ГОСТ 22536.9-88. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения никеля
(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 25.08.1988 № 3018)
от 25 августа 1988 г. № 3018
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Carbon steel and unalloyed cast iron. Methods for determination of nickel
до 1 июля 1995 года
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. Разработан и внесен Министерством черной металлургии СССР.
Исполнители: Д.К. Нестеров, канд. техн. наук; С.И. Рудюк, канд. техн. наук; С.В. Спирина, канд. хим. наук (руководитель темы); В.Ф. Коваленко, канд. техн. наук; Н.Н. Гриценко, канд. хим. наук; Л.И. Березовая; О.М. Киржнер.
2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.08.1988 № 3018.
4. Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта |
| ГОСТ 849-70 2.1.2, 4.2 | |
| ГОСТ 3118-77 | 2.1.2, 3.2, 4.2 |
| ГОСТ 3652-69 | 2.1.2, 3.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 2.1.2, 3.2 |
| ГОСТ 4160-74 | 2.1.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.1.2 |
| ГОСТ 4328-77 | 2.2.2 |
| ГОСТ 4457-74 | 2.1.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 2.1.2, 3.2, 4.2 |
| ГОСТ 5457-75 | 4.2 |
| ГОСТ 5817-77 | 3.2 |
| ГОСТ 5828-77 | 2.1.2, 2.2.2, 3.2 |
| ГОСТ 5845-79 | 2.2.2 |
| ГОСТ 11125-84 | 2.1.2, 3.2, 4.2 |
| ГОСТ 13610-79 | 2.1.2, 4.2 |
| ГОСТ 14261-77 | 3.2, 4.2 |
| ГОСТ 18300-87 | 2.1.2, 3.2 |
| ГОСТ 19522-74 | 3.2 |
| ГОСТ 20478-75 | 2.2.2 |
| ГОСТ 22536.0-87 | 1.1 |
| ГОСТ 24364-80 | 2.2.2 |
| ГОСТ 25336-82 | 3.2 |
| Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле никеля от 0,01 до 0,50%), гравиметрический (при массовой доле никеля от 0,1 до 0,5%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле никеля от 0,02 до 0,50%) методы определения никеля. | |
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 22536.0-87.
1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности Р = 0,95) не превышает предела \Delta , приведенного в таблице, при выполнении условий:
расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d_{2} ( d_{3} ), приведенного в таблице;
воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли никеля не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение \delta , приведенное в таблице.
При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли никеля. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращают до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.
Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d_{k} , приведенного в таблице.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ
2.1. Определение никеля (0,01 — 0,5%) в сталях и чугунах с массовой долей марганца до 2%
2.1.1. Метод основан на образовании окрашенного в красный цвет комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом в аммиачной среде в присутствии бромистого и бромноватокислого калия и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 530 нм.
2.1.2 Аппаратура и реактивы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:4 и 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или ГОСТ 11125-84 и разбавленная 3:2.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:4.
Кислота лимонная по ГОСТ 3652-69, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3.
Калий бромистый по ГОСТ 4160-74.
Калий бромноватокислый по ГОСТ 4457-74.
Раствор бромистого и бромноватокислого калия: 39 г бромистого калия и 10 г бромноватокислого калия растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79 и разбавленный 3:2.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-72.
Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3: 10 г диметилглиоксима растворяют в этиловом спирте в мерной колбе вместимостью 1 дм3, доливают до метки этиловым спиртом и перемешивают; перед употреблением раствор фильтруют.
Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79.
Никель первичный по ГОСТ 849-70.
Раствор А: 1,000 г металлического никеля растворяют при умеренном нагревании в 35 см3 азотной кислоты (3:2), приливают 30 см3 серной кислоты (1:4), выпаривают до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Соли растворяют в 100 — 150 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,001 г никеля.
Раствор Б: 50 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г никеля.
Раствор В: 50 см3 раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора В содержит 0,00005 г никеля.
2.1.3 Проведение анализа
Навеску пробы 0,5 г помещают в стакан вместимостью 200 — 250 см3, растворяют в 30 см3 серной кислоты (1:4) при умеренном нагревании и окисляют азотной кислотой, прибавляя ее по каплям до прекращения вспенивания раствора. После охлаждения, если растворяют в 100 — 120 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
Раствор фильтруют через сухой фильтр в колбу вместимостью 250 см3, отбрасывая две первые порции фильтрата. Две аликвотные части раствора по 25 см3 помещают в мерные колбы вместимостью 100 см3 и при постоянном перемешивании последовательно приливают в каждую мерную колбу 20 см3 раствора лимонной кислоты, 5 см3 соляной кислоты (1:4), 10 см3 раствора бромистого и бромноватокислого калия и через 2 — 3 мин 25 см3 раствора аммиака (3:2). Растворы перемешивают и немедленно охлаждают до 20 °С.
