ГОСТ 19863.13-91. Сплавы титановые. Методы определения циркония
(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 05.05.1991 № 626)
от 5 мая 1991 г. № 626
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Titanium alloys. Methods for the determination of zirconium
1 июля 1992 года
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
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; Л.В. Антоненко; О.Л. Скорская, канд. хим. наук.
Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 05.05.91 № 626.
Периодичность проверки — 5 лет.
Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта |
|---|---|
| ГОСТ 3118-77 | 4.2 |
| ГОСТ 3759-75 | 4.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 3.2 |
| ГОСТ 3772-74 | 2.2 |
| ГОСТ 3773-72 | 3.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 4.2 |
| ГОСТ 5456-79 | 3.2 |
| ГОСТ 5457-75 | 4.2 |
| ГОСТ 9656-75 | 4.2 |
| ГОСТ 10484-78 | 4.2 |
| ГОСТ 10652-73 | 3.2 |
| ГОСТ 10929-76 | 2.2 |
| ГОСТ 17746-79 | 3.2 |
| ГОСТ 22867-77 | 2.2 |
| ГОСТ 25086-87 | 1.1 |
| ТУ 6-09-1678-86 | 2.2; 3.2 |
| ТУ 6-09-3986-76 | 3.2 |
| ТУ 95-259-88 | 4.2 |
Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический (при массовой доле от 0,5 до 20,0%), фотометрический (при массовой доле от 0,02 до 0,5%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,5 до 20,0%) методы определения циркония.
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. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ
2.1 Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, осаждении циркония двузамещенным фосфорнокислым аммонием в присутствии пероксида водорода, прокаливании осадка при температуре (1000 +/- 10) °С до пирофосфата циркония и взвешивании прокаленного осадка.
2.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Печь муфельная с терморегулятором.
Фильтры беззольные по ТУ 6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3, растворы 1:3 и 1:4.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929.
Аммоний фосфорнокислый двузамещенный по ГОСТ 3772, раствор 100 г/дм3.
Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867, раствор 50 г/дм3.
Промывная жидкость: в коническую колбу вместимостью 1 дм3 помещают 100 см3 раствора двузамещенного фосфорнокислого аммония, приливают 900 см3 раствора серной кислоты 1:4 и перемешивают.
2.3 Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы в соответствии с табл. 1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 раствора серной кислоты 1:3 и нагревают до полного растворения навески, поддерживая первоначальный объем водой.
| Массовая доля циркония, % | Масса навески пробы, г |
|---|---|
| От 0,5 до 5,0 включ. Св. 5,0 « 10,0 » « 10,0 » 20,0 «» | 0,5 0,25 0,1 |
Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 150 см3 воды, 20 см3 пероксида водорода, при перемешивании небольшими порциями 20 см3 раствора двузамещенного фосфорнокислого аммония, затем нагревают до 40 — 50 °С, тщательно перемешивают стеклянной палочкой и дают отстояться при комнатной температуре не менее 3 ч.
Осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности («белая лента»), промывают восемь раз промывной жидкостью и три раза раствором азотнокислого аммония (при этом осадок и фильтр должны быть полностью отмыты от желтой окраски).
Фильтр с осадком помещают в доведенный при температуре (1000 +/- 10) °С до постоянной массы и взвешенный фарфоровый тигель, подсушивают, осторожно озоляют, не давая воспламениться бумаге фильтра, прокаливают в муфельной печи при температуре (1000 +/- 10) °С в течение 30 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
2.4 Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю циркония (X) в процентах вычисляют по формуле
где m_{1} — масса тигля с осадком, г;
0,344 — коэффициент пересчета пирофосфата циркония на цирконий.
2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
| Массовая доля циркония, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,50 до 1,00 включ. Св. 1,00 « 2,50 » « 2,5 » 5,0 « » 5,0 « 10,0 » « 10,0 » 20,0 «» | 0,05 0,07 0,1 0,2 0,3 | 0,07 0,10 0,2 0,3 0,4 |
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ
3.1 Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, образовании оранжево-красного комплексного соединения циркония с ксиленоловым оранжевым и измерении оптической плотности раствора при длине волны 536 нм.
3.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Печь муфельная с терморегулятором.
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3, растворы 1:4 и 0,05 моль/дм3.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 200 г/дм3.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.
