Бронзы жаропрочные. Методы определения циркония

ГОСТ 23859.8-79

Группа В59

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

БРОНЗЫ ЖАРОПРОЧНЫЕ

Метод определения циркония

Bronze fire-resistance. Methods for the determination of zirconium

ОКСТУ 1709

Дата введения 1981-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 16 октября 1979 года N 3937 срок введения установлен с 01.01.81

Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, утвержденными в июне 1985 года, марте 1990 года (ИУС 9-85, 7-90).


Настоящий стандарт устанавливает фотометрические методы определения циркония (при массовой доле циркония от 0,005 до 0,3%) в жаропрочных медных сплавах.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
 

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа - по ГОСТ 25086-87 с дополнением по ГОСТ 23859.1-79, разд.1.

(Измененная редакция, Изм. N 2).
 

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ АРСЕНАЗО III В 8 М СОЛЯНОЙ КИСЛОТЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ 20% АЦЕТОНА (при массовой доле циркония от 0,005 до 0,3%)

2.1. Сущность метода

Метод основан на образовании цирконием окрашенного комплекса с арсеназо III в 8 М соляной кислоте, содержащей 25% ацетона, и измерении оптической плотности раствора.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и 2 и 8 М растворы.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная (плавиковая кислота) по ГОСТ 10484-78.

Арсеназо III, водный раствор 4 г/дм.

Ацетон по ГОСТ 2603-79.

Цирконий металлический (йодидный).

Циркония хлорокись.

Стандартные растворы циркония.

Раствор А. 0,1 г металлического циркония помещают в платиновую чашку, приливают 10 см концентрированной серной кислоты, 1 см фтористоводородной кислоты и нагревают до растворения. Раствор упаривают до начала появления белого дыма серной кислоты. По охлаждении стенки чашки ополаскивают водой, раствор перемешивают и снова упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты. По охлаждении к остатку прибавляют 25 см воды, нагревают до получения прозрачного раствора, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см раствора А содержит 0,001 г циркония.

Раствор Б. 5 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки 2 М соляной кислотой и перемешивают. Раствор Б готовят в день применения. 1 см раствора содержит 0,00005 г циркония.

Стандартные растворы циркония из хлорокиси циркония.

Раствор А. 3,5 г хлорокиси циркония ZrOCl·8HO помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм, растворяют в 2 М соляной кислоте, до метки доводят этой же кислотой. Содержание циркония в растворе устанавливают гравиметрическим методом в виде двуокиси циркония.

Раствор Б. 5 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки 2 М соляной кислотой и перемешивают. 1 см раствора Б содержит 0,00005 г

циркония.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску бронзы массой 0,1 г помещают в платиновую или фторопластовую чашку, прибавляют 1 см фтористоводородной кислоты и 5 см азотной кислоты. После прекращения бурной реакции реакционную смесь нагревают до полного растворения навески. К полученному раствору добавляют 2 см серной кислоты, разбавленной 1:1, и упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты. После охлаждения ополаскивают стенки чашки водой и снова упаривают до выделения белого дыма серной кислоты.

Если массовая доля циркония в бронзе выше 0,02%, то остаток растворяют в 8 М соляной кислоте, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см, доливают до метки этой же кислотой и перемешивают. Аликвотную часть (см. таблицу) помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, в которую предварительно добавляют концентрированную кислоту в количестве, указанном в таблице. Прибавление концентрированной соляной кислоты необходимо для того, чтобы общая концентрация соляной кислоты (с учетом содержащейся во взятой аликвотной части) в конечном объеме была равной 8 М. Затем добавляют 10 см ацетона, 1 см раствора арсеназо III, доливают водой до метки, перемешивают и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при 665 нм или на фотоэлектроколориметре ФЭК-Н-57 с красным светофильтром (656-700 нм) в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см.
 

________________
* Объем указан для соляной кислоты с концентрацией 11,5-12,0 М; при использовании соляной кислоты другой концентрации проводят соответствующий перерасчет.


В качестве раствора сравнения используют такой же раствор, но без добавления арсеназо III. Из полученной оптической плотности вычитают оптическую плотность раствора арсеназо III, приготовленного следующим образом: в мерную колбу вместимостью 50 см вносят 35,5 см концентрированной соляной кислоты, 10 см ацетона, 1 см раствора арсеназо III, до метки доливают водой, перемешивают и измеряют относительно воды. По найденной разнице оптических плотностей с помощью градуировочного графика находят содержание циркония в анализируемом растворе.

