ГОСТ 22720.3-77. Редкие металлы и сплавы на их основе. Метод определения углерода

(введен Постановлением Госстандарта СССР от 29.09.1977 № 2341)

(ред. от 02.03.1988)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА

Rare metals and their alloys. Method for the determination of carbon

Проверен в 1983 г. Постановлением Госстандарта от 27.07.1983 № 3511, срок действия продлен до 1 января 1989 года.

Переиздание. Ноябрь 1983 г.

Настоящий стандарт распространяется на ниобий, тантал, вольфрам, цирконий, гафний, ванадий, редкоземельные металлы, их сплавы и устанавливает метод сожжения пробы в токе кислорода с кулонометрическим окончанием (при определении массовой доли углерода от 0,005 до 0,2%) и с газообъемным окончанием (при определении массовой доли углерода от 0,02% и выше) для определения углерода.

Метод основан на сжигании анализируемого образца в токе кислорода. При этом содержащийся в пробе углерод окисляется до двуокиси углерода, количество которой определяют кулонометрическим или газообъемным способом. В случае кулонометрического окончания измеряют количество электричества, затраченного на генерирование реактива, вступающего в реакцию с двуокисью углерода. Газообъемное окончание основано на поглощении двуокиси углерода раствором едкого калия и установлении (по разности) ее объема с помощью газоизмерительной бюретки-эвдиометра.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа — по ГОСТ 22720.0-77.

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Установка с кулонометрическим датчиком для определения углерода (черт. 1).

Установка для определения углерода с газообъемным окончанием для определения углерода изображена на черт. 2. Установка состоит из следующих элементов: кислородного баллона с редуктором 1; промывной склянки 2 с 30%-ным раствором едкого кали, содержащим 5%-ный марганцовокислый калий; склянки 3 с концентрированной серной кислотой; U-образной трубки 4 с натронной известью и хлористым кальцием; горизонтальной электрической трубчатой печи 6 длиной около 250 мм с силитовыми стержнями, обеспечивающей нагрев до 1300 °С, снабженной терморегулятором 8 и термопарой (платино-платинородиевой) с гальванометром 7; фарфоровой трубки 5 диаметром 18 — 20 мм. Длина трубки зависит от размера печи, концы ее должны выступать из печи не менее чем на 170 мм с каждой стороны, перед применением трубку прокаливают по всей длине при 1000 — 1300 °С; U-образной трубки 9, наполненной стеклянной ватой для улавливания твердых частиц, увлекаемых из трубки током кислорода; газоанализатора ГОУ-1 по ГОСТ 10713-75, состоящего из змеевикового холодильника 10 для охлаждения поступающей в газоизмерительную бюретку смеси газов ( CO_{2} + O_{2} ); трехходового крана 11, через который газовая смесь из печи и холодильника поступает в газоизмерительную бюретку; газоизмерительной бюретки-микроэвдиометра 13 со шкалой от 0 до 0,25% углерода; термометра 12, предназначенного для измерения температуры газов; поглотителя 14 с автоматическим затвором (поплавком), наполненным 40%-ным раствором едкого кали, который следует менять каждые две-три недели; уравнительной склянки 15 для перекачивания газовой смеси из бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку наполняют 16 — 17%-ным раствором сернокислой меди плотностью 1,2 г/см3.

Экспресс-анализатор на углерод АН-7529, АН-7560 или другой марки.

Калий хлористый по ГОСТ 4234-77.

Калий железистосинеродистый 3-водный по ГОСТ 4207-75.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199-76.

Борная кислота по ГОСТ 9656-75.

Стронций хлористый 6-водный по ГОСТ 4140-74.

Меди окись порошок по ГОСТ 16539-79.

Аскарит.

(абзацы 3 — 10 введены Изменением № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

Барометр-анероид.

Кислород газообразный технический по ГОСТ 5583-78.

Лодочки фарфоровые длиной 70 мм, шириной 10 мм и высотой 10 мм, прокаленные в токе кислорода при 1000 °C.

Крючок из жаростойкой стали длиной 700 мм.

Кальция окись по ГОСТ 8677-76, прокаленная при 1000 °С и проверенная на содержание углерода.

Эфир этиловый.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

Кремния двуокись по ГОСТ 9428-73, прокаленная при 1000 °С.

