ГОСТ 19863.1-91. Сплавы титановые. Методы определения алюминия
(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 05.05.1991 № 625)
от 5 мая 1991 г. № 625
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Titanium alloys. Methods for the determination of aluminium
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 № 625.
4. Периодичность проверки — 5 лет.
5. Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта |
|---|---|
| ГОСТ 61-75 | 2.2 |
| ГОСТ 3117-78 | 2.2 |
| ГОСТ 3118-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 2.2 |
| ГОСТ 4108-72 | 2.2 |
| ГОСТ 4147-74 | 2.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4234-77 | 3.2 |
| ГОСТ 4328-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 5456-79 | 2.2 |
| ГОСТ 5457-75 | 3.2 |
| ГОСТ 5823-78 | 2.2 |
| ГОСТ 9656-75 | 3.2 |
| ГОСТ 10484-78 | 3.2 |
| ГОСТ 10652-73 | 2.2 |
| ГОСТ 10929-76 | 2.2 |
| ГОСТ 11069-74 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 17746-79 | 3.2 |
| ГОСТ 18300-87 | 2.2 |
| ГОСТ 25086-87 | 1.1 |
| ТУ 6-09-1678-86 | 2.2 |
Настоящий стандарт устанавливает комплексонометрический (при массовой доле от 0,2 до 10,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,1 до 10,0%) методы определения алюминия.
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. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ПОСЛЕ ОТДЕЛЕНИЯ ГИДРООКИСЬЮ НАТРИЯ
2.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, отделении алюминия от титана, марганца и хрома гидроокисью натрия в присутствии хлорида железа (III), связывании алюминия трилоном Б и титровании избытка трилона Б уксуснокислым цинком с эриохромом черным Т в качестве индикатора. Мешающее влияние ванадия при соотношении ванадия и алюминия не более чем 1:1 устраняют введением пероксида водорода.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Термометр стеклянный жидкостный или ртутный до 100 °С с ценой деления 1 °С.
Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3 и раствор 1:2.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 — 1,40 г/см3.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и растворы 1:1 и 1:4.
Кислота уксусная по ГОСТ 61 плотностью 1,05 г/см3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117, раствор 200 г/дм3.
Барий хлористый по ГОСТ 4108, раствор 100 г/дм3.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 200 г/дм3: 200 г гидроксида натрия растворяют в 800 см3 воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 25 см3 раствора хлористого бария, перемешивают, через одни сутки фильтруют через ватный тампон или сливают декантацией в колбу вместимостью 1 дм3 и закрывают пробкой с ловушкой для углекислого газа. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Железо (III) хлорид 6-водный по ГОСТ 4147 раствор 100 г/дм3: 100 г хлорида железа (III) растворяют в 200 см3 раствора соляной кислоты 1:4, приливают 700 см3 воды и перемешивают.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Эриохром черный Т, раствор 5 г/дм3: 0,5 г эриохрома черного Т смешивают с 4,5 г гидрохлорида гидроксиламина и растворяют в 100 см3 этилового спирта.
Индикатор метиловый оранжевый: 0,1 г реагента помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3 и растворяют при нагревании в 50 см3 воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см3 воды и перемешивают.
Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см3 воды при слабом нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см3 воды и перемешивают.
Индикаторная бумага конго: фильтры средней плотности («белая лента») пропитывают раствором конго, высушивают в сушильном шкафу при температуре 100 — 105 °С, нарезают и хранят в бюксе. Бумага пригодна к применению в течение одного месяца.
Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3: 18,61 г трилона Б растворяют в 200 см3 воды, фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Цинк уксуснокислый 2-водный по ГОСТ 5823, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм3: 11 г уксуснокислого цинка помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в 200 см3 воды, приливают 20 см3 уксусной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
1 г алюминия помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 100 см3 раствора соляной кислоты 1:1. Колбу накрывают часовым стеклом или воронкой и растворяют алюминий при нагревании, поддерживая постоянный объем тем же раствором соляной кислоты. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора содержит 0,001 г алюминия.