Если массовая доля циркония в бронзе ниже 0,02%, остаток после выпаривания растворяют в 15 см концентрированной соляной кислоты и раствор помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, ополаскивают стенки чашки 20,5 см концентрированной соляной кислоты, добавляют 10 см ацетона и далее поступают, как указано выш

2.3.2. Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью по 50 см вводят по 35,5 см концентрированной соляной кислоты, вносят 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 см стандартного раствора Б циркония, добавляют по 10 см ацетона и далее поступают, как указано в п.2.3.1. Раствором сравнения служит раствор, не содержащий циркония.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю циркония () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса циркония, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, соответствующая аликвотной части, г.

2.1-2.4.1. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений не должны превышать значений допускаемых расхождений ( - показатель сходимости), вычисленных по формуле

,

где - массовая доля циркония в сплаве, %.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.4.3. Расхождения результатов анализа, полученных в двух различных лабораториях, или двух результатов анализа, полученных в одной лаборатории, но при различных условиях ( - показатель воспроизводимости), не должны превышать значений, вычисленных по формуле

,

где - массовая доля циркония в сплаве, %.

2.4.4. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам жаропрочных (хромистых) бронз или методом добавок в соответствии с ГОСТ 25086-87.

2.4.5. Метод применяется при разногласиях в оценке качества жаропрочных бронз.

2.4.3-2.4.5. (Введены дополнительно, Изм. N 2).
 

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ АРСЕНАЗО III В 2 МОЛЬ/ДМ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЕ (при массовой доле циркония от 0,01 до 0,3%)

3.1. Сущность метода

Метод основан на образовании цирконием окрашенного комплекса с арсеназо III в 2 моль/дм соляной кислоте и измерении оптической плотности раствора.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, 2 моль/дм раствор.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Цирконий металлический (йодидный).

Циркония хлорокись.

Стандартные растворы циркония

Раствор А. 0,1 г металлического циркония помещают в платиновую чашку, приливают 10 см концентрированной серной кислоты, 1 см фтористоводородной кислоты и нагревают до растворения. Раствор упаривают до начала появления белого дыма серной кислоты. По охлаждении стенки чашки ополаскивают водой, раствор перемешивают и снова упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты. По охлаждении к остатку прибавляют 25 см воды, нагревают до получения прозрачного раствора, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают. 1 см раствора А содержит 0,001 г циркония.

Раствор Б. 5 см раствора А помещают в мерную колбу и перемешивают. Раствор Б готовят в день применения. 1 см раствора Б содержит 0,00005 г циркония.

Стандартные растворы циркония из хлорокиси циркония.

Раствор А. 3,5 г хлорокиси циркония ZrOCl·8HO помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм, растворяют в 2 моль/дм соляной кислоте и доводят до метки этой же кислотой.

Содержание циркония в растворе устанавливают гравиметрическим методом в виде двуокиси циркония.

Раствор Б. 5 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 10 см, доливают до метки 2 моль/дм соляной кислотой и перемешивают. 1 см раствора Б содержит 0,00005 г циркония.

Арсеназо III, раствор 1 г/дм: 0,1 г арсеназо III растворяют в 60 см воды при нагревании (не доводя до кипения), полученный раствор отстаивают и осторожно сливают в мерную колбу вместимостью 100 см. Нерастворившуюся часть реактива растирают стеклянной палочкой, добавляют 10-15 см воды и снова нагревают, раствор отстаивают и сливают в мерную колбу. К охлажденному раствору добавляют 15 см раствора, 2 моль/дм соляной кислоты, доливают водой до метки. Раствор отстаивают 48 ч, периодически перемешивая. Затем фильтруют через плотный слой ваты, отбрасывая первые 10 см фильтрата. Такой раствор сохраняют 5-7

сут.

3.1, 3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску бронзы массой 0,1 г помещают в платиновую или фторопластовую чашку, прибавляют 1 см фтористоводородной кислоты и 5 см азотной кислоты. После прекращения бурной реакции смесь нагревают до полного растворения навески. Раствор охлаждают, добавляют 2 см серной кислоты, разбавленной 1:1, и упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты. После охлаждения ополаскивают стенки чашки водой и снова упаривают до выделения белого дыма серной кислоты.

