| Утвержден и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 29 октября 1987 г. N 4091 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СПЛАВЫ И ЛИГАТУРЫ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ СПЕКТРАЛЬНЫЙ (С ИНДУКЦИОННОЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЛАЗМОЙ) МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ И ПРИМЕСЕЙ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИОБИЯ Alloys
and foundry alloys of rare metals. Spectral (with
induction high-frequency plasma) method for determination of elements and impurities in alloys on the base of niobium ГОСТ 25278.17-87 Группа В59 ОКСТУ 1709 Срок действия с 1 июля 1988 года до 1 июля 1993 года ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ДАННЫЕ 1. Разработан и внесен Министерством
цветной металлургии СССР. Исполнители: Е.Г. Намврина,
В.Г. Мискарьянц, В.П. Балуда,
В.В. Смирнов. 2. Утвержден и введен в действие
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29 октября 1987
г. N 4091. 3. Срок проверки - 1993 г. Периодичность
проверки - 5 лет. 4. Введен впервые. 5. Ссылочные нормативно-технические
документы ──────────────────────────────────────────┬─────────────────────── Обозначение НТД, на который дана ссылка │ Номер раздела, пункта ──────────────────────────────────────────┼─────────────────────── ГОСТ 177-77Е │2 ГОСТ 3118-77 │2 ГОСТ 3760-79 │2 ГОСТ 3769-78 │2 ГОСТ 4204-77 │2 ГОСТ 4239-77 │2 ГОСТ 4328-77 │2 ГОСТ 4461-77 │2 ГОСТ 10484-78 │2 ГОСТ 10157-79 │2 ГОСТ 11069-74 │2 ГОСТ 18300-72 │2 ГОСТ 26473.0-85 │1.1 Настоящий стандарт
устанавливает спектральный (с индукционной высокочастотной плазмой) метод
определения вольфрама (от 3 до 15%), молибдена (от 1 до 6%), циркония (от 0,3
до 3%), тантала (от 0,05 до 0,5%), алюминия (от 0,005 до 0,05%), кремния (от
0,005 до 0,5%), железа (от 0,005 до 0,05%) и титана (от 0,005 до 0,05%) в
сплавах (лигатурах) на основе ниобия. Метод основан на зависимости
интенсивности аналитической линии определяемого элемента от его концентрации в
растворе анализируемой пробы, распыляемом в аргоновую плазму индукционного
высокочастотного разряда. 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ 1.1. Общие требования к методам анализа и
требования безопасности - по ГОСТ 26473.0-85. 2. АППАРАТУРА,
РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ Спектрально-аналитический комплекс,
состоящий из высокочастотного генератора (27,12 МГц) с максимальной мощностью
не менее 1,5 кВт, плазменной горелки с распылительной системой, квантометра (полихроматора) и
монохроматора с обратной линейной дисперсией не хуже 0,5 нм/мм,
с фотоэлектрической регистрацией интенсивности излучения, управляющей ЭВМ,
дисплея и печатающего устройства или спектрально-аналитический комплекс
аналогичного типа. Аргон по ГОСТ 10157-79. Весы аналитические. Весы технические. Плитка электрическая. Стаканы кварцевые лабораторные
вместимостью 50 см3. Стаканы термостойкие вместимостью 100
см3. Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см3 с
делениями. Колбы мерные вместимостью 50 и 100 см3. Чашки стеклоуглеродные
вместимостью 30 см3. Тигли платиновые высокие вместимостью 20
см3. Воронки стеклянные конические. Кислота серная по ГОСТ 3118-77,
разбавленная 1:1, 1:5 и раствор 2 моль/дм3. Кислота азотная по ГОСТ 4461-77. Кислота соляная по ГОСТ 3118-77. Смесь кислот (царская водка): к 30 см3
соляной кислоты добавляют 10 см3 азотной кислоты. Аммиак водный по ГОСТ 3760-79. Аммоний сернокислый по ГОСТ 3969-78. Натрий гидроокись по ГОСТ 4328-77,
раствор 0,1 моль/дм3. Водорода перекись по ГОСТ 10929-76. Кислота фтористоводородная по ГОСТ
10484-78. Натрий кремнекислый мета, 9-водный по
ГОСТ 4239-77. Спирт этиловый ректификованный
технический по ГОСТ 18300-72. Фильтры бумажные обеззоленные