Для установления массовой концентрации трилона Б по алюминию (Т) в три конические колбы вместимостью по 250 см3 помещают по 10 см3 стандартного раствора алюминия, приливают по 20 см3 трилона Б, 100 см3 воды, 5 см3 раствора гидроксида натрия, две капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода желтой окраски индикатора в красную, затем приливают 5 см3 соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают до комнатной температуры.
Раствор нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора из красной в желтую и добавляют 15 — 20 капель в избыток, устанавливая значение рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).
Раствор охлаждают до температуры 15 — 20 °С, приливают 10 см3 раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.
Массовую концентрацию трилона Б по алюминию (Т), г/см3, вычисляют по формуле
T = \frac{C \cdot V}{V_{1} - V_{2} \cdot K} , (1)
где С — массовая концентрация стандартного раствора алюминия, г/см3;
V — объем стандартного раствора алюминия, используемый для титрования, см3;
V_{1} — объем раствора трилона Б, используемый для титрования, см3;
V_{2} — объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование, см3;
K — соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка
Устанавливают соотношение K между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка: в коническую колбу вместимостью 250 см3 помещают 20 см3 трилона Б, приливают 100 см3 воды, две капли индикатора метилового оранжевого, нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода окраски индикатора из желтой в красную. Затем приливают 2 см3 соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают до комнатной температуры.
Раствор нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора из красной в желтую и добавляют 15 — 20 капель в избыток, устанавливая значение рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).
Раствор охлаждают до температуры 15 — 20 °С, приливают 10 см3 раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл. 1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 30 см3 раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.
| Массовая доля алюминия, % | Масса навески пробы, г |
|---|---|
| От 0,2 до 1,0 включ. Св. 1,0 « 10,0 » | 1 0,5 |
В раствор добавляют по каплям азотную кислоту до исчезновения фиолетовой окраски, три капли в избыток, выпаривают до появления паров серной кислоты и продолжают нагревание в течение 3 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см3 воды, нагревают до кипения и кипятят до растворения солей. Затем приливают 10 см3 раствора хлорида железа (III) и при интенсивном перемешивании переводят раствор порциями по 10 — 15 см3 в мерную колбу вместимостью 250 см3, содержащую 90 см3 горячего раствора гидроксида натрия. Колбу охлаждают в проточной воде до комнатной температуры, доливают водой до метки и перемешивают.
Осадку дают отстояться в течение 15 — 20 мин, раствор фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в коническую колбу вместимостью 250 см3, отбрасывая первые порции фильтрата.
2.3.2. Аликвотную часть раствора 100 см3 переносят в коническую колбу вместимостью 250 см3, добавляют две капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода окраски индикатора из желтой в красную. Затем приливают 5 см3 соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают колбу до комнатной температуры в проточной воде.
Если в сплаве содержится ванадий, то к охлажденному раствору приливают 3 см3 пероксида водорода и выдерживают 10 мин.
Затем приливают из бюретки раствор трилона Б в соответствии с табл. 2, выдерживают 10 мин и нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора метилового оранжевого из красной в желтую.
| Массовая доля алюминия, % | Объем раствора трилона Б, см3 |
|---|---|
| От 0,2 до 3,0 включ. Св. 3,0 « 10,0 » | 10 20 |
Если в сплаве содержится ванадий, то в раствор помещают бумагу конго и проводят нейтрализацию аммиаком до изменения ее окраски из синей в красную от одной капли аммиака.
Приливают 15 — 20 капель аммиака в избыток, устанавливая рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).
Колбу с раствором охлаждают в проточной воде до температуры 15 — 20 °С, приливают 10 см3 раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.
2.3.3. Контрольный опыт учитывают в соотношении ( K_{1} ) между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка. Для этого в коническую колбу вместимостью 250 см3 переносят аликвотную часть раствора контрольного опыта 100 см3 и продолжают по п. 2.3.1.
2.4. Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{(V_{1} - V_{2} \cdot K_{1}) \cdot T}{m} \cdot 100 , (3)
где V_{1} — объем раствора трилона Б, используемый для титрования, см3;
V_{2} — объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование, см3;
T — установленная массовая концентрация раствора трилона Б по алюминию, г/см3;
K_{1} — соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка;
m — масса пробы в аликвотной части раствора, г.