Остаток растворяют в 2 моль/дм соляной кислоте, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см, доливают до метки той же кислотой и перемешивают. Аликвотную часть (см. таблицу) помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, прибавляют 10 см 2 моль/дм соляной кислоты, кипятят 1 мин, охлаждают, добавляют 1 см раствора арсеназо III, доводят до метки 2 моль/дм соляной кислотой, перемешивают и через 5 мин, но не позднее 30 мин, измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре ФЭК-Н-57 или ФЭК-М с красным светофильтром в кювете с толщиной поглощающего слоя 2 см или на спектрофотометре при 665 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см.
 

В качестве раствора сравнения используют такой же раствор, но без добавления арсеназо III. Из полученной оптической плотности вычитают оптическую плотность раствора арсеназо III, приготовленного следующим образом: в мерную колбу вместимостью 50 см вносят 1 см раствора арсеназо III, до метки доливают 2 моль/дм соляной кислотой, перемешивают и измеряют относительно воды. По найденной разнице оптических плотностей с помощью градуировочного графика находят содержание циркония в растворе.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3.3.2. Построение градуировочного графика.

В мерные колбы вместимостью по 50 см вносят 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 см стандартного раствора Б циркония, добавляют 10 см 2 моль/дм соляной кислоты и далее поступают, как указано в п.3.3.1.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю циркония () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса циркония, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, соответствующая аликвотной части, г.

3.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений не должны превышать значений допускаемых расхождений ( - показатель сходимости), вычисленных по формуле

,

где - массовая доля циркония в сплаве, %.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.4.3. Расхождения результатов анализа, полученных в двух различных лабораториях, или двух результатов анализа, полученных в одной лаборатории, но при различных условиях ( - показатель воспроизводимости), не должны превышать значений, вычисленных по формуле

,

где - массовая доля циркония в сплаве, %.

3.4.4. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам жаропрочных (хромистых) бронз или методом добавок в соответствии с ГОСТ 25086-87.

3.4.3, 3.4.4. (Введены дополнительно, Изм. N 2).
 

4. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПИКРОМИН-ЭПСИЛОН (при массовой доле циркония от 0,005 до 0,3%)

4.1. Сущность метода

Метод основан на образовании комплексного соединения циркония с пикромином-эпсилон в растворе 0,9-1,2 моль/дм соляной кислоты и измерении оптической плотности раствора.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

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

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:1.

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

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Кислота аскорбиновая, раствор 10 г/дм.

Аммиак водный, раствор по ГОСТ 3760-79.

Тиомочевина по ГОСТ 6344-73, раствор 100 г/дм.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72, раствор 20 г/дм.

Соль динатриевая этилендиамин - N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, раствор 20 г/дм.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87.

Пикромин-эпсилон, водный раствор 20 г/дм.

Железо хлорное по ГОСТ 4147-74, раствор 10 г/дм.

Цирконий металлический (йодидный).

Циркония хлорокись.

Стандартные растворы циркония.

Раствор А: 0,1 г металлического циркония помещают в платиновую чашку, добавляют 10 см концентрированной серной кислоты и 1 см фтористоводородной кислоты и растворяют при нагревании. По растворении раствор упаривают до начала появления белого дыма серной кислоты. По охлаждении стенки чашки ополаскивают водой, раствор перемешивают и вновь упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты. По охлаждении к остатку добавляют 25 см воды, нагревают до получения прозрачного раствора, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см раствора А содержит 0,001 г циркония.

Раствор Б: 5 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки раствором 2 моль/дм соляной кислоты и перемешивают. Раствор Б готовят в день применения.

1 см раствора Б содержит 0,00005 г циркония.

Раствор В: 10 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки раствором 2 моль/дм соляной кислоты и перемешивают. Раствор В готовят в день применения.

1 см раствора В содержит 0,000005 г циркония.

Стандартные растворы циркония из хлорокиси циркония

Раствор А: 3,5 г хлорокиси циркония (ZrOCl·8HO) помещают в колбу вместимостью 1000 см, растворяют в растворе 2 моль/дм соляной кислоты, до метки доливают этой же кислотой. Массовую долю циркония в растворе устанавливают гравиметрическим методом в виде двуокиси циркония.

