Сплавы титановые. Методы определения алюминия

ГОСТ 19863.1-91

Группа В59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ

Методы определения алюминия

Titanium alloys.
Methods for the determination of aluminium

ОКСТУ 1709

Дата введения 1992-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством авиационной промышленности СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В.Г.Давыдов, д-р техн. наук; В.А.Мошкин, канд. техн. наук; Г.И.Фридман, канд. техн. наук; Л.А.Тенякова; М.Н.Горлова, канд. хим. наук; А.И.Королева; О.Л.Скорская, канд. хим. наук

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 05.05.91 N 625

3. ВЗАМЕН ГОСТ 19863.1-80

4. Периодичность проверки - 5 лет

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт устанавливает комплексонометрический (при массовой доле от 0,2 до 10,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,1 до 10,0%) методы определения алюминия.
 

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 25086 с дополнением.

1.1.1. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.
 

2. КОМПЛЕСОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ПОСЛЕ ОТДЕЛЕНИЯ ГИДРООКИСЬЮ НАТРИЯ

2.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, отделении алюминия от титана, марганца и хрома гидроокисью натрия в присутствии хлорида железа (III), связывании алюминия трилоном Б и титровании избытка трилона Б уксуснокислым цинком с эриохромом черным Т в качестве индикатора. Мешающее влияние ванадия при соотношении ванадия и алюминия не более чем 1:1 устраняют введением пероксида водорода.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Шкаф сушильный с терморегулятором.

рН-метр.

Термометр стеклянный жидкостный или ртутный до 100 °С с ценой деления 1 °С.

Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.

Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см и раствор 1:2.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35-1,40 г/см.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см и растворы 1:1 и 1:4.

Кислота уксусная по ГОСТ 61 плотностью 1,05 г/см.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117, раствор 200 г/дм.

Барий хлористый по ГОСТ 4108, раствор 100 г/дм.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 200 г/дм: 200 г гидроксида натрия растворяют в 800 см воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 25 см раствора хлористого бария, перемешивают, через одни сутки фильтруют через ватный тампон или сливают декантацией в колбу вместимостью 1 дм и закрывают пробкой с ловушкой для углекислого газа. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Железо (III) хлорид 6-водный по ГОСТ 4147 раствор 100 г/дм: 100 г хлорида железа (III) растворяют в 200 см раствора соляной кислоты 1:4, приливают 700 см воды и перемешивают.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Эриохром черный Т, раствор 5 г/дм: 0,5 г эриохрома черного Т смешивают с 4,5 г гидрохлорида гидроксиламина и растворяют в 100 см этилового спирта.

Индикатор метиловый оранжевый: 0,1 г реагента помещают в коническую колбу вместимостью 100 см и растворяют при нагревании в 50 см воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см воды и перемешивают.

Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см воды при слабом нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см воды и перемешивают.

Индикаторная бумага конго: фильтры средней плотности ("белая лента") пропитывают раствором конго, высушивают в сушильном шкафу при температуре 100-105 °C, нарезают и хранят в бюксе. Бумага пригодна к применению в течение одного месяца.

Соль динатриевая этилендиамин - N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм: 18,61 г трилона Б растворяют в 200 см воды, фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента") в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают водой до метки и перемешивают.

Цинк уксуснокислый 2-водный по ГОСТ 5823, раствор с молярной концентрацией 0,05 моль/дм: 11 г уксуснокислого цинка помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см, растворяют в 200 см воды, приливают 20 см уксусной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.

Алюминий по ГОСТ 11069* марки А999.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 11069-2001. Здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Стандартный раствор алюминия

1 г алюминия помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 100 см раствора соляной кислоты 1:1. Колбу накрывают часовым стеклом или воронкой и растворяют алюминий при нагревании, поддерживая постоянный объем тем же раствором соляной кислоты. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора содержит 0,001 г алюминия.

Для установления массовой концентрации трилона Б по алюминию () в три конические колбы вместимостью по 250 см помещают по 10 см стандартного раствора алюминия, приливают по 20 см трилона Б, 100 см воды, 5 см раствора гидроксида натрия, две капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода желтой окраски индикатора в красную, затем приливают 5 см соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают до комнатной температуры.

Раствор нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора из красной в желтую и добавляют 15-20 капель в избыток, устанавливая значение рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).

Раствор охлаждают до температуры 15-20 °C, приливают 10 см раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.

Массовую концентрацию трилона Б по алюминию (), г/см, вычисляют по формуле

, (1)

где - массовая концентрация стандартного раствора алюминия, г/см;

- объем стандартного раствора алюминия, используемый для титрования, см;

- объем раствора трилона Б, используемый для титрования, см;

- объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование, см;

- соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка

. (2)

Устанавливают соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка: в коническую колбу вместимостью 250 см помещают 20 см трилона Б, приливают 100 см воды, две капли индикатора метилового оранжевого, нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода окраски индикатора из желтой в красную. Затем приливают 2 см соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают до комнатной температуры.

Раствор нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора из красной в желтую и добавляют 15-20 капель в избыток, устанавливая значение рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).

Раствор охлаждают до температуры 15-20 °C, приливают 10 см раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл.1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 30 см раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения.
 

