ГОСТ 24018.2-80. Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения сурьмы

Государственный комитет СССР по стандартам · № ГОСТ 24018.2-80Действующий акт

(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 28.02.1980 № 958)

(ред. от 20.12.1985)

Утвержден введен в действие
Постановлением Госстандарта СССР
от 28 февраля 1980 г. № 958

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СПЛАВЫ ЖАРОПРОЧНЫЕ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУРЬМЫ

Nickel-based fireresistant alloys. Methods for the determination of antimony

ГОСТ 24018.2-80

Группа В39

ОКСТУ 0809

Постановлением Госстандарта СССР от 28 февраля 1980 г. № 958 срок действия установлен с 01.07.1981 г. до 01.07.1986 г.

Настоящий стандарт устанавливает экстракционно-фотометрический метод определения сурьмы (при массовых долях от 0,0002 до 0,010%) и экстракционно-фотометрический метод определения сурьмы (при массовых долях от 0,0005 до 0,010%).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 24018.0-80.

2. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУРЬМЫ В СПЛАВАХ С МАССОВОЙ ДОЛЕЙ НЕ БОЛЕЕ 3% ВОЛЬФРАМА И НЕ БОЛЕЕ 3% ТИТАНА

2.1. Сущность метода

Метод основан на реакции взаимодействия аниона сурьмы (SbCl_{6})^{-} с бриллиантовым зеленым в среде 1 М соляной и 1 М серной кислот с образованием комплексного соединения, окрашенного в сине-зеленый цвет, экстрагируемого толуолом. Измерение светопоглощения экстракта производят при \lambda_{max} = 640 нм.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
(в ред. Изменения № 1, введенного в действие Постановлением Госстандарта СССР от 20.12.1985 № 4653)

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1, 1:5.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, ГОСТ 11125-78 и разбавленная 1:1.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:4, 1:10.

Смесь соляной и азотной кислот: к 150 см3 соляной кислоты приливают 50 см3 азотной кислоты и перемешивают, и смесь разбавленная 1:1, готовят непосредственно перед использованием.

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-74, раствор с массовой концентрацией 10 г/см3 (г/дм3).

Мочевина по ГОСТ 6691-77, насыщенный раствор.

Олово двухлористое 2-водное по ГОСТ 36-78, раствор с массовой концентрацией 25 г/см3 (г/дм3) в соляной кислоте (1:5).

Спирт этиловый по ГОСТ 5962-67 или ГОСТ 18300-72.

Бриллиантовый зеленый, раствор с массовой концентрацией 0,5 г/см3 (г/дм3): 0,5 г бриллиантового зеленого растворяют в 25 см3 этилового спирта, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

Толуол по ГОСТ 5789-78.

Сурьма марок Су00, Су000, Су0000, Су00000 по ГОСТ 1089-82.

Стандартные растворы сурьмы.

Раствор А: 0,10 г металлической сурьмы растворяют в 30 см3 серной кислоты при нагревании, охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, содержащую 400 см3 серной кислоты (1:4). Раствор охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 стандартного раствора А содержит 0,0001 г сурьмы.

Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают серной кислотой (1:10) до метки и перемешивают.

Раствор готовят непосредственно перед использованием.

1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,00001 г сурьмы.

Раствор В: 10 см3 стандартного раствора Б переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают серной кислотой (1:10) до метки и перемешивают, готовят непосредственно перед использованием.

1 см3 стандартного раствора В содержит 0,000001 г сурьмы.

Никель металлический по ГОСТ 849-70.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Массу навески сплава (табл. 1) помещают в стакан (или колбу) вместимостью 250 — 300 см3, приливают 15 — 20 см3 смеси соляной и азотной кислот и 5 см3 серной кислоты. Стакан накрывают стеклом и растворяют навеску при умеренном нагревании. Раствор выпаривают до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают.

Таблица 1

Массовая доля сурьмы, %	Масса сплава, г	Объем раствора после разбавления, см3	Объем аликвотной части раствора, см3	Масса сплава, соответствующая аликвотной части раствора, г
От 0,0002 до 0,001 Св. 0,001 « 0,0025 » 0,0025 « 0,010»	0,5 0,2 0,25	20 20 50	Весь Весь 10	0,5 0,25 0,05