Раствор Б: 5 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают раствором 2 моль/дм соляной кислоты и перемешивают. Раствор Б готовят в день применения.

1 см раствора Б содержит 0,00005 г циркония.

Раствор В: 10 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки раствором 2 моль/дм соляной кислоты и перемешивают. Раствор В готовят в день применения.

1 см раствора В со

держит 0,000005 г циркония.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. При массовой доле циркония свыше 0,015%

Навеску бронзы (см. табл.2) помещают в платиновую или фторопластовую, или стеклоуглеродную чашку, добавляют 1 см фтористоводородной кислоты и 10 см азотной кислоты (1:1). После прекращения бурной реакции реакционную смесь нагревают до полного растворения навески. К полученному раствору добавляют 1 см серной кислоты (1:1) и упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты. После охлаждения ополаскивают стенки чашки водой и снова упаривают до выделения белого дыма серной кислоты. Остаток растворяют в 5 см воды при нагревании, охлаждают, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см раствором 2 моль/дм соляной кислотой, до метки доливают этой же кислотой и перемешивают.
 

Таблица 2

Аликвотную часть раствора (см. табл.2) помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, разбавляют водой до 20 см, нагревают до кипения и кипятят 1-2 мин. Затем раствор охлаждают, добавляют соляную кислоту (см. табл.2), 2 см раствора аскорбиновой кислоты, раствор тиомочевины (см. табл.2) и выдерживают 10 мин. Затем добавляют этиловый спирт (см. табл.2), воды до ~40 см, 2 см раствора пикромин-эпсилон, доливают до метки водой и перемешивают. Через 20 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при 566 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см или на фотоэлектроколориметре с желтым светофильтром в кювете с толщиной поглощающего слоя 2 или 3 см относительно раствора сравнения.

Раствор сравнения: в мерную колбу вместимостью 50 см помещают аликвотную часть раствора (см. табл.2), добавляют раствор тиомочевины (см. табл.2), 2 см раствора аскорбиновой кислоты, 1 см раствора трилона Б и выдерживают 10 мин. Затем добавляют 2 см раствора пикромин-эпсилон, до метки доливают водой и перемешива

4.3.2. При массовой доле циркония до 0,015%.

Растворение навески (см. табл.2) и выпаривание до белого дыма серной кислоты проводят так же, как указано в п.4.3.1. Остаток растворяют в воде, раствор переносят в стакан вместимостью 250 см, разбавляют водой до 100 см. Затем добавляют 1 см раствора хлорного железа и раствор аммиака до образования растворимого синего комплекса меди. Раствор выдерживают при 50-60 °С для коагуляции осадка гидроокиси железа и циркония. Выделившийся осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, стакан и осадок промывают горячим раствором хлористого аммония 7-8 раз. Осадок растворяют в растворе 2 моль/дм соляной кислоты в стакан, в котором проводилось осаждение, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки этой же кислотой и перемешивают. Аликвотную часть раствора (см. табл.2) помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, упаривают до 20 см и далее анализ проводят, как указано в п.4.3.1

4.3.3. Построение градуировочного графика

В шесть мерных колб вместимостью до 50 см последовательно добавляют 0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см стандартного раствора В циркония, разбавляют водой до 20 см, нагревают до кипения и кипятят 1-2 мин. Раствор охлаждают, добавляют по 8,5 см раствора соляной кислоты (1:1) и далее поступают, как указано в п.4.3.1.

Раствором сравнения служит раствор, не содержащий циркония.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю циркония () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса циркония, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, соответствующая аликвотной части, г.

4.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений не должны превышать значений допускаемых расхождений ( - показатель сходимости), вычисленных по формуле

,

где - массовая доля циркония в сплаве, %.

4.4.3. Расхождения результатов анализа, полученных в двух различных лабораториях, или двух результатов анализа, полученных в одной лаборатории, но при различных условиях ( - показатель воспроизводимости), не должны превышать значений, вычисленных по формуле

,

где - массовая доля циркония в сплаве, %.

4.4.4. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам или методом добавок в соответствии с ГОСТ 25086-87.

Разд.4. (Введен дополнительно, Изм. N 2).