ГОСТ 11739.6-82 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения железа

УДК 669.715:543.06:006.354

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ И ДЕФОРМИРУЕМЫЕ

Методы определения железа

Aluminium casting and deformable alloys. Methods for determination of iron

ОКС.ТУ 1709

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 6 июл»

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения железа (при массовой доле железа от 0,001 до 2 %), атомно-абсорбционный метод (при массовой доле железа от 0,005 До 2,0 %) -

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5512—86.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

• 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

  • 1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ' 25086—87.

  • 1.2. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

  • 1.3. Для контроля правильности результатов анализа одновременно с анализируемыми пробами в тех же условиях анализируют стандартный образец (СО) в двух параллельных навесках (массовая доля железа в стандартном образце и анализируемых пробах не должна отличаться более чем в два раза).

За массовую долю анализируемого компонента в стандартном образце принимают среднее арифметическое значение.

Анализ считают правильным, если массовая доля железа в стандартном образце отличается от аттестованной величины в свидетельстве на СО не более чем на величину допускаемых расхождений для данной массовой доли железа. Если указанное выше соотношение не выполняется, то проведение анализов по данному методу прекращают до выяснения и устранения причин, вызвавших наблюдаемое отклонение.

• 1.4. Контроль правильности результатов анализа проводят с использованием Государственных стандартных образцов состава сплавов алюминиевых по Государственному реестру средств измерений или методом добавок по ГОСТ 25086—87.

• 2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

  • 2.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте, или в растворе гидроокиси натрия, восстановлении трехвалентного железа до двухвалентного солянокислым гидроксиламином, образовании оранжевого комплекса двухвалентного железа с 1, 10-фенантроли-ном при pH 4,5 и последующем измерении оптической плотности раствора при длине волны 510 нм.

• 2.2. Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр

Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, d, 1,19 растворы 1:1, 1:4.

Кислота серная по ГОСТ 4204—77, d 1,84, раствор 1 : 1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461—77, d 1,35—1,40.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78,40 %-ный раствор.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328—77, раствор 200 г/дм³. Раствор готовят и сохраняют в полиэтиленовой посуде.

Аммиак водный по ГОСТ 3760—79, d 0,91, раствор 1:4.

Водорода перекись по ГОСТ 10929—76, 30 %-ный раствор.

Гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456—79, раствор 100 г/дм³.

Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см³ воды при слабом нагревании. Индикаторная бумага конго: фильтры «белая лента» пропитывают раствором конго, высушивают в сушильном шкафу при температуре (110+5) °C, нарезают и хранят в бюксе. Бумага пригодна к применению в течение одного месяца.

1, 10-фенантролин, раствор 2,5 г/дм³: 0,25 г реактива растворяют при слабом нагревании в приблизительно 80 см³ воды и 2 см³ раствора соляной кислоты 1:1. После охлаждения раствор разбавляют до объема 100 см³.

Раствор можно готовить и из хлористоводородного 1, 10-фенан-тролина, в этом случае при растворении реактива соляную кислоту не добавляют.

Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199—78.

Кислота уксусная по ГОСТ 61—75, d 1,05.

Буферный раствор (pH 4,5) :272 г уксуснокислого натрия растворяют в 500 см³ воды, добавляют 240 см³ уксусной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³, доливают водой до метки и перемешивают.

Свинец в виде проволоки или ленты с содержанием железа не более 0,001 % по ГОСТ 3778—77.

Железо реактивное (восстановленное).

Стандартные растворы железа

Раствор А: 0,1 г железа помещают в стакан вместимостью 250 см³, приливают 50 см³ раствора соляной кислоты 1:1, накрывают часовым стеклом и растворяют при нагревании, добавляя по каплям 0,5 см³ перекиси водорода. После растворения раствор кипятят в течение 3—5 мин до полного удаления избытка перекиси водорода, охлаждают до комнатной температуры, ополаскивают водой часовое стекло в стакан, в котором проводили растворение, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см³ раствора А содержит 0,0001 г железа.