В одну из колб приливают 1 см3 раствора диметилглиоксима, в другую — 1 см3 этилового спирта. Растворы доливают до метки водой и тщательно перемешивают. В течение 25 мин измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на спектрофотометре при длине волны 530 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале длин волн 530 — 550 нм.
В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую все реактивы, кроме диметилглиоксима.
Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе, и проведенным через все стадии анализа.
2.1.4 Построение градуировочного графика
2.1.4.1 При массовой доле никеля 0,01 — 0,05%
В семь стаканов вместимостью 250 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа. В шесть из них добавляют стандартный раствор В в количестве 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 6,0 см3, что соответствует 0,000025; 0,000050; 0,000100; 0,000150; 0,000250 и 0,000300 г никеля. Седьмой стакан служит для приготовления раствора сравнения. Далее проводят анализ как приведено в п. 2.1.3.
2.1.4.2 При массовой доле никеля 0,05 — 0,50%
В семь стаканов вместимостью 250 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа. В шесть из них добавляют стандартный раствор Б в количестве 2; 5; 10; 15; 20; 30 см3, что соответствует 0,0002; 0,0005; 0,0010; 0,0015; 0,0020; 0,0030 г никеля. Седьмой стакан служит для приготовления раствора сравнения. Далее проводят анализ как приведено в п. 2.1.3.
По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы никеля строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность — массовая доля никеля.
2.2. Определение никеля (0,05 — 0,50%) в сталях и чугунах с массовой долей марганца до 1%
2.2.1. Метод основан на образовании окрашенного в коричнево-красный цвет комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом в щелочной среде в присутствии надсернокислого аммония и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 440 нм. Мешающее влияние железа устраняют переведением его в виннокислый комплекс.
2.2.2 Аппаратура и реактивы
Калий-натрий виннокислый по ГОСТ 5845-79, раствор с массовой концентрацией 200 г/дм3.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77, раствор с массовой концентрацией 200 г/дм3 или калия гидроксид по ГОСТ 24364-80 раствор с массовой концентрацией 250 г/дм3.
Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478-75, раствор с массовой концентрацией 30 г/дм3, свежеприготовленный.
Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3 в растворе гидроксида натрия или гидроксида калия с массовой концентрацией 50 г/дм3.
2.2.3 Проведение анализа
Навеску пробы 0,5 г (при массовой доле никеля 0,05 — 0,20%) и 0,2 г (при массовой доле никеля 0,2 — 0,5%) помещают в стакан вместимостью 200 см3 и растворяют как приведено в п. 2.1.3.
После растворения навески раствор кипятят до удаления окислов азота, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. При анализе чугунов или в случае выпадения в осадок кремниевой кислоты часть раствора фильтруют через сухой фильтр в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.
Две аликвотные части раствора по 10 см3 помещают в мерные колбы вместимостью 100 см3, приливают последовательно в каждую колбу 20 см3 воды, 10 см3 раствора калия-натрия виннокислого, 10 см3 раствора гидроксида натрия (или гидроксида калия), 10 см3 раствора надсернокислого аммония, тщательно перемешивая после прибавления каждого реактива. В одну из колб приливают 10 см3 раствора диметилглиоксима. Через 3 — 5 мин содержимое колбы доводят до метки водой, перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 440 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале длин волн 430 — 450 нм. В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую все реактивы кроме диметилглиоксима.
Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе, и проведенным через все стадии анализа.
2.2.4 Построение градуировочного графика
В шесть стаканов вместимостью 250 см3 помещают 0,5 или 0,2 г карбонильного железа в зависимости от навески пробы. В пять из них добавляют стандартный раствор Б в количестве 2; 3; 5; 8; 12 см3, что соответствует 0,0002; 0,0003; 0,0005; 0,0008; 0,0012 г никеля. Шестой стакан служит для приготовления раствора сравнения. Далее проводят анализ как приведено в п. 2.2.3.
По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы никеля строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность — массовая доля никеля.