"белая лента" или "синяя лента". Алюминий металлический по ГОСТ 11069-74,
марки А-99. Вольфрам металлический в виде порошка или
мелкой стружки, содержащий не менее 99,9% вольфрама. Железо восстановленное в виде порошка, содержащее не менее 99,9% железа. Молибден металлический в виде порошка или
мелкой стружки, содержащий не менее 99,9% молибдена. Ниобий металлический в виде порошка или
мелкой стружки, содержащий не менее 99,9% ниобия. Цирконий металлический в виде стружки,
содержащий не менее 99,9% циркония. Титан металлический в виде стружки,
содержащий не менее 99,9% титана. Тантал металлический в виде порошка или
мелкой стружки, содержащий не менее 99,9% тантала. 2.1. Приготовление стандартных растворов 2.1.1. Стандартный раствор вольфрама,
содержащий 5 мг/см3 вольфрама: 0,5 г металлического вольфрама помещают в стакан
вместимостью 100 см3, смачивают 3 - 4 см3 воды, приливают 5 - 10 см3 перекиси
водорода и растворяют при слабом нагревании на электроплитке, закрыв стакан
часовым стеклом. После растворения навески полученный раствор охлаждают,
переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки водой. 2.1.2. Стандартный раствор молибдена,
содержащий 2,5 мг/см3 молибдена: 0,25 г металлического молибдена помещают в
стакан вместимостью 100 см3, смачивают 3 - 4 см3 воды, приливают 4 - 5 см3
перекиси водорода и растворяют при слабом нагревании на электроплитке, закрыв
стакан часовым стеклом. После растворения навески полученный раствор охлаждают,
переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки водой. 2.1.3. Стандартный раствор циркония,
содержащий 1 мг/см3 циркония: 0,1 г металлического циркония помещают в
кварцевый стакан вместимостью 50 см3, приливают 5 см3 серной кислоты,
разбавленной 1:1, и растворяют при сильном нагревании при 350 - 400 °С на электроплитке, закрыв стакан часовым стеклом. После
полного растворения циркония стакан охлаждают, приливают 10 - 15 см3 серной
кислоты 2 моль/дм3, нагревают до растворения солей, переводят в мерную колбу
вместимостью 100 см3, доводят до метки серной кислотой 2 моль/дм3. 2.1.4. Стандартный раствор тантала
(запасной), содержащий 1 мг/см3 тантала: 0,1 г металлического тантала помещают
в стеклоуглеродную чашку, приливают 2 см3
фтористоводородной кислоты, по каплям азотную кислоту и осторожно нагревают до
полного растворения навески. Приливают 6 см3 серной кислоты, разбавленной 1:1,
продолжают нагревание до выделения паров серного ангидрида, охлаждают, обмывают
стенки чашки водой, приливают 2 см3 перекиси водорода, переводят раствор в
мерную колбу вместимостью 100 см3, охлаждают и доводят водой до метки. Раствор тантала (рабочий), содержащий 250
мкг/см3 тантала: в мерную колбу вместимостью 100 см3 отбирают пипеткой 25 см3
запасного раствора, добавляют 1 см3 перекиси водорода, доводят до метки водой. 2.1.5. Стандартный раствор железа
(запасной), содержащий 1 мг/см3 железа: 0,1 г металлического железа растворяют
при слабом нагревании в 2 см3 царской водки, после растворения навески
добавляют 10 см3 воды, кипятят до удаления окислов азота, переводят полученный
раствор в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой. Раствор железа (рабочий), содержащий 25
мкг/см3 железа: в мерную колбу вместимостью 100 см3 отбирают пипеткой 2,5 см3
запасного раствора и доводят до метки водой. 2.1.6. Стандартный раствор алюминия
(запасной), содержащий 1 мг/см3 алюминия: 0,1 г металлического алюминия
растворяют при слабом нагревании в 2 см3 соляной кислоты, после растворения
навески добавляют 10 см3 воды, кипятят и переводят полученный раствор в мерную
колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой. Раствор алюминия (рабочий), содержащий 25
мкг/см3 алюминия: в мерную колбу вместимостью 100 см3 отбирают пипеткой 2,5 см3
запасного раствора и доводят до метки водой. 2.1.7. Стандартный раствор кремния