3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

3.1 Подготовка кулонометрического анализатора

Печь для сжигания образцов нагревают до 1200 °С, пропуская ток кислорода; включают и прогревают анализатор на углерод в течение 30 — 40 мин. Стабилизируют работу всех частей установки.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

Проверку калибровки анализатора на углерод проводят с помощью стандартного образца, по содержанию углерода сходному с анализируемыми образцами. После проверки работы установки по стандартному образцу приступают к сожжению анализируемых проб.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

3.2 Подготовка газообъемного анализатора

Собирают установку по схеме (см. черт. 2). После достижения температуры печи 1100 — 1200 °С проверяют герметичность всей системы. Устанавливают скорость прохождения кислорода 3 — 5 пузырьков в 1 с. Правильность работы всей установки определяют по данным анализа стандартного образца. Например, С. О. № 304. Ниобий или С. О. № 284-а. Сталь.

Для проведения одного анализа берут три пробы в виде порошка или стружки, масса которых в зависимости от анализируемого материала указана в табл. 1.

Анализируемый материал	Температура в печи, °С	Масса образца, г	Плавни
Ниобий	1150 — 1250	0,5	Навеску в лодочке покрывают равномерным слоем окиси меди в соотношении 1:2
Сплавы на его основе Тантал и сплавы на его основе	1200 — 1300 1200	0,5 0,5	Без плавней
Редкоземельные металлы и сплавы на их основе	1000	0,5	Для предотвращения вспышки навеску покрывают тонким слоем двуокиси кремния в соотношении 1:1
Ванадий	1000	0,5	Без плавней
Вольфрам	1100	0,5	То же
Молибден	1100	0,5	Навеску в лодочке покрывают равномерным слоем окиси кальция в соотношении 1:5, которая соединяется с летучей трехокисью молибдена и образует нелетучее соединение
Цирконий, гафний	1100	0,5	В связи с высокой экзотермичностью реакции навеску в лодочке покрывают тонким слоем двуокиси кремния в соотношении 1:1

4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

Навеску анализируемого материала, предварительно промытую этиловым эфиром и высушенную, помещают в фарфоровую лодочку и в случае необходимости покрывают равномерным слоем плавня в соответствии с требованиями, указанными в табл. 1.

4.1 Проведение анализа на установке с кулонометрическим анализатором

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

Лодочку с навеской помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки для сжигания и закрывают затвор фарфоровой трубки. По мере поглощения углекислого газа раствором электролитической ячейки автоматически производится отсчет на цифровом табло анализатора на углерод. Анализ считается законченным в том случае, когда цифровые показатели не изменяются в течение 1 мин или изменяются не более чем на величину поправки контрольного опыта, которая не должна превышать 3 имп. в минуту. Параллельно с анализом образца проводят контрольный опыт. Содержание углерода записывают по показанию цифрового табло с учетом величины поправки контрольного опыта.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

4.2 Проведение анализа на установке с газообъемным анализатором

Лодочку с навеской вводят при помощи крючка (со стороны подачи кислорода) в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, конец которой быстро закрывают резиновой пробкой. Другой конец трубки с помощью резинового шланга соединяют с аппаратом ГОУ-1 (см. черт. 2). В трубку пропускают ток кислорода со скоростью 3 — 5 пузырьков в секунду. Далее анализ производят, как указано в ГОСТ 2604.1-77.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. При определении углерода с кулонометрическим анализатором АН-160, АН-7529, АН-7560 результат выдается автоматически в процентах и фиксируется на световом табло.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 02.03.1988 № 427)

При определении углерода с газообъемным анализатором ГОУ-1 массовую долю углерода ( X ) в процентах вычисляют по формуле

где A — показания шкалы эвдиометра;

K — поправочный коэффициент на атмосферное давление и температуру, который находят по таблицам, прилагаемым к прибору;

m — масса образца, г.

5.2. Абсолютные допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений с вероятностью Р = 0,95 не должны превышать значений, указанных в табл. 2. Для промежуточных значений массовых долей углерода допускаемые расхождения определяют линейной интерполяцией.

Таблица 2

Массовые доли углерода, %	Абсолютные допускаемые расхождения, %
-3	-3
5 х 10	3 х 10
-2	-3
1 х 10	5 х 10
-2	-2
5 х 10	1,5 х 10
-1	-2
1 х 10	2 х 10
-1	-2
2 х 10	3 х 10 -1
2,0	3 х 10

---