2.3. Отделение марганца в виде диоксида при определении никеля (0,05 — 0,50%) в сталях и чугунах с массовой долей марганца выше 1%
Навеску пробы массой 0,5 или 0,2 г помещают в стакан вместимостью 250 см3, растворяют в 30 см3 серной кислоты (1:4), при умеренном нагревании. После растворения навески приливают азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора и в избыток 2 — 3 см3. Раствор кипятят, смывают стенки стакана водой, приливают 10 см3 серной кислоты и упаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 100 см3 воды при нагревании. К раствору прибавляют 1 г бромноватокислого калия, нагревают до кипения и кипятят в течение 5 мин.
Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор фильтруют через сухой плотный фильтр в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.
Аликвотную часть 25 см3 помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 5 — 10 см3 соляной кислоты и упаривают до паров серной кислоты, обработку соляной кислотой проводят еще два раза. Раствор упаривают до появления паров серной кислоты, приливают 1 см3 соляной кислоты, 10 см3 воды и растворяют соли при нагревании. Раствор охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Далее анализ проводят по п. 2.2.3.
2.4. Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю никеля (X) в процентах вычисляют по формуле
где m_{1} — масса никеля в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;
2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли никеля приведены в таблице.
2.4.3. Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна.
3. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан на осаждении никеля диметилглиоксимом в аммиачной среде в присутствии винной кислоты для связывания железа и взвешивании полученного осадка в виде закиси никеля или диметилглиоксимата никеля.
3.2. Аппаратура и реактивы
Электропечь типа СНОЛ, обеспечивающая регулировку температуры с точностью +/- 10 °С.
Электрошкаф сушильный лабораторный типа СНОЛ, обеспечивающий регулировку температуры с точностью +/- 10 °С.
Эксикатор по ГОСТ 25336-82.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77, разбавленная 1:20 и 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или ГОСТ 11125-84.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, разбавленный 1:1 и 1:100.
Кислота винная по ГОСТ 5817-77, раствор с массовой концентрацией 500 г/дм3.
Кислота лимонная моногидрат и безводная по ГОСТ 3652-69, раствор с массовой концентрацией 250 г/дм3.
Аммоний роданистый по ГОСТ 19522-74, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87.
Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77: 1 г реактива растворяют в 100 см3 этилового спирта.
3.3. Проведение анализа
Навеску стали или чугуна массой 2 г помещают в стакан вместимостью 400 — 500 см3 и растворяют в 40 — 50 см3 соляной кислоты (1:1), при умеренном нагревании.
После растворения навески приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора и 2 — 3 капли в избыток.
Раствор выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 10 см3 соляной кислоты (1:1), выпаривают досуха и охлаждают.
После охлаждения к сухому остатку прибавляют 10 см3 соляной кислоты (1:1), нагревают до растворения солей, прибавляют 100 см3 горячей воды и фильтруют (если образовался осадок кремниевой кислоты и графита) через фильтр «белая лента». Фильтр с осадком промывают несколько раз горячей соляной кислотой (1:20) до полного удаления ионов железа (контроль проводят по реакции с роданистым аммонием). Фильтр с осадком отбрасывают.
Фильтрат доводят до объема 300 — 350 см3, приливают 40 см3 раствора винной кислоты или 20 см3 раствора лимонной кислоты, осторожно нейтрализуют раствором аммиака до появления слабого запаха и приливают 10 см3 раствора диметилглиоксима при постоянном перемешивании.
Раствор с осадком диметилглиоксимата никеля нагревают до 60 — 70 °С, дают постоять в теплом месте 2 — 3 ч, после чего фильтруют через фильтр «белая лента».
Стакан обмывают над фильтром 2 — 3 раза холодным раствором аммиака (1:100) и промывают фильтр с осадком 1 — 2 раза тем же раствором. Осадок на фильтре растворяют в 30 см3 горячей соляной кислоты (1:1) и промывают 5 — 6 раз горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан, в котором проводилось осаждение. После этого проводят повторное осаждение никеля, как приведено выше.