При массовой доле сурьмы от 0,0002 до 0,0025% к содержимому стакана добавляют 15 см3 соляной кислоты (1:1), осторожно нагревают до растворения солей и охлаждают. Затем приливают порциями 1 — 3 см3 раствора хлористого олова (до полного восстановления железа, исчезновения бурого оттенка раствора), 2 — 4 см3 раствора азотистокислого натрия (до установления неизменяющейся окраски раствора) и, периодически перемешивая раствор, дают ему стоять в течение 3 мин. К раствору приливают 1 см3 насыщенного раствора мочевины, перемешивают и переливают его в делительную воронку вместимостью 250 см3. Затем добавляют 50 — 60 см3 воды (до объема водной фазы 80 — 90 см3), 15 капель (0,5 см3) раствора бриллиантового зеленого, 10 см3 толуола, после чего воронку с содержимым энергично встряхивают 1 мин. Толуольному и водному слоям дают отстояться в течение 0,5 мин, водный слой сливают, а толуольный — отфильтровывают через вату в кювету с толщиной слоя 10 мм, закрывают кювету крышкой и через 30 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при \lambda_{max} = 640 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн от 610 до 700 нм. В качестве раствора сравнения используют толуол. Массу сурьмы находят по градуировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.

При массовой доле сурьмы от 0,0025 до 0,01% к содержимому стакана добавляют 15 см3 соляной кислоты (1:1), осторожно нагревают до растворения солей и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3, добавляют соляной кислоты (1:1) до метки и перемешивают. Аликвотную часть раствора (табл. 1) помещают в стакан, добавляют 4 см3 серной кислоты, 1 — 3 см3 раствора хлористого олова и далее анализ проводят, как указано выше.

2.3.2 Построение градуировочного графика

В шесть стаканов (или колб) вместимостью 250 — 300 см3 помещают по 0,5 г металлического никеля. В пять стаканов (или колб) приливают последовательно 1, 2, 3, 5, 7 см3 стандартного раствора В сурьмы. Шестой стакан (или колба) служит для проведения контрольного опыта. Во все стаканы (или колбы) добавляют по 15 см3 смеси соляной и азотной кислот, по 5 см3 серной кислоты, закрывают стеклами, нагревают до полного растворения навески, выпаривают до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Далее поступают, как указано в п. 2.3.1.

Из значений оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности контрольного опыта. По найденным величинам оптической плотности растворов и соответствующим им значениям концентраций сурьмы строят градуировочный график.

2.4. Обработка результатов

2.4.1 Массовую долю сурьмы (X) в процентах вычисляют по формуле

X = \frac{m}{m_{1}} \cdot 100 ,

где m — масса сурьмы, найденная по градуировочному графику, г;

m_{1} — масса навески сплава, соответствующая аликвотной части раствора, г.

2.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать значений, указанных в табл. 2.

Таблица 2

Массовая доля сурьмы, %	Абсолютные допускаемые расхождения, %
От 0,00020 до 0,00050 Св. 0,0005 « 0,0010 » 0,0010 « 0,0025 » 0,0025 « 0,0050 » 0,0050 « 0,010»	0,00020 0,0003 0,0005 0,0010 0,0020

3. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУРЬМЫ В СПЛАВАХ С МАССОВОЙ ДОЛЕЙ БОЛЕЕ 3% ВОЛЬФРАМА И БОЛЕЕ 3% ТИТАНА

3.1. Сущность метода

Метод основан на реакции взаимодействия аниона сурьмы (SbCl_{6})^{-} с метиленовым голубым в среде 4 М серной и 1 М соляной кислот с образованием комплексного соединения, окрашенного в синий цвет, экстрагируемого хлороформом, или с бриллиантовым зеленым в среде 1 М соляной и 1 М серной кислот с образованием комплексного соединения, окрашенного в сине-зеленый цвет, экстрагируемого толуолом. Максимальное светопоглощение раствора наблюдается при \lambda_{max} = 655 нм или \lambda_{max} = 640 нм соответственно. Сурьму предварительно отделяют от мешающих элементов осаждением в виде сульфида тиоацетамидом в 0,5 н солянокислом растворе в присутствии винной кислоты с использованием в качестве коллектора сульфида ртути.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр, спектрофотоколориметр или фотоэлектроколориметр.

Термометр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:5.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, ГОСТ 11125-78 и разбавленная 1:15.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:4, 1:10.

Смесь азотной и соляной кислот: к 150 см3 соляной кислоты приливают 50 см3 азотной кислоты и перемешивают; и разбавленная 1:1, готовят непосредственно перед использованием.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552-80.

Кислота винная по ГОСТ 5817-77, раствор с массовой концентрацией 50 г/см3 (г/дм3).

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Аммоний роданистый по ГОСТ 19522-74, раствор с массовой концентрацией 5 г/см3 (г/дм3).

Тиоацетамид, раствор с массовой концентрацией 2 г/см3 (г/дм3).

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-75, раствор с массовой концентрацией 10 г/см3 (г/дм3).

Мочевина по ГОСТ 6691-77, насыщенный раствор.

Олово двухлористое по ГОСТ 36-78, раствор с массовой концентрацией 25 г/см3 (г/дм3) в соляной кислоте, разбавленный 1:5.

Гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456-79.