(запасной), содержащий 1 мг/см3 кремния: 1,0121 г кремнекислого натрия
растворяют при нагревании в 90 см3 горячей воды, содержащей 20 капель раствора
гидроокиси натрия 0,1 моль/дм3. Полученный раствор фильтруют через складчатый
фильтр "синяя лента" в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют
водой до метки, перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде. Точную массовую концентрацию кремния
устанавливают гравиметрическим методом. Для этого в фарфоровую чашку отбирают
пипеткой 10 см3 стандартного раствора кремния, приливают 10 см3
концентрированной соляной кислоты, перемешивают, выпаривают, добавляют 10 см3
соляной кислоты и вторично выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 10 см3
концентрированной соляной кислоты и 100 см3 горячей воды, перемешивают и
оставляют для коагуляции осадка. Осадок отфильтровывают на фильтр "белая
лента" с фильтробумажной массой и промывают
несколько раз горячим раствором соляной кислоты, разбавленной 1:99. Фильтр с осадком помещают в платиновый
тигель, подсушивают, озоляют и прокаливают в муфельной
печи при 700 - 800 °С в течение 1 - 1,5 ч. Тигель с
осадком охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, взвешивают. К осадку в
тигле добавляют из полиэтиленовой пипетки 5 см3 фтористоводородной кислоты,
несколько капель концентрированной серной кислоты и нагревают до прекращения
выделения паров серной кислоты. Тигель с осадком вновь прокаливают в муфельной
печи в течение 10 - 15 мин, охлаждают и взвешивают. Концентрацию (С) стандартного раствора
кремния в мг/см3 вычисляют по формуле
где m - масса осадка до обработки
фтористоводородной кислотой, мг;
0,4674 - коэффициент пересчета двуокиси
кремния на кремний; V - объем стандартного раствора, взятый
для определения, см3. Раствор кремния (рабочий), содержащий 25
мкг/см3 кремния: в мерную колбу вместимостью 100 см3 отбирают пипеткой 2,5 см3
запасного раствора, доводят до метки водой. 2.1.8. Стандартный раствор титана (запасной),
содержащий 1 мг/см3 титана: 0,1 г металлического титана помещают в коническую
колбу вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 серной кислоты, разбавленной 1:5, и
растворяют при слабом нагревании. После растворения навески приливают по каплям
концентрированную азотную кислоту до обесцвечивания раствора и продолжают
нагревание до выделения паров серной кислоты, охлаждают, добавляют 2 - 3 см3
воды и снова нагревают до выделения паров серной кислоты. Охлаждают, приливают
50 см3 воды, нагревают до растворения солей, переводят полученный раствор в
мерную колбу вместимостью 100 см3, охлаждают, доводят до метки водой. Раствор титана (рабочий), содержащий 25
мкг/см3 титана: в мерную колбу вместимостью 100 см3 отбирают пипеткой 2,5 см3
запасного раствора и доводят до метки водой. 3. ПРОВЕДЕНИЕ
АНАЛИЗА 3.1. Приготовление рабочих растворов
сравнения В семь кварцевых стаканов вместимостью 50
см3 помещают навески металлического ниобия, массы которых указаны в табл. 1. Таблица 1 ───────────┬────────────────┬───────────────────────────────────── Номер │ Масса навески │ Объем вводимого рабочего раствора раствора │ металлического │ элемента, см3 сравнения │ ниобия, г ├────┬────┬────┬───┬────┬────┬───┬──── │ │ W │ Мо │ Zr │Та │ Fe │ Аl │Si │ Ti ───────────┼────────────────┼────┼────┼────┼───┼────┼────┼───┼──── 0 │0,25 │- │- │- │- │- │- │- │- 1 │0,25 │- │- │- │0,5│0,5 │0,5 │0,5│0,5 2 │0,25 │- │- │- │2,0│2,0 │2,0 │2,0│2,0 3 │0,25 │- │- │- │5,0│5,0 │5,0 │5,0│5,0 4 │0,24 │1,5 │1,0 │1,0 │- │- │- │- │- 5 │0,22 │4,0 │3,0 │4,5 │- │- │- │- │- 6 │0,19 │7,5 │6,0 │7,5 │- │- │- │- │- Во все стаканы добавляют по 0,6 г
сернокислого аммония и по 3 см3 концентрированной серной кислоты, накрывают
часовыми стеклами и растворяют ниобий при сильном нагревании на электроплитке.