2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 3.
| Массовая доля алюминия, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,20 до 0,50 включ. Св. 0,50 « 1,00 » « 1,00 » 2,00 « » 2,00 « 4,00 » « 4,00 » 8,00 « » 8,0 « 10,0 » | 0,04 0,10 0,15 0,20 0,25 0,3 | 0,06 0,15 0,20 0,25 0,30 0,4 |
3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористо-водородной кислотах и измерении атомной абсорбции алюминия при длине волны 309,3 нм в пламени ацетилен-закись азота.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для алюминия.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, растворы 1:1, 2:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 — 1,40 г/см3.
Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484.
Кислота борофтористо-водородная: к 280 см3 фтористо-водородной кислоты при температуре (10 +/- 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Калий хлористый по ГОСТ 4234, раствор 20 г/дм3.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Раствор А, 20 г/дм3: 4 г титана помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, добавляют 160 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 8 см3 борофтористо-водородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. После растворения навески добавляют 2 см3 азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 200 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор Б, 10 г/дм3: 1 г титана помещают в коническую колбу вместимостью 150 см3, добавляют 80 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 4 см3 борофтористо-водородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. После растворения навески добавляют двадцать капель азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
Стандартный раствор алюминия: 1 г алюминия помещают в стакан вместимостью 300 см3, добавляют 100 см3 раствора соляной кислоты 1:1, накрывают часовым стеклом и растворяют при умеренном нагревании, поддерживая постоянный объем тем же раствором кислоты. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора содержит 0,001 г алюминия.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл. 4 помещают в стакан из стеклоуглерода вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 1 см3 борофтористо-водородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании.
| Массовая доля алюминия, % | Масса навески пробы, г | Вместимость мерной колбы, см3 | Объем добавляемого раствора, см3 | |
| соляной кислоты 1:1 | хлористого калия | |||
| От 0,1 до 1,0 включ. Св. 1,0 « 10,0 » | 0,5 0,25 | 100 250 | 2 5 | 10 25 |
После растворения пробы добавляют десять капель азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью согласно табл. 4, добавляют раствор соляной кислоты 1:1 и раствор хлористого калия (согласно табл. 4), доливают водой до метки и перемешивают.
3.3.2. Раствор контрольного опыта готовят по п. 3.3.1, используя вместо навески пробы навеску губчатого титана.
3.3.3 Построение градуировочного графика
3.3.3.1 При массовой доле алюминия от 0,1 до 1,0%
В шесть мерных колб вместимостью по 100 см3 помещают по 25 см3 раствора титана А, в пять из них отмеряют 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0 см3 стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,0005; 0,0015, 0,0025; 0,0035; 0,005 г алюминия.
3.3.3.2 При массовой доле алюминия от 1,0 до 10,0%
В шесть мерных колб вместимостью по 100 см3 помешают по 10 см3 раствора титана Б, в пять из них отмеряют 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 см3 стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,001; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01 г алюминия.
3.3.3.3. К растворам в колбах, приготовленным по пп. 3.3.3.1, 3.3.3.2, добавляют по 2 см3 раствора соляной кислоты 1:1, по 10 см3 раствора хлористого калия, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3.4. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию алюминия при длине волны 309,3 нм. По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им массовым концентрациям алюминия строят градуировочный график в координатах «Значение атомного поглощения — Массовая концентрация алюминия, г/см3».
Массовую концентрацию алюминия в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.
3.4. Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю алюминия ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
X_{1} = \frac{(C_{1} - C_{2}) \cdot V}{m} \cdot 100 , (4)
где C_{1} — массовая концентрация алюминия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;
C_{2} — массовая концентрация алюминия в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;
3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 5.
| Массовая доля алюминия, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,10 до 0,25 включ. Св. 0,25 « 0,50 » « 0,50 » 1,00 « » 1,00 « 2,50 » « 2,50 » 5,00 « » 5,00 « 7,50 » « 7,5 » 10,0 «» | 0,02 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,3 | 0,03 0,06 0,15 0,20 0,25 0,30 0,4 |