Метиленовый голубой, водный раствор с массовой концентрацией 0,1 г/см3 (г/дм3).

Бриллиантовый зеленый, раствор с массовой концентрацией 0,5 г/см3 (г/дм3): 0,5 г бриллиантового зеленого растворяют в 25 см3 этилового спирта, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

Хлороформ по ГОСТ 20015-74.

Универсальная индикаторная бумага, рН — 1 - 10.

Ртуть (II) азотнокислая по ГОСТ 4520-78, раствор с массовой концентрацией 1 г/см3 (г/дм3): 1 г азотнокислой ртути растворяют в 80 см3 азотной кислоты (1:15). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

Сурьма марок Су00, Су000, Су0000, Су00000 по ГОСТ 1089-73.

Стандартные растворы сурьмы.

Раствор А: 0,10 г металлической сурьмы растворяют в 30 см3 серной кислоты при нагревании и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, содержащую 400 см3 серной кислоты (1:4). Раствор охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 стандартного раствора А содержит 0,0001 г сурьмы.

Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают серной кислотой (1:10) до метки и перемешивают, готовят непосредственно перед использованием.

1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,00001 г сурьмы.

Раствор В: 10 см3 стандартного раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают серной кислотой (1:10) до метки и перемешивают, готовят непосредственно перед использованием.

1 см3 стандартного раствора В содержит 0,000001 г сурьмы.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Массу навески сплава (табл. 3) помещают в стакан (или колбу) вместимостью 250 — 300 см3, приливают 30 см3 смеси соляной и азотной кислот, 5 см3 серной кислоты. Стакан (или колбу) накрывают часовым стеклом и растворяют навеску при умеренном нагревании. Раствор выпаривают до начала выделения паров серной кислоты, охлаждают. К содержимому стакана (или колбы) приливают 50 см3 воды, 20 см3 раствора винной кислоты и нагревают раствор в течение 10 мин до растворения солей. Добавляют 20 — 30 см3 раствора аммиака до получения рН 8 — 9 по универсальному индикатору и нагревают до растворения вольфрамовой кислоты. К раствору приливают соляную кислоту до рН 2 по универсальному индикатору и избыток ее 7,5 см3. Раствор доливают водой приблизительно до 150 см3 и нагревают до начала кипения.

Таблица 3

Массовая доля сурьмы, %	Масса сплава, г
От 0,0005 до 0,004 « 0,004 » 0,008 « 0,008 » 0,01	0,5 0,25 0,20

Осторожно добавляют 1 — 2 г солянокислого гидроксиламина и кипятят раствор до полного восстановления железа (по реакции с роданистым аммонием).

Прибавляют 10 см3 раствора тиоацетамида, выдерживают раствор при температуре 90 — 95 °С в течение 10 мин, затем добавляют 1 см3 раствора азотнокислой ртути и еще 10 см3 раствора тиоацетамида. Раствор с выпавшим осадком сульфидов выдерживают 30 — 40 мин при температуре 85 — 90 °С и оставляют при комнатной температуре. Через 2 ч осадок сульфидов отфильтровывают на 2 фильтра средней плотности (белая лента) и промывают 6 — 7 раз водой. Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют тремя порциями (по 10 — 15 см3) горячей смеси соляной и азотной кислот (1:1), собирая раствор в стакан или колбу, в которых проводилось осаждение сульфидов. Фильтр промывают 3 — 4 раза горячей водой, присоединяя промывную жидкость к основному фильтрату. Далее поступают, как указано в пп. 3.3.2 или 3.3.4.

3.3.2 Определение сурьмы с метиленовым голубым

К фильтрату приливают 6 см3 серной кислоты, накрывают стакан (или колбу) часовым стеклом, выпаривают раствор до появления паров серной кислоты и охлаждают.

К содержимому стакана (или колбы) приливают 6 см3 воды, нагревают до растворения солей и приливают 3 см3 соляной кислоты. Раствор охлаждают, приливают 1 см3 раствора хлористого олова, перемешивают. Затем прибавляют 3 см3 раствора азотистокислого натрия и, периодически перемешивая раствор, дают раствору стоять в течение 3 мин. Приливают 1 см3 раствора мочевины, 1 см3 ортофосфорной кислоты, перемешивают раствор и переносят его в делительную воронку вместимостью 250 см3. К раствору приливают воды до объема 30 см3, 0,5 см3 раствора метиленового голубого, 30 см3 хлороформа, после чего воронку энергично встряхивают 1 мин. Хлороформному и водному слоям дают отстояться в течение 30 с. Хлороформный слой отфильтровывают через вату, переносят в кювету с толщиной слоя 10 мм и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при \lambda_{max} = 655 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн от 610 до 700 нм. В качестве раствора сравнения применяют хлороформ. Массу сурьмы находят по градуировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.