После полного растворения навесок растворы охлаждают, добавляют по 10 - 15
капель перекиси водорода (1 - 1,5 см3), обмывают часовое стекло водой и
добавляют различные объемы рабочих растворов определяемых элементов (см. табл.
1). Полученные растворы переводят из стаканов
в мерные колбы вместимостью 50 см3, доводят до метки водой. Концентрации
определяемых элементов в рабочих растворах сравнения даны в табл. 2. Таблица 2 ─────────┬──────────────────────────────────────────────────────── Номер │ Концентрация определяемых элементов в рабочих раствора │ растворах сравнения, мкг/см3 сравнения├──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬─────── │ W │ Мо │ Zr │ Та │ Fe │ Аl │ Si │ Ti ─────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────── 0 │- │- │- │- │- │- │- │- 1 │- │- │- │2,5 │0,25 │0,25 │0,25 │0,25 2 │- │- │- │10,0 │1,0 │1,0 │1,0 │1,0 3 │- │- │- │25,0 │2,5 │2,5 │2,5 │2,5 4 │150 │50 │20 │- │- │- │- │- 5 │400 │150 │90 │- │- │- │- │- 6 │750 │300 │150 │- │- │- │- │- 3.2. Подготовка проб к анализу Навеску анализируемой пробы массой 0,25 г
помещают в кварцевый стакан вместимостью 50 см3, добавляют 0,6 г сернокислого
аммония, 3 см3 концентрированной серной кислоты, накрывают стакан часовым
стеклом и растворяют навеску при сильном нагревании на электроплитке. После
полного растворения раствор охлаждают, добавляют 10 - 15 капель перекиси
водорода (1 - 1,5 см3), обмывают часовое стекло водой, переводят полученный
раствор из стакана в мерную колбу вместимостью 50 см3, доводят до метки водой. 3.3. Проведение анализа Спектрально-аналитический комплекс
подготавливают к работе согласно рабочей инструкции и в соответствии с
инструкцией выполняют операции, указанные в пп. 3.3.1
- 3.3.8. 3.3.1. Устанавливают параметры плазмы как
источника возбуждения спектров: мощность, подводимую к плазме, 0,8 - 1,4
кВт; расход плазмообразующего аргона 0,2 - 0,8
дм3/мин; расход охлаждающего аргона 12 - 20
дм3/мин; расход распыляющего аргона 0,2 - 0,6
дм3/мин; скорость подачи раствора в плазму 1,8 -
3,0 см3/мин. 3.3.2. Включают плазму, корректируют
параметры (п. 3.3.1), выполняют юстировку оптических приборов (полихроматора и монохроматора). 3.3.3. Вводят в память ЭВМ информацию (п.
