ГОСТ 19863.9-91. Сплавы титановые. Методы определения ниобия
(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 niobium
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 3118-77 | 2.2; 3.2; 4.2 |
| ГОСТ 3759-75 | 4.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 4.2 |
| ГОСТ 5456-79 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 5457-75 | 4.2 |
| ГОСТ 5817-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 7172-76 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 9656-75 | 4.2 |
| ГОСТ 10484-78 | 4.2 |
| ГОСТ 10652-73 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 10929-76 | 4.2 |
| ГОСТ 16100-79 | 4.2 |
| ГОСТ 17746-79 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 25086-87 | 1.1 |
| ТУ 6-09-1678-86 | 2.2; 3.2 |
Настоящий стандарт устанавливает фотометрические (при массовой доле от 0,1 до 5,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,5 до 5,0%) методы определения ниобия.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 25086 с дополнением.
1.1.1. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ С РЕАГЕНТОМ 1-(2-пиридил-А30)-РЕЗОРЦИНОМ (ПАР) (при массовой доле ниобия от 0,5 до 5,0%)
2.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в растворе серной кислоты, образовании в растворе соляной кислоты 0,75 моль/дм3 окрашенного оранжево-красного комплекса с ПАР и измерении оптической плотности раствора при длине волны 536 нм.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Печь муфельная с терморегулятором.
Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3, раствор 1:2.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, раствор 1 моль/дм3.
Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 200 г/дм3.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.
Соль динатриевая этилендиамин — N,N,N',N'-тeтpaуксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор 0,0125 моль/дм3: 4,65 г трилона Б помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 100 см3 воды и растворяют при слабом нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Стандартный раствор ниобия: 0,0715 г пятиокиси ниобия сплавляют в кварцевом или платиновом тигле с 3 г пиросернокислого калия при температуре (800 +/- 10) °С в муфельной печи. После охлаждения тигель помещают в стакан вместимостью 400 см3, приливают 75 см3 раствора винной кислоты и выщелачивают плав при нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переливают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора содержит 0,0001 г ниобия.
1-(2-пиридил-азо)-резорцин мононатриевая соль (ПАР), раствор 1 г/дм3: 0,1 г реагента растворяют в 100 см3 воды.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы массой 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 15 см3 раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.
Для проведения контрольного опыта таким же образом растворяют 0,1 г титана.
В раствор добавляют по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до исчезновения фиолетовой окраски, десять капель в избыток и кипятят 1 — 2 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 15 см3 раствора винной кислоты, переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
2.3.2. Аликвотную часть раствора согласно табл. 1 помещают в мерную колбу вместимостью 50 см3, приливают 1 см3 раствора винной кислоты, 1 см3 раствора трилона Б, 38,5 см3 раствора соляной кислоты, 1 см3 раствора ПАР, доливают водой до метки и перемешивают.
| Массовая доля ниобия, % | Объем аликвотной части, см3 |
|---|---|
| От 0,5 до 2,5 включ. Св. 2,5 « 5,0 » | 2,5 1 |
2.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 536 нм в кювете с толщиной фотометрируемого слоя 30 мм.
Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта со всеми используемыми в анализе реактивами по пп. 2.3.1, 2.3.2.
2.3.4 Массовую долю ниобия рассчитывают по градуировочному графику.
2.3.5 Построение градуировочного графика
2.3.5.1 При массовой доле ниобия от 0,5 до 2,5%
В восемь мерных колб вместимостью по 50 см3 приливают по 2,5 см3 раствора титана, в семь из них отмеряют 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 см3 стандартного раствора ниобия, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005; 0,00006; 0,00007 г ниобия.
2.3.5.2 При массовой доле ниобия от 2,5 до 5,0%
В восемь мерных колб вместимостью по 50 см3 приливают по 1 см3 раствора титана, в семь из них отмеряют 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 см3 стандартного раствора ниобия, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005; 0,00006; 0,00007 г ниобия.
2.3.5.3. К растворам в колбах, приготовленным по пп. 2.3.5.1 и 2.3.5.2, приливают по 1 см3 раствора винной кислоты и далее поступают по пп. 2.3.2 и 2.3.3.
Раствором сравнения служит раствор, в который не введен ниобий.
По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам ниобия строят градуировочный график.
2.4. Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю ниобия (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{m}{m_{1}} \cdot 100 , (1)
где m — масса ниобия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
m_{1} — масса навески пробы в соответствующей аликвотной части раствора, г.
2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
| Массовая доля ниобия, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,50 до 1,00 включ. Св. 1,00 « 2,50 » « 2,50 » 5,00 «» | 0,04 0,06 0,12 | 0,05 0,07 0,15 |
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ С СУЛЬФОХЛОРФЕНОЛОМ С (при массовой доле ниобия от 0,1 до 1,5%)
3.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в растворе серной кислоты, образовании в растворе соляной кислоты 1 моль/дм3 сине-фиолетового комплексного соединения ниобий-сульфохлорфенол С-тартрат и измерении оптической плотности раствора при длине волны 650 нм.
Влияние титана, циркония и железа устраняют введением, соответственно, винной кислоты, трилона Б и гидроксиламина гидрохлорида.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Печь муфельная с терморегулятором.
Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3, раствор 1:3.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и раствор 1:1.
Кислота винная по ГОСТ 5817, растворы 30 г/дм3 и 200 г/дм3.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.