Аммоний азотнокислый по ГОСТ 3761, раствор 200 г/дм3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N',N'-тeтpaуксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор 0,025 моль/дм3: 9,3 г трилона Б помещают в стакан вместимостью 400 см3, приливают 200 см3 воды и растворяют при перемешивании.
Раствор фильтруют через складчатый фильтр из фильтровальной бумаги в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Ксиленоловый оранжевый, раствор 1 г/дм3, свежеприготовленный.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Цирконий сернокислый по ТУ 6-09-3986.
Раствор А: 3,9 г сернокислого циркония помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 воды и растворяют навеску, затем осторожно приливают 25 см3 серной кислоты, охлаждают, переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора содержит 0,001 г циркония.
Устанавливают массовую концентрацию (T) стандартного раствора циркония: аликвотную часть раствора 25 см3 помещают в стакан вместимостью 300 см3, приливают 70 — 80 см3 воды, добавляют 1 г хлористого аммония, нагревают до 60 — 70 °С и добавляют по каплям при перемешивании аммиак до ощутимого запаха.
Раствор с осадком нагревают до кипения, выдерживают 20 мин в теплом месте при температуре 40 — 50 °С, затем фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента»).
Осадок на фильтре промывают пять раз раствором азотнокислого аммония. Фильтр с осадком помещают в доведенный при температуре (1000 +/- 10) °С до постоянной массы и взвешенный платиновый тигель, подсушивают, осторожно озоляют и прокаливают в муфельной печи при температуре (1000 +/- 10) °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
Массовую концентрацию стандартного раствора циркония (T), г/см3, вычисляют по формуле
где m — масса осадка после прокаливания, г;
0,7403 — коэффициент пересчета двуокиси циркония на цирконий;
V — объем стандартного раствора циркония, взятый для определения циркония, см3.
Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают 0,05 моль/дм3 раствором серной кислоты до метки и перемешивают.
1 см3 раствора содержит 0,00001 г циркония.
3.3 Проведение анализа
3.3.1. Навеску пробы массой 0,25 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают пипеткой 15 см3 раствора серной кислоты 1:4, колбу накрывают часовым стеклом или воронкой и нагревают до растворения пробы, поддерживая первоначальный объем водой. Одновременно в тех же условиях растворяют 0,25 г губчатого титана.
В полученный раствор добавляют по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до обесцвечивания раствора и 2 — 3 капли в избыток, приливают 20 см3 воды и кипятят 1 — 2 мин. Колбу с раствором охлаждают до комнатной температуры, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3.2. Аликвотную часть раствора согласно табл. 3 помещают в мерную колбу вместимостью 50 см3, приливают 0,05 моль/дм3 раствор серной кислоты до объема 20 см3 (табл. 3), 2,5 см3 раствора гидрохлорида гидроксиламина, 2 см3 раствора ксиленолового оранжевого, доливают водой до метки и перемешивают.
| Массовая доля циркония, % | Аликвотная часть раствора, см3 | Объем 0,05 моль/дм3 раствора серной кислоты, см3 |
|---|---|---|
| От 0,02 до 0,05 включ. Св. 0,05 « 0,10 » « 0,10 » 0,25 « » 0,25 « 0,50 » | 20 10 5 2,5 | - 10 15 17,5 |
3.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 15 мин при длине волны 536 нм в кювете с толщиной фотометрируемого слоя 30 мм.
Раствором сравнения служит компенсирующий раствор: соответствующая аликвотная часть испытуемого раствора со всеми реактивами, в которую перед добавлением ксиленолового оранжевого вводят 0,5 см3 раствора трилона Б.
3.3.4 Массовую долю циркония рассчитывают по градуировочному графику.
3.3.5 Построение градуировочного графика
В шесть конических колб вместимостью по 100 см3 приливают по 10 см3 раствора титана, в пять из них отмеряют 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005 г циркония, затем приливают соответственно 10,0; 9,0; 8,0; 7,0; 6,0; 5,0 см3 раствора серной кислоты 0,05 моль/дм3 и продолжают анализ по пп. 3.3.2 и 3.3.3.
Раствором сравнения служит раствор, в который не введен цирконий.
По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам циркония строят градуировочный график.
3.4 Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю циркония ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
где m_{1} — масса циркония в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
m_{2} — масса пробы в соответствующей аликвотной части раствора, г.
