибавляют раствор трилона Б с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3 и избыток его титруют раствором уксуснокислого цинка с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3.
Затем к раствору приливают аммиак до появления желтой окраски, 15 см3 буферного раствора и осторожно кипятят в течение 1 — 3 мин.
Раствор охлаждают и титруют раствором уксуснокислого цинка в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого до перехода окраски из желтой в красно-малиновую.
5.4 Обработка результатов
5.4.1 Массовую долю алюминия в процентах (X) вычисляют по формуле
X = \frac{(V - KV_{1}) \cdot T \cdot 100}{m} ,
где V — объем раствора трилона Б, взятый для титрования, см3;
V1 — объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование избытка трилона Б, см3;
K — коэффициент пересчета объема уксуснокислого цинка на объем трилона Б;
T — массовая концентрация раствора трилона Б, выраженная в г/см3 алюминия;
5.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.
| Массовая доля алюминия, % | Абсолютные допускаемые расхождения |
|---|---|
| От 0,20 до 0,50 включ. | 0,05 |
| Св. 0,50 « 1,0 » | 0,10 |
| « 1,0 » 2,0 «» | 0,15 |
| « 2,0 » 5,0 «» | 0,2 |
| « 5,0 » 7,0 «» | 0,3 |
6. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД С АТОМИЗАЦИЕЙ В ПЛАМЕНИ
6.1 Сущность метода
Метод основан на измерении при \lambda = 309,3\text{нм} поглощения резонансного излучения свободными атомами алюминия, образующимися в результате распыления анализируемого раствора в пламени закись азота-ацетилен.
6.2 Аппаратура, реактивы, растворы
Атомно-абсорбционный спектрофотометр с пламенным атомизатором.
Лампа с полым катодом для определения алюминия.
Баллон с ацетиленом по ГОСТ 5457-75.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1:1, 1:100.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-73.
Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332-76.
Алюминий металлический марки А999, А995, А99, А97 по ГОСТ 11069-74.
Стандартный раствор с массовой концентрацией алюминия 0,001 г/см3: 0,25 г металлического алюминия помещают в стакан вместимостью 250 — 300 см3 и растворяют при умеренном нагревании в 30 — 40 см3 соляной кислоты (1:1). Осторожно по каплям прибавляют 5 — 7 см3 азотной кислоты и кипятят до удаления окислов азота. Затем приливают 100 — 150 см3 горячей воды, раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
6.3 Подготовка прибора
Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 309,3 нм. После включения системы подачи газов и зажигания горелки в пламя распыляют воду и устанавливают нулевую точку прибора.
6.4 Проведение анализа
6.4.1. Навеску стали массой 1 г при массовой доле алюминия от 0,20 до 0,50% или 0,5 г при массовой доле алюминия от 0,50 до 3,0%, или 0,25 г при массовой доле алюминия от 3,0 до 7,0% помещают в стакан вместимостью 250 — 300 см3 и растворяют при нагревании в 20 — 50 см3 соляной кислоты. Затем осторожно по каплям прибавляют 5 — 10 см3 азотной кислоты. Раствор выпаривают до влажных солей. Соли растворяют в 5 см3 соляной кислоты при слабом нагревании, добавляют 40 — 50 см3 горячей воды и фильтруют раствор через два фильтра «белая лента» с добавлением фильтробумажной массы. Фильтр с осадком промывают несколько раз горячей соляной кислотой (1:100) и два-три раза горячей водой. Фильтрат сохраняют.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, подсушивают, озоляют и прокаливают в течение 7 — 10 мин при 800 — 900 °C. Тигель охлаждают, прибавляют несколько капель воды, 3 — 4 капли серной кислоты или 5 — 6 капель при наличии в осадке окислов вольфрама, ниобия, тантала, 4 — 5 см3 фтористоводородной кислоты и выпаривают до удаления паров серной кислоты.
Затем тигель прокаливают в течение 5 — 7 мин при 800 — 900 °C, охлаждают, добавляют 1 — 1,5 г углекислого калия-натрия и содержимое тигля сплавляют при 1000 — 1100 °C. После охлаждения плав выщелачивают горячей водой, добавляют 10 см3 соляной кислоты и растворяют при нагревании.
Раствор присоединяют к первоначальному фильтрату, упаривают до 70 — 80 см3, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3.
Допускается другое разбавление растворов таким образом, чтобы окончательная концентрация алюминия находилась в диапазоне, соответствующем прямолинейному участку градуировочного графика.
Раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента», отбрасывая первые две порции фильтрата.
Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, а затем анализируемые растворы в порядке увеличения концентрации алюминия до получения стабильных показаний для каждого раствора.
Перед введением в пламя каждого анализируемого раствора распыляют воду для промывания системы и проверки нулевой точки.
Из среднего значения абсорбции каждого из анализируемых растворов вычитают среднее значение абсорбции контрольного опыта.
Содержание алюминия находят по градуировочному графику.
6.4.2 Построение градуировочного графика при массовой доле алюминия в стали от 0,20 до 0,50%
В шесть стаканов вместимостью 250 — 300 см3 помещают по 1 г стали, близкой по составу к анализируемой, содержащей менее 0,01% алюминия.
В пять стаканов последовательно приливают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стандартного раствора алюминия. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта.
Далее поступают, как указано в п. 6.4.1.
По найденным значениям абсорбции растворов и соответствующим концентрациям алюминия строят градуировочный график.
6.4.3 Построение градуировочного графика при массовой доле алюминия в стали от 0,50 до 7,0%
В шесть стаканов вместимостью 250 — 300 см3 помещают по 0,5 или 0,25 г стали, близкой по составу к анализируемой, с массовой долей алюминия менее 0,01%. В пять стаканов последовательно приливают 2,5; 5,0; 10; 15 и 20 см3 стандартного раствора алюминия. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта.
Далее поступают, как указано в п. 6.4.1.
По найденным значениям абсорбции растворов и соответствующим концентрациям алюминия строят градуировочный график.
6.5 Обработка результатов
Массовую долю (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{m \cdot 100}{m_{1}} ,
где m — масса алюминия, найденная по градуировочному графику, г;
6.6. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.
7. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
7.1 Сущность метода
Метод основан на отделении алюминия от сопутствующих элементов осаждением фтористым натрием, растворении осадка криолита в смеси соляной и борной кислот и осаждении алюминия 8-ортооксихинолином или бензоатом аммония. Осадок прокаливают до получения оксида алюминия и взвешивают.
7.2 Аппаратура, реактивы, растворы
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:1, 1:100.
Кислота уксусная по ГОСТ 61-75.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.
Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332-76.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, разбавленный 1:1.
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78, раствор с массовой концентрацией 200 и 20 г/дм3.
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 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.
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.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-72.
Индикатор метиловый красный по ГОСТ 5853-75, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм3: 0,2 г индикатора растворяют в 60 см3 этанола и добавляют 40 см3 воды.
8-оксихинолин по ГОСТ 5847-76, раствор с массовой концентрацией 2,5 г/дм3: 50 г 8-оксихинолина растворяют в 50 см3 уксусной кислоты, прибавляют 950 см3 воды, нагревают при 60 °C до растворения, охлаждают и фильтруют.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-78.
Аммония бензоат, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3.
Промывная жидкость: к 200 см3 раствора бензоата аммония приливают 500 см3 воды и прибавляют уксусную кислоту до pH 4,0 — 4,5 (по универсальной бумаге).
7.3 Проведение анализа
Массу навески стали в зависимости от массовой доли алюминия определяют по табл. 5.
| Массовая доля алюминия, % | Масса навески стали, г |
|---|---|
| От 0,2 до 1,5 включ. | 1,0 |
| « 1,5 » 3,0 «» | 0,5 |
| « 3,0 » 7,0 «» | 0,25 |
Навеску стали помещают в стакан или колбу и растворяют при нагревании в 25 см3 соляной кислоты, добавляют 5 — 10 см3 азотной кислоты до прекращения вспенивания растворов. Раствор кипятят до удаления окислов азота, охлаждают, приливают 10 — 15 см3 серной кислоты и выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, приливают 80 — 100 см3 воды и нагревают до растворения солей.
Если в анализируемой стали содержится ниобий, вольфрам или тантал, соли растворяют в 30 см3 маскирующей смеси и добавляют 50 — 70 см3 воды.
Раствор фильтруют через два фильтра «белая лента». Фильтр с осадком промывают 4 — 5 раз горячей серной кислотой (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в стакан вместимостью 350 — 400 см3. Фильтрат сохраняют (основной раствор), а фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 800 — 900 °C. Тигель с осадком охлаждают, осадок смачивают несколькими каплями воды, добавляют 3 — 4 капли серной кислоты или 5 — 6 капель при наличии в осадке окислов вольфрама, добавляют 3 — 5 см3 фтористоводородной кислоты. Содержимое тигля осторожно выпаривают до удаления паров серной кислоты, прокаливают при 800 — 900 °C, охлаждают и остаток сплавляют с 1,0 — 1,5 г углекислого калия-натрия при 1000 — 1100 °C.