Раствор Б: 25 см³ раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 250 см³ приливают 10 см³ раствора соляной кислоты 1:1, доливают водой до метки и перемешивают. Раствор готовят перед употреблением.

1 см³ раствора Б содержит 0,00001 г железа.

• 2.3. Подготовка к анализу

Перед проведением анализа стружку пробы отмагничивают.

• 2.4. Проведение анализа

  • 2.4.1. Растворение навески пробы массой 1 г при массовой доле железа менее 0,4 % и 0,5 г при массовой доле железа 0,4 % и более, а также в зависимости от массовой доли кремния в пробе проводят одним из следующих способов.

    • 2.4.1.1. При массовой доле кремния до 2 %

Навеску помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³, приливают 30 см³ раствора соляной кислоты 1:1 и накрывают колбу часовым стеклом или воронкой. После окончания бурной реакции добавляют 1 см³ раствора перекиси водорода, нагревают и кипятят до растворения навески, затем обмывают стекло и стенки колбы водой. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 250 см³, доливают водой до метки и перемешивают. Если раствор непрозрачный, то перед отбором аликвотной части его фильтруют через сухой плотный фильтр («синяя лента») в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.

• 2.4.1.2. При массовой доле кремния свыше 2 %

Навеску помещают в серебряную, никелевую чашку или в теф-тоновый стакан, приливают приблизительно 5 см³ воды, затем при эхлаждении небольшими порциями 20 см³ раствора гидроокиси натрия. В процессе растворения чашку или стакан прикрывают крышкой. После прекращения бурной реакции раствор осторожно нагревают до просветления и добавляют несколько капель перекиси водорода. По растворении пробы крышку и стенки чашки или стакана ополаскивают примерно 20 см³ воды, раствор упаривают до сиропообразного состояния, остаток при нагревании растворяют в 30 см³ воды, охлаждают и переносят в низкий стакан вместимостью 400 см³, содержащий 20 см³ раствора серной кислоты, и кипятят в течение 5 мин до просветления. Полученный раствор, если он не прозрачен, фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в стакан или коническую колб.у вместимостью 250 см³ (основной раствор).

• 2.4.2. Осадок на фильтре промывают шесть раз горячей водой порциями по 15—20 см³. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, подсушивают, озоляют и прокаливают при температуре 500—600 °C. После охлаждения к остатку добавляют четыре капли серной кислоты в зависимости от массовой доли кремния, 5—10 см³ фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до просветления раствора. Содержимое тигля выпаривают досуха, затем прокаливают при температуре 500—600°C. Тигель с остатком охлаждают, добавляют 3—5 см³ раствора соляной кислоты 1:4 и растворяют остаток при нагревании: полученный раствор присоединяют к основному раствору. Если все же раствор содержит нерастворимый в соляной кислоте остаток, то его фильтруют через плотный фильтр («синяя лента») небольшого размера. Фильтр 3—4 раза промывают горячей водой.

• 2.4.3. Раствор комнатной температуры, полученный одним из вышеуказанных способов, при массовой доле железа до 0,01 % фотометрируют из всей навески в мерной колбе вместимостью 100 см³; при массовой доле железа свыше 0,01 % переносят в мерную колбу согласно табл. 1, доводят водой до метки и перемешивают.

Таблица 1

• 2.4.4. При массовой доле меди свыше 0,5 % ее отделяют. Для этого аликвотную часть раствора согласно табл. 1 помещают в стакан вместимостью 100 см³ и разбавляют водой до объема 30 см³. В раствор опускают свинцовую проволоку или ленту и кипятят при слабом нагревании в течение 5—8 мин. Свинцовую проволоку или ленту удаляют из раствора, промывают водой, раствор охлаждают, фильтруют через фильтр средной плотности («белая лента») в мерную колбу вместимостью 100 см³, стакан и фильтр промывают водой. Объем раствора в колбе должен быть приблизительно 50 см³.