3.3.4), присваивая ей выбранный код. 3.3.4. Информация, вводимая в ЭВМ: время интегрирования 10 с; способ измерения аналитического сигнала: полихроматор - интегрирование, монохроматор - интегрирование
интенсивности пика в максимуме после предварительного поиска его при
сканировании в окрестности аналитической линии. Допускается применять другие
способы измерения. Длины волн аналитических линий приведены
в табл. 3. Таблица 3 ─────────────────────────────────┬──────────────────────────────── Определяемый элемент │ Длина волны, нм ─────────────────────────────────┼──────────────────────────────── Вольфрам │216,64 Молибден │202,03 Цирконий │339,19 Тантал │233,20 Железо │238,21 Алюминий │237,34 Кремний │251,61 Титан │334,94 Допускается использовать волны другой
длины, свободные от спектральных помех, обусловленные составом анализируемого
сплава. 3.3.5. Переключатели
напряжения на ФЭУ, соответствующие аналитическим линиям определяемых на поли- и
монохроматоре элементов, устанавливают в позицию, обеспечивающую превышение
значения аналитического сигнала над фоном для раствора сравнения 1 не менее 20,
а для раствора сравнения 4 - не менее 50 относительных единиц и значение
относительного стандартного отклонения (Sr) трех
параллельных измерений не более 3%. С помощью программы учета взаимного влияния
элементов рассчитывают поправочные коэффициенты для внесения поправок в
результаты анализа. 3.3.6. Последовательно вводят в плазму
растворы сравнения: 0, 1 - 3 и 4 - 6. С помощью специальной программы методом
наименьших квадратов получают коэффициенты полиномов (первой или второй
степени), аппроксимирующих градуировочные
характеристики для каждого из определяемых элементов, и запоминают их с
использованием долговременной памяти ЭВМ. Градуировочные характеристики получают в координатах I-С, где I - интенсивность
аналитических линий определяемых элементов (растворы 1 - 6) за вычетом
интенсивности излучения спектра плазмы на длинах волн аналитических линий
определяемых элементов для раствора 0, не содержащего этих элементов; С - концентрация определяемых элементов в
растворах 1 - 6, мкг/см3. 3.3.7. Для учета влияния переменных
количеств циркония в растворах проб на аналитический сигнал алюминия на
указанной в табл. 3 длине волны распыляют в плазму растворы с различной
концентрацией циркония (табл. 4). Таблица 4 ──────────────────────────┬─────────────────────────────────────── N раствора │ Концентрация циркония, мкг/см3 ──────────────────────────┼─────────────────────────────────────── 1 │20 2 │90 3 │150 3.3.8. Растворы анализируемых проб
последовательно вводят в плазму и измеряют интенсивности аналитических линий
определяемых элементов и фона. В соответствии с программой для каждого раствора
выполняют по три измерения и вычисляют среднее арифметическое значение, которое
является результатом единичного определения. После введения и измерения 4 - 5
растворов проб повторяют измерения растворов 1 и 4. Полученные значения не
должны отличаться более чем на 1% от первоначальных
(п. 3.3.6). В противном случае распыляют в плазму растворы сравнения 0, 3 и 6 и
получают с помощью специальной программы коэффициенты, учитывающие дрейф градуировочных характеристик для каждого определяемого
элемента. После этого продолжают анализ. 4. ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ 4.1. С помощью специальной программы на
экране дисплея или в виде распечатки получают символы определяемых элементов,
аналитические сигналы и соответствующие им массовые доли (в процентах)
определяемых элементов в пробах. В программе предусмотрено внесение
поправок, полученных при измерении раствора 0, при учете влияния переменных
количеств циркония, а также фактора разбавления D, вычисленного по формуле
где m - масса навески пробы, г; V - объем раствора пробы, см3 (V = 50
см3). 4.2. Расхождения между результатами двух
параллельных определений (п. 3.3.8) и результатами двух анализов не должны
превышать значений допускаемых расхождений, приведенных в табл. 5. Таблица 5 ───────────────────────┬────────────────────┬───────────────────── Определяемый элемент │ Массовая доля, % │ Допускаемые │ │ расхождения, % ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Вольфрам │3,00 │0,25 │15,00 │1,25 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Молибден │1,0 │0,1 │6,0 │0,5 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Цирконий │0,30 │0,05 │3,0 │0,3 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Тантал │0,05 │0,01 │0,5 │0,1 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Алюминий │0,005 │0,001 │0,05 │0,01 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Кремний │0,005 │0,001 │0,05 │0,01 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Железо │0,005 │0,001 │0,05 │0,01 ───────────────────────┼────────────────────┼───────────────────── Титан │0,005 │0,001 │0,05 │0,01 |
,
- масса
осадка после обработки фтористоводородной кислотой, мг;
,