3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 4.
| Массовая доля циркония, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,020 до 0,050 включ. Св. 0,05 « 0,10 » « 0,10 » 0,30 « » 0,30 « 0,50 » | 0,006 0,01 0,02 0,03 | 0,010 0,02 0,03 0,05 |
4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ
4.1 Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористоводородной кислотах и измерении атомной абсорбции циркония при длине волны 360,1 нм в пламени ацетилен-закись азота.
4.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для циркония.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, раствор 2:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 — 1,40 г/см3.
Кислота борная по ГОСТ 9656 и насыщенный раствор.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота борофтористоводородная: к 280 см3 фтористоводородной кислоты при температуре (10 +/- 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Алюминий хлористый по ГОСТ 3759, раствор 100 г/дм3.
Цирконий металлический особой чистоты по ТУ 95-259.
Раствор А: 1 г металлического циркония помещают во фторопластовый стакан вместимостью 100 см3, добавляют четыре капли воды для смачивания навески и осторожно, небольшими порциями приливают 10 см3 смеси, состоящей из одной части фтористоводородной и одной части азотной кислоты. Растворение ведут на холоде. После растворения навески добавляют 50 см3 насыщенного раствора борной кислоты и оставляют стоять на 10 мин. Раствор перемешивают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят водой до метки, перемешивают и переводят в тот стакан, в котором проводили растворение.
1 см3 раствора А содержит 0,01 г циркония.
Раствор Б: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, добавляют 20 см3 раствора соляной кислоты, доводят водой до метки, перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,001 г циркония.
4.3 Проведение анализа
4.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл. 5 помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной кислоты, 5 см3 борофтористоводородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании.
| Массовая доля циркония, % | Масса навески пробы, г |
|---|---|
| От 0,5 до 5,0 Св. 5,0 до 20,0 | 0,5 0,25 |
После растворения пробы раствор охлаждают до комнатной температуры и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Добавляют 10 см3 борофтористоводородной кислоты, 10 см3 раствора хлористого алюминия, доливают водой до метки и перемешивают.
4.3.2 Раствор контрольного опыта готовят по п. 4.3.1.
4.3.3 Построение градуировочного графика
4.3.3.1 При массовой доле циркония от 0,5 до 2,0%
В пять конических колб вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г навески сплава, аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят растворение, как указано в п. 4.3.1, затем в четыре из них отмеряют 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01 г циркония, и далее выполняют операции согласно п. 4.3.1.
4.3.3.2 При массовой доле циркония свыше 2,0 до 5,0%
В пять конических колб вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г навески сплава, аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят растворение, как указано в п. 4.3.1, затем в четыре из них отмеряют 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,01; 0,015; 0,02; 0,025 г циркония, и далее выполняют операции согласно п. 4.3.1.
4.3.3.3 При массовой доле циркония свыше 5,0 до 12,0%
В шесть конических колб вместимостью по 100 см3 помещают по 0,25 г навески сплава, аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят растворение, как указано в п. 4.3.1, затем в пять из них отмеряют 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03 г циркония, и далее выполняют операции по п. 4.3.1.
4.3.3.4 При массовой доле циркония свыше 12,0 до 20,0%
В шесть конических колб вместимостью по 100 см3 помещают по 0,25 г навески сплава, аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего циркония, и проводят растворение, как указано в п. 4.3.1, затем в пять из них отмеряют 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,03; 0,035; 0,04; 0,045; 0,05 г циркония, и далее выполняют операции по п. 4.3.1.
4.3.4. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию циркония при длине волны 360,1 нм.
По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им массовым концентрациям циркония строят градуировочный график в координатах «Значение атомного поглощения — Массовая концентрация циркония, г/см3».
Массовую концентрацию циркония в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.
4.5 Обработка результатов
4.5.1 Массовую долю циркония ( X_{2} ) в процентах вычисляют по формуле
где C_{1} — массовая концентрация циркония в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;
C_{2} — массовая концентрация циркония в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;
V — объем раствора пробы, см3;
4.5.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 6.
| Массовая доля циркония, % | Абсолютное допускаемое отклонение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,50 до 1,00 включ. Св. 1,00 « 2,50 » « 2,50 » 5,00 « » 5,0 « 10,0 » « 10,0 » 20,0 «» | 0,05 0,10 0,15 0,2 0,3 | 0,10 0,15 0,20 0,3 0,4 |