• 2.4.5. К аликвотной части раствора (табл. 1) в мерной колбе вместимостью 100 см³ приливают 5 см³ раствора солянокислого гидроксиламина, помещают бумагу конго. Затем добавляют по каплям при перемешивании раствор аммиака до появления красносиреневого цвета бумаги конго и легкой мути, которую растворяют несколькими каплями соляной кислоты Г.4 (при этом цвет бумаги конго становится сине-сиреневым), приливают 10 см³ раствора 1, 10-фенантролина и 15 см³ буферного раствора. Если массовая доля цинка и никеля превышает 5%, то вместо 10 см³ приливают 20 см’ раствора 1, 10-фенантролнна. Раствор доливают водой до метки и перемешивают.

• 2.4.6. Оптическую плотность раствора измеряют через 20 мин при длине волны 510 нм, в кювете толщиной слоя 50 мм при массовой доле железа от 0,0001 до 0,1 % и 20 мм при массовой доле железа свыше 0,1 %.

• 2.4.7. Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта, который готовят по п. 2.4.1 со всеми используемыми в анализе реактивами (нейтрализацию проводят по бумаге конго).

• 2.4.8. Массовую долю железа рассчитывают по градуировочному графику.

  • 2.4.8.1. Для построения градуировочного графика в шесть из семи мерных колб вместимостью по 100 см³ отмеряют 1,0; 2,0; 5,0; 10.0; 15,0 и 20,0 см³ стандартного раствора Б, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0.00005, 0,0001; 0.00015 и 0.0002 г железа. В первую и вторую колбы добавляют по 3,0 см³ раствора соляной кислоты 1:1, в третью — 2,5 см³, четвертую— 1,5 см³, пятую— 1,0 см³, в шестую — раствор соляной кислоты не добавляют.

Растворы в колбах доливают водой приблизительно до 50 см³ и далее поступают по п. 2.4.1. Раствор седьмой колбы, содержащий 3 см³ раствора соляной кислоты 1:1, не содержащий железа, служит раствором контрольного опыта при построении градуировочного графика.

По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам железа строят градуировочный график.

• 2.5. Обработка результатов

  • 2.5.1. Массовую долю железа (X]) в процентах вычисляют по формуле

где т — масса железа в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;

• V — объем раствора пробы, см³;

• V_I — объем аликвотной части раствора пробы, см³;

mi — масса навески пробы или масса навески в соответствующей аликвотной части раствора пробы, г.

• 2.5.2. Расхождения результатов двух параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 2.

Таблица 2

3. АТОМНО абсорбционный метод

• 3.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте в присутствии перекиси водорода и последующем измерении атомной абсорбции железа при длине волны 248,3 нм в пламени ацетилен — воздух.

• 3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Атомно-абсорбционный спектрометр с источником излучения для железа.

Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, d 1,19, раствор 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461—77, d 1,35—1,40.

Кислота серная по ГОСТ 4204—77, d 1,84, раствор 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78, 40 %-ный

раствор.

Водорода перекись по ГОСТ 10929—74.

Алюминий по ГОСТ 11069—74. марка А999.

Никель хлористый по ГОСТ 4038—79, раствор 2 г/дм³.

г'аствор алюминия. 20 г/дм³: 10 г алюминия помещают в стакан вместимостью 600 см³, добавляют 300 см³ раствора соляной кислоты и растворяют пои нагревании, добавляя 1 см³ раствора хлористого никеля. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают водой до метки и перемешивают.

Железо реактивное (восстановленное). Стандартные растворы железа по п. 2.2.

• 3.3. Подготовка к анализу

Перед проведением анализа стружку пробы отмагничивают.

