Сплавы и лигатуры редких металлов. Спектральный (с индукционной высокочастотной плазмой) метод определения компонентов и примесей в сплавах на основе ниобия

ГОСТ 25278.17-87

Группа В59

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮ3А 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

ОКСТУ 1709

Срок действия с 01.07.88
до 01.07.93*
________________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 2, 1993 год). - Примечание изготовителя базы данных.

     
     
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

_________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 177-88. - Примечание изготовителя базы данных.


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. 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 см.

Стаканы термостойкие вместимостью 100 см.

Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см с делениями.

Колбы мерные вместимостью 50 и 100 см.

Чашки стеклоуглеродные вместимостью 30 см.

Тигли платиновые высокие вместимостью 20 см.

Воронки стеклянные конические.

Кислота серная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1:1, 1:5 и раствор 2 моль/дм.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77.

Смесь кислот (царская водка): к 30 см соляной кислоты добавляют 10 см азотной кислоты.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Аммоний сернокислый по ГОСТ 3969-78.

Натрий гидроокись по ГОСТ 4328-77, раствор 0,1 моль/дм.

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*.
_________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 18300-87. - Примечание изготовителя базы данных.

Фильтры бумажные обеззоленные "белая лента" или "синяя лента".

Алюминий металлический по ГОСТ 11069-74*, марки А-99.
_________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 11069-2001. - Примечание изготовителя базы данных.

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/см вольфрама: 0,5 г металлического вольфрама помещают в стакан вместимостью 100 см, смачивают 3-4 см воды, приливают 5-10 см 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 см и доводят до метки водой.

2.1.2. Стандартный раствор молибдена, содержащий 2,5 мг/см молибдена: 0,25 г металлического молибдена помещают в стакан вместимостью 100 см, смачивают 3-4 см воды, приливают 4-5 см 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 см и доводят до метки водой.

2.1.3. Стандартный раствор циркония, содержащий 1 мг/см циркония: 0,1 г металлического циркония помещают в кварцевый стакан вместимостью 50 см, приливают 5 см 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 см серной кислоты 2 моль/дм, нагревают до растворения солей, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до метки серной кислотой 2 моль/дм

2.1.4. Стандартный раствор тантала (запасной), содержащий 1 мг/см тантала: 0,1 г металлического тантала помещают в стеклоуглеродную чашку, приливают 2 см фтористоводородной кислоты, по каплям азотную кислоту и осторожно нагревают до полного растворения навески. Приливают 6 см серной кислоты, разбавленной 1:1, продолжают нагревание до выделения паров серного ангидрида, охлаждают, обмывают стенки чашки водой, приливают 2 см перекиси водорода, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 100 см, охлаждают и доводят водой до метки.

Раствор тантала (рабочий), содержащий 250 мкг/см тантала: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают пипеткой 25 см запасного раствора, добавляют 1 см перекиси водорода, доводят до метки вод

2.1.5. Стандартный раствор железа (запасной), содержащий 1 мг/см железа: 0,1 г металлического железа растворяют при слабом нагревании в 2 см царской водки, после растворения навески добавляют 10 см воды, кипятят до удаления окислов азота, переводят полученный раствор в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до метки водой.

Раствор железа (рабочий), содержащий 25 мкг/см железа: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают пипеткой 2,5 см запасного раствора и доводят до метки водой

2.1.6. Стандартный раствор алюминия (запасной), содержащий 1 мг/см алюминия: 0,1 г металлического алюминия растворяют при слабом нагревании в 2 см соляной кислоты, после растворения навески добавляют 10 см воды, кипятят и переводят полученный раствор в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до метки водой.

Раствор алюминия (рабочий), содержащий 25 мкг/см алюминия: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают пипеткой 2,5 см запасного раствора и доводят до метки водой

2.1.7. Стандартный раствор кремния (запасной), содержащий 1 мг/см кремния: 1,0121 г кремнекислого натрия растворяют при нагревании в 90 см горячей воды, содержащей 20 капель раствора гидроокиси натрия 0,1 моль/дм. Полученный раствор фильтруют через складчатый фильтр "синяя лента" в мерную колбу вместимостью 100 см, 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 см стандартного раствора кремния, приливают 10 см концентрированной соляной кислоты, перемешивают, выпаривают, добавляют 10 см соляной кислоты и вторично выпаривают досуха.

К сухому остатку приливают 10 см концентрированной соляной кислоты и 100 см 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 см 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 () стандартного раствора кремния в мг/см вычисляют по формуле

,

где - масса осадка до обработки фтористоводородной кислотой, мг;

- масса осадка после обработки фтористоводородной кислотой, мг;

0,4674 - коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;

- объем стандартного раствора, взятый для определения, см.

Раствор кремния (рабочий), содержащий 25 мкг/см кремния: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают пипеткой 2,5 см запасного раствора, доводят до метки водой.

2.1.8. Стандартный раствор титана (запасной), содержащий 1 мг/см титана: 0,1 г металлического титана помещают в коническую колбу вместимостью 100 см, приливают 5 см 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 см воды и снова нагревают до выделения паров серной кислоты. Охлаждают, приливают 50 см воды, нагревают до растворения солей, переводят полученный раствор в мерную колбу вместимостью 100 см, охлаждают, доводят до метки водой.

Раствор титана (рабочий), содержащий 25 мкг/см титана: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают пипеткой 2,5 смзапасного раствора и доводят до метки водой.

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. Приготовление рабочих растворов сравнения

В семь кварцевых стаканов вместимостью 50 см помещают навески металлического ниобия, массы которых указаны в табл.1.

Таблица 1

Во все стаканы добавляют по 0,6 г сернокислого аммония и по 3 см 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 см), 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 см, доводят до метки водой. Концентрации определяемых элементов в рабочих растворах сравнения даны в табл.2.

Таблица 2

3.2. Подготовка проб к анализу

Навеску анализируемой пробы массой 0,25 г помещают в кварцевый стакан вместимостью 50 см, добавляют 0,6 г сернокислого аммония, 3 см 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 см), обмывают часовое стекло водой, переводят полученный раствор из стакана в мерную колбу вместимостью 50 см, 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 дм/мин;

расход охлаждающего аргона 12-20 дм/мин;

расход распыляющего аргона 0,2-0,6 дм/мин;

скорость подачи раствора в плазму 1,8-3,0 см/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

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 () 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 , где - 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;

- концентрация определяемых элементов в растворах 1-6, мкг/см.

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

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 , вычисленного по формуле

,

где - масса навески пробы, г;

- объем раствора пробы, см (50 см).

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