Соль динатриевая этилендиамин — N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор 0,0125 моль/дм3 (готовят по п. 2.2).
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Раствор А — готовят по п. 2.2.
1 см3 раствора А содержит 0,0001 г ниобия.
Раствор Б (свежеприготовленный): 10 см3 раствора А переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают раствором винной кислоты 30 г/дм3 до метки и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,00001 г ниобия.
Сульфохлорфенол С, раствор 10 г/дм3: 0,13 г реактива тщательно измельчают в агатовой ступке, помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 80 см3 воды и растворяют при слабом нагревании. Через 1 ч раствор фильтруют через фильтр («синяя лента») в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску сплава массой 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 25 см3 раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.
Для проведения контрольного опыта таким же образом растворяют 0,1 г титана.
В раствор добавляют по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до исчезновения фиолетового окрашивания, десять капель в избыток и кипятят 1 — 2 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 10 см3 раствора винной кислоты, переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3.2. К аликвотной части раствора в соответствии с табл. 3 в мерной колбе вместимостью 50 см3 приливают 1 см3 раствора трилона Б, 10 см3 раствора соляной кислоты, 1 см3 раствора сульфохлорфенола С, доливают водой до метки и перемешивают.
| Массовая доля ниобия, % | Объем аликвотной части, см3 |
|---|---|
| От 0,1 до 0,5 включ. Св. 0,5 « 1,0 » « 1,0 » 1,5 «» | 5 2 1 |
3.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 650 нм в кювете с толщиной фотометрируемого слоя 30 мм.
Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта со всеми используемыми в анализе реактивами.
3.3.4 Массовую долю ниобия рассчитывают по градуировочному графику.
3.3.5 Построение градуировочного графика
В шесть мерных колб вместимостью по 50 см3 приливают по 2 см3 раствора контрольного опыта, в пять из них отмеряют 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,000005; 0,00001; 0,00002; 0,000025, 0,00003 г ниобия, и поступают по пп. 3.3.2 и 3.3.3.
Раствором сравнения служит раствор, в который не введен ниобий.
По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам ниобия строят градуировочный график.
3.4. Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю ниобия ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
X_{1} = \frac{m}{m_{1}} \cdot 100 , (2)
где m — масса ниобия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
m_{1} — масса навески пробы в соответствующей аликвотной части раствора, г.
3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 4.
| Массовая доля ниобия, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,10 до 0,30 включ. Св. 0,30 « 0,50 » « 0,50 » 1,50 «» | 0,02 0,04 0,06 | 0,03 0,05 0,07 |
4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ
4.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористоводородной кислотах и измерении атомной абсорбции ниобия при длине волны 334,4 нм в пламени ацетилен-закись азота.
4.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для ниобия.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и растворы 2:1, 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 — 1,40 г/см3.
Кислота борная по ГОСТ 9656 и насыщенный раствор.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота борофтористоводородная: к 280 см3 фтористоводородной кислоты при температуре (10 +/- 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Раствор готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929.
Алюминий хлористый по ГОСТ 3759.
Ниобий по ГОСТ 16100 марки Нбш-00.
Раствор А: 2,5 г металлического ниобия помещают во фторопластовый стакан вместимостью 100 см3 и растворяют в 20 см3 смеси фтористоводородной и азотной кислот в соотношении 1:1. Растворение ведут при комнатной температуре, смесь кислот добавляют небольшими порциями. После растворения навески добавляют 30 см3 насыщенного раствора борной кислоты и оставляют стоять на 10 мин. Затем добавляют 5 см3 пероксида водорода и 10 см3 соляной кислоты.
Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки, перемешивают и переливают во фторопластовый стакан, в котором проводили растворение.
1 см3 раствора А содержит 0,025 г ниобия.
Раствор Б: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, добавляют 1 см3 раствора пероксида водорода, 10 см3 соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0025 г ниобия.
4.3. Проведение анализа
4.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 1 см3 борофтористоводородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, добавляют 1 см3 раствора пероксида водорода, 10 см3 борофтористоводородной кислоты и 20 см3 раствора хлористого алюминия. После добавления каждого реактива раствор осторожно перемешивают. Затем раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
4.3.2 Раствор контрольного опыта готовят по п. 4.3.1.
4.3.3 Построение градуировочного графика
В пять конических колб вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г сплава, аналогичного по составу анализируемому, но не содержащего ниобий, в четыре из них отмеряют 1,0; 4,0; 7,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,0025; 0,01; 0,0175; 0,025 г ниобия, и проводят растворение по п. 4.3.1.
4.3.4. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию ниобия при длине волны 334,4 нм.
По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им массовым концентрациям ниобия строят градуировочный график в координатах «Значение атомного поглощения — Массовая концентрация ниобия, г/см3».
Массовую концентрацию ниобия в растворе пробы и растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.
4.4. Обработка результатов
4.4.1 Массовую долю ниобия ( X_{2} ) в процентах вычисляют по формуле
где C_{1} — массовая концентрация ниобия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;
C_{2} — массовая концентрация ниобия в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;
V — объем раствора пробы, см3;
m — масса навески в растворе пробы, г.
4.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 5.
| Массовая доля ниобия, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,50 до 1,00 включ. Св. 1,00 « 2,50 » « 2,50 » 5,00 «» | 0,05 0,10 0,15 | 0,10 0,15 0,20 |