• 3.4. Проведение анализа

• 3.4.1. Навеску пробы массой 1 г помещают в стакан вместимостью 250 см3 и приливают по частям 30 см³ раствора соляной кислоты. При необходимости для ускорения растворения добавляют 0,5 см³ раствора хлористого никеля. Стакан накрывают часовым стеклом. После прекращения бурной реакции раствор осторожно нагревают п добавляют несколько капель раствора перекиси водорода. После растворения избыток перекиси водорода удаляют кипячением, часовое стекло и стенки стакана ополаскивают водой.

Если раствор не прозрачен, то его фильтруют через -плотный фильтр («синяя лента») в стакан вместимостью 250 см³. Осадок на фильтре 6—8 раз промывают горячей водой, собирая промывные воды в тот же стакан.

При массовой доле кремния свыше 1 % фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, избегая воспламенения, затем прокаливают при температуре 500—600 °C. После охлаждения к остатку добавляют четыре капли раствора серной кислоты, в зависимости от содержания кремния — 5—10 см³ раствора фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до просветления раствора. Раствор выпаривают досуха, затем прокаливают при температуре 500—600 °C в течение 3—5 мин. После охлаждения остаток растворяют при нагревании в 1—2 см³ раствора соляной кислоты и 2—3 см³ воды, при необходимости фильтруют и присоединяют к основному фильтрату.

Полученный раствор при необходимости упаривают, охлаждают, перенося г в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают водой до метки и перемешивают.

В зависимости от массовой доли железа отбирают аликвотную часть раствора согласно табл. 3, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 10 см³ раствора соляной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.

Таблица 3

Измеряют атомную абсорбцию железа в растворе пробы, растворе контрольного опыта и в растворах для построения градуировочного графика при длине волны 248,3 нм в пламени ацетилен — воздух.

Концентрацию железа в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.

• 3.4.2. Раствор контрольного опыта готовят согласно п. 3.4.1, используя вместо навески пробы навеску алюминия.

• 3.4.3. Построение градуировочного графика

• 3.4.3.1. При массовой доле железа от 0,005 до 0,05 %.

В семь мерных колб вместимостью по 100 см³ отмеряют по 50 см³ раствора алюминия, в шесть из них приливают 5,0 см³ стандартного раствора Б и затем в пять— 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см³ стандартного раствора А, что соответствует 0,00005; 0,00015; 0,00025s 0,00035; 0,00045 г железа.

• 3.4.3.2. При массовой доле железа свыше 0,05 до 0,5 %

В семь мерных колб вместимостью по 100 см³ отмеряют по 5 см³ раствора алюминия, по 10 см³ раствора соляной кислоты, затем в шесть из них приливают 0,5; 1,0; 2,0; 3,0.; 4,0 и 5,0 см³ стандартного раствора А, что соответствует 0,00005; 0,0001; 0,0002;

0,0003; 0,0004; 0,0005 г железа.

• 3.4.3.3. При массовой доле железа свыше 0,5 %

В шесть мерных колб вместимостью по 100 см³ отмеряют по 2,5 см³ раствора алюминия, по 10 см³ раствора соляной кислоты, затем в пять из них приливают 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см³ стандартного раствора А, что соответствует 0,0002; 0,0004; 0,0006; 0,0008 и 0,001 г железа.

• 3.4.4. Затем растворы в колбах доливают водой до метки, перемешивают и измеряют атомную абсорбцию железа согласно п. 3.4.1. В качестве контрольных растворов используют растворы, в которые не введено железо. По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им концентрациям железа строят градуировочный график.

Концентрацию железа в растворе пробы контрольного опыта определяют по градуировочному графику.

• 3.5. Обработка результатов

3.5.1. Массовую долю железа (Х₂) в процентах вычисляют по формуле

^(C,^^C,>)U -400,

'"1

где Ci — концентрация железа в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см³;

С₂—концентрация железа в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см³;

V — объем конечного раствора пробы, см³;

т.\ — масса навески пробы или масса навески в соответствующей аликвотной части раствора пробы, г.

• 3.5.2. Расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 2.

Разд. 1—3 (Измененная редакция, Изм. № 1).

44