Промытый осадок диметилглиоксимата никеля вместе с фильтром заворачивают в другой слегка увлажненный фильтр, помещают в фарфоровый тигель, предварительно прокаленный до постоянной массы при 800 °С и взвешенный, фильтр с осадком высушивают в тигле, осторожно озоляют, не допуская воспламенения, после чего прокаливают в электропечи при 650 — 700 °С до постоянной массы. Охлаждают тигель с осадком в эксикаторе и взвешивают. Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Определение никеля допускается заканчивать взвешиванием высушенного осадка диметилглиоксимата никеля (при массовой доле никеля в стали менее 0,2%). В этом случае осадок отфильтровывают на стеклянный фильтрующий тигель № 3, предварительно высушенный и доведенный до постоянной массы. Стенки стакана и осадок обмывают раствором аммиака (1:100) и 5 — 6 раз теплой водой. Тигель с осадком помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 110 — 120 °С до постоянной массы. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
3.4. Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю никеля ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
где m_{1} — масса тигля с осадком закиси никеля или диметилглиоксимата никеля, г;
m_{2} — масса тигля без осадка, г;
m_{3} — масса тигля с осадком контрольного опыта, г;
m_{4} — масса тигля без осадка, г;
K — коэффициент, равный 0,2032 при пересчете диметилглиоксимата никеля на никель и 0,7858 при пересчете закиси никеля на никель;
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли никеля приведены в таблице.
4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ
4.1. Сущность метода
Метод основан на измерении степени поглощения резонансного излучения свободными атомами никеля, образующимися в результате распыления анализируемого раствора в пламени воздух-ацетилен.
4.2. Аппаратура и реактивы
Атомно-абсорбционный спектрофотометр.
Лампа с полым катодом для определения никеля.
Ацетилен растворенный и газообразный по ГОСТ 5457-75.
Компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха, или баллон со сжатым воздухом.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.
Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3: 50 г карбонильного железа растворяют в 400 см3 соляной кислоты (1:1), прибавляют по каплям азотную кислоту до окончания вспенивания, упаривают до влажных солей, прибавляют 40 — 50 см3 соляной кислоты и снова упаривают до влажных солей. Эту операцию повторяют. Соли растворяют в 100 см3 соляной кислоты (1:1), охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доводят до метки водой, перемешивают и фильтруют раствор через фильтр средней плотности.
Никель первичный по ГОСТ 849-70.
Раствор А: 0,5000 г металлического никеля растворяют в 10 см3 соляной и 10 см3 азотной кислот. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,0005 г никеля.
Раствор Б (готовят непосредственно перед применением): 20 см3 стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г никеля.
4.3. Подготовка прибора
Подготовку прибора к анализу проводят в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией.
Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 232 нм. После включения подачи газа и зажигания горелки распыляют воду в пламени и устанавливают нулевое показание прибора.
4.4. Проведение анализа
4.4.1. Навеску стали или чугуна массой 1 г (при массовой доле никеля от 0,02 до 0,1%), или 0,5 г (при массовой доле никеля от 0,1 до 0,2%), или 0,2 г (при массовой доле никеля от 0,2 до 0,5%) помещают в стакан вместимостью 100 см3 и растворяют при нагревании в 15 см3 соляной кислоты и 5 см3 азотной кислоты. Раствор выпаривают досуха, охлаждают, приливают 5 см3 соляной кислоты, 20 — 30 см3 воды и нагревают до растворения солей. Охлажденный раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента», отбрасывая первые две порции фильтрата. Для приготовления раствора контрольного опыта в мерную колбу вместимостью 100 см3 приливают раствор карбонильного железа и проводят через все стадии анализа.
Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, а затем анализируемые растворы в порядке увеличения массовой доли никеля 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 оптической плотности каждого испытуемого раствора вычитают среднее значение оптической плотности контрольного опыта.
Массу никеля находят по градуировочному графику.
4.4.2 Построение градуировочного графика
В семь мерных колб вместимостью 100 см3 помещают по 20, 10 или 4 см3 раствора карбонильного железа в зависимости от навески пробы, в шесть приливают последовательно 1,5; 3,0; 5,0; 7,0; 10,0; 12,5 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00015; 0,00030; 0,00050; 0,00070; 0,00100; 0,00125 г никеля. Седьмая колба служит для проведения контрольного опыта. Содержимое колб доводят до метки водой, перемешивают и дальнейший анализ проводят по п. 4.4.1.
По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы никеля строят градуировочный график.
4.5. Обработка результатов
4.5.1 Массовую долю никеля ( X_{2} ) в процентах вычисляют по формуле
X_{2} = \frac{m_{1} \cdot 100}{m} ,
где m_{1} — масса никеля в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;
Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли никеля приведены в таблице.