Плав выщелачивают в 40 — 50 см3 горячей воды. Раствор фильтруют через фильтр «белая лента», осадок промывают 4 — 5 раз серной кислотой (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в стакан с основным раствором. Если ранее при растворении солей маскирующую смесь не прибавляли, к раствору добавляют 30 см3 маскирующей смеси, приливают раствор аммиака до установления pH раствора 5,9 — 6,0, контролируя значение pH раствора pH-метром.
Раствор охлаждают, при перемешивании приливают 80 — 100 см3 раствора фтористого натрия с массовой концентрацией 35 г/дм3.
Через 20 — 25 мин осадок криолита отфильтровывают на два фильтра «синяя лента». Осадок промывают 12 — 15 раз раствором фтористого натрия с массовой концентрацией 5 г/дм3 до отрицательной реакции на ионы железа в промывных водах. Осадок растворяют в 50 — 70 см3 кипящей смеси борной и соляной кислот, собирая раствор в стакан, в котором проводилось осаждение. Фильтр промывают 5 — 6 раз горячей водой, собирая промывные воды в тот же стакан.
Раствор нейтрализуют аммиаком в присутствии индикатора метилового красного до изменения окраски, а затем прибавляют соляную кислоту до появления розовой окраски и избыток ее — 5 капель. К раствору прибавляют 10 см3 раствора 8-ортооксихинолина при массовой доле алюминия до 1,0% или 15 — 25 см3 при массовой доле алюминия свыше 1,0% и 10 см3 раствора уксуснокислого аммония с массовой концентрацией 200 г/дм3.
После перемешивания и появления помутнения раствора прибавляют еще 25 см3 раствора уксуснокислого аммония и 5 см3 аммиака. Раствор перемешивают, нагревают до 60 — 70 °C и оставляют стоять на теплой плите в течение 30 мин. Осадок оксихинолината алюминия отфильтровывают на фильтр средней плотности, содержащий немного фильтробумажной массы, и промывают 10 — 12 раз горячим раствором уксуснокислого аммония с массовой концентрацией 20 г/дм3. Осадок на фильтре растворяют в горячей соляной кислоте (1:1) и хорошо промывают фильтр горячей водой, собирая раствор в стакан, в котором проводилось осаждение. Для более полного отделения алюминия от сопутствующих элементов повторяют осаждение алюминия 8-оксихинолином, как указано выше, или проводят осаждение бензоатом аммония.
Для этого к раствору объемом 150 — 200 см3 прибавляют раствор аммиака (1:1) до начала выпадения осадка гидроксидов, который растворяют, прибавляя по каплям соляную кислоту (1:1). Затем прибавляют 2 г хлористого аммония, 3 см3 ледяной уксусной кислоты, 2 см3 раствора тиогликолевой кислоты и 15 см3 раствора бензоата аммония (частично выделяющаяся бензойная кислота при дальнейшем нагревании переходит в раствор). Затем прибавлением раствора аммиака (1:1) или раствора соляной кислоты (1:1) доводят pH раствора до значения 4,0 — 4,5 по универсальной индикаторной бумаге.
Раствор нагревают до кипения, умеренно кипятят в течение 5 мин и оставляют стоять в течение 10 — 15 мин при 80 °C.
Раствор фильтруют через фильтр средней плотности. Стакан и осадок на фильтре промывают 6 — 8 раз горячим раствором промывной жидкости. Фильтр с осадком помещают в прокаленный до постоянной массы, взвешенный платиновый тигель, высушивают, осторожно озоляют и прокаливают при 1000 — 1100 °C до постоянной массы.
Одновременно проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
7.4 Обработка результатов
Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{[(m_{1} - m_{2}) - (m_{3} - m_{4})] \cdot 0,5292}{m} \cdot 100 ,
где m1 — масса тигля с осадком окиси алюминия, г;
m2 — масса тигля без осадка окиси алюминия, г;
m3 — масса тигля с осадком, полученным из контрольного опыта, г;
m4 — масса тигля без осадка контрольного опыта, г;
0,5292 — коэффициент пересчета окиси алюминия на алюминий;
7.5. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.