3.3.3 Построение градуировочного графика с метиленовым голубым

В шесть стаканов (или колб) вместимостью 250 — 300 см3 помещают по 0,5 г металлического никеля. В пять стаканов (или колб) приливают последовательно 2, 5, 10, 15, 20 см3 стандартного раствора В сурьмы. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. Во все стаканы или колбы приливают по 30 см3 смеси соляной и азотной кислот, по 5 см3 серной кислоты, накрывают стаканы (или колбы) часовыми стеклами, нагревают до полного растворения никеля, выпаривают до появления паров серной кислоты и охлаждают. К содержимому стаканов (или колб) добавляют по 50 см3 воды, по 20 см3 раствора винной кислоты и нагревают растворы в течение 10 мин. Далее поступают, как указано в пп. 3.3.1, 3.3.2.

Из значений оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.

По найденным величинам оптической плотности и соответствующим им значениям концентраций сурьмы строят градуировочный график.

3.3.4 Определение сурьмы с бриллиантовым зеленым

К фильтрату приливают 5 см3 серной кислоты, накрывают стакан (или колбу) часовым стеклом, выпаривают раствор до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают.

При массовой доле сурьмы от 0,0005 до 0,001% к содержимому стакана добавляют 15 см3 соляной кислоты (1:1), осторожно нагревают до растворения солей и охлаждают. Далее поступают как указано в п. 2.3.1.

При содержании сурьмы от 0,001 до 0,01% к содержимому стакана или колбы добавляют 15 см3 соляной кислоты (1:1), осторожно нагревают до растворения солей и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3, добавляют соляной кислоты (1:1) до метки и перемешивают. Аликвотную часть, равную 10 см3, помещают в стакан или колбу, добавляют 4 см3 серной кислоты и охлаждают. Затем приливают при перемешивании 1 см3 хлористого олова и далее поступают, как указано в п. 2.3.1. Массу сурьмы находят по градуировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.

3.3.5 Построение градуировочного графика с бриллиантовым зеленым

В шесть стаканов (или колб) вместимостью 250 — 300 см3 помещают по 0,5 г металлического никеля. В пять стаканов (или колб) приливают последовательно 1, 2, 3, 5, 7 см3 стандартного раствора В сурьмы. Шестой стакан (или колба) служит для проведения контрольного опыта. Во все стаканы или колбы добавляют по 30 см3 смеси соляной и азотной кислот, по 5 см3 серной кислоты, накрывают стаканы (или колбы) часовыми стеклами, нагревают до полного растворения никеля, выпаривают до появления паров серной кислоты и охлаждают. К содержимому стаканов (или колб) добавляют по 30 см3 воды, 20 см3 раствора винной кислоты и нагревают растворы в течение 10 мин до растворения солей. Далее поступают, как указано в п. 3.3.1.

К фильтратам, полученным после растворения сульфидов ртути и сурьмы, добавляют по 5 см3 серной кислоты, накрывают стаканы или колбы часовыми стеклами, выпаривают растворы до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. К содержимому стаканов или колб добавляют по 15 см3 соляной кислоты (1:1), осторожно нагревают до растворения солей, охлаждают, приливают при перемешивании 1 см3 раствора хлористого олова, 3 см3 раствора азотистокислого натрия и, периодически перемешивая раствор, дают стоять в течение 3 мин. Затем добавляют 1 см3 насыщенного раствора мочевины, перемешивают и переливают раствор в делительную воронку вместимостью 250 см3. В воронку добавляют 50 — 60 см3 воды (до объема водной фазы 80 — 90 см3), 15 капель (0,5 см3) раствора бриллиантового зеленого, 10 см3 толуола, после чего воронку с содержимым энергично встряхивают 1 мин. Толуольному и водному слоям дают отстояться в течение 0,5 мин, водный слой сливают, а толуольный отфильтровывают через вату в кювету с толщиной слоя 10 мм, закрывают кювету крышкой и через 30 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при \lambda_{max} = 640 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн от 610 до 700 нм. В качестве раствора сравнения используют толуол.

Из значений оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности контрольного опыта. По найденным величинам оптической плотности и соответствующим им значениям концентраций сурьмы строят градуировочный график.

3.4. Обработка результатов

3.4.1 Массовую долю сурьмы ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле

X_{1} = \frac{m}{m_{1}} \cdot 100 ,

где m — масса сурьмы, найденная по градуировочному графику, г;

m_{1} — масса навески сплава, г.

3.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать значений, указанных в табл. 4.

Таблица 4

Массовая доля сурьмы, %	Абсолютные допускаемые расхождения, %
От 0,0005 до 0,0010 Св. 0,0010 « 0,0025 » 0,0025 « 0,0050 » 0,0050 « 0,010»	0,0003 0,0005 0,0010 0,0020