Таблица 1

В раствор добавляют по каплям азотную кислоту до исчезновения фиолетовой окраски, три капли в избыток, выпаривают до появления паров серной кислоты и продолжают нагревание в течение 3 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 см воды, нагревают до кипения и кипятят до растворения солей. Затем приливают 10 см раствора хлорида железа (III) и при интенсивном перемешивании переводят раствор порциями по 10-15 см в мерную колбу вместимостью 250 см, содержащую 90 см горячего раствора гидроксида натрия. Колбу охлаждают в проточной воде до комнатной температуры, доливают водой до метки и перемешивают.

Осадку дают отстояться в течение 15-20 мин, раствор фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента") в коническую колбу вместимостью 250 см, отбрасывая первые порции фильтрата.

2.3.2. Аликвотную часть раствора 100 см переносят в коническую колбу вместимостью 250 см, добавляют две капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют раствором соляной кислоты 1:1 до перехода окраски индикатора из желтой в красную. Затем приливают 5 см соляной кислоты, кипятят 2 мин и охлаждают колбу до комнатной температуры в проточной воде.

Если в сплаве содержится ванадий, то к охлажденному раствору приливают 3 см пероксида водорода и выдерживают 10 мин.

Затем приливают из бюретки раствор трилона Б в соответствии с табл.2, выдерживают 10 мин и нейтрализуют аммиаком до изменения окраски индикатора метилового оранжевого из красной в желтую.
 

Таблица 2

Если в сплаве содержится ванадий, то в раствор помещают бумагу конго и проводят нейтрализацию аммиаком до изменения ее окраски из синей в красную от одной капли аммиака.

Приливают 15-20 капель аммиака в избыток, устанавливая рН 9 (допускается применение универсальной индикаторной бумаги).

Колбу с раствором охлаждают в проточной воде до температуры 15-20 °C, приливают 10 см раствора уксуснокислого аммония, восемь капель раствора эриохрома черного Т и быстро титруют раствором уксуснокислого цинка до перехода синей окраски раствора в красно-фиолетовую.

2.3.3. Контрольный опыт учитывают в соотношении () между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка. Для этого в коническую колбу вместимостью 250 см переносят аликвотную часть раствора контрольного опыта 100 см и продолжают по п.2.3.1.

2.4. Обработка результатов

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

, (3)

где - объем раствора трилона Б, используемый для титрования, см;

- объем раствора уксуснокислого цинка, израсходованный на титрование, см;

- установленная массовая концентрация раствора трилона Б по алюминию, г/см;

- соотношение между растворами трилона Б и уксуснокислого цинка;

- масса пробы в аликвотной части раствора,

2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл.3.
 

Таблица 3

3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

3.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористоводородной кислотах и измерении атомной абсорбции алюминия при длине волны 309,3 нм в пламени ацетилен - закись азота.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для алюминия.

Ацетилен по ГОСТ 5457.

Закись азота медицинская.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см, растворы 1:1, 2:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35-1,40 г/см.

Кислота борная по ГОСТ 9656.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота борофтористоводородная: к 280 см фтористоводородной кислоты при температуре (10±2) °C добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Реактив готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Калий хлористый по ГОСТ 4234, раствор 20 г/дм.

Титан губчатый по ГОСТ 17746* марки ТГ-100.
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 17746-96. - Примечание изготовителя базы данных.

Растворы титана

Раствор А, 20 г/дм: 4 г титана помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, добавляют 160 см раствора соляной кислоты 2:1, 8 см борофтористоводородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. После растворения навески добавляют 2 см азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 200 см, доливают водой до метки и перемешивают.

Раствор Б, 10 г/дм: 1 г титана помещают в коническую колбу вместимостью 150 см, добавляют 80 см раствора соляной кислоты 2:1, 4 см борофтористоводородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. После растворения навески добавляют двадцать капель азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают водой до метки и перемешивают.

Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.

Стандартный раствор алюминия: 1 г алюминия помещают в стакан вместимостью 300 см, добавляют 100 см раствора соляной кислоты 1:1, накрывают часовым стеклом и растворяют при умеренном нагревании, поддерживая постоянный объем тем же раствором кислоты. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см стандартного раствора содержит 0,001 г алюминия.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску пробы массой в соответствии с табл.4 помещают в стакан из стеклоуглерода вместимостью 100 см, приливают 20 см раствора соляной кислоты 2:1, 1 см борофтористоводородной кислоты и растворяют при умеренном нагревании.
 

Таблица 4

После растворения пробы добавляют десять капель азотной кислоты и кипятят раствор в течение 1 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью согласно табл.4, добавляют раствор соляной кислоты 1:1 и раствор хлористого калия (согласно табл.4), доливают водой до метки и перемешивают.

3.3.2. Раствор контрольного опыта готовят по п.3.3.1, используя вместо навески пробы навеску губчатого титана.

3.3.3. Построение градуировочного графика

3.3.3.1. При массовой доле алюминия от 0,1 до 1,0%.

В шесть мерных колб вместимостью по 100 см помещают по 25 см раствора титана А, в пять из них отмеряют 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0 см стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,0005; 0,0015; 0,0025; 0,0035; 0,005 г алюминия.

3.3.3.2. При массовой доле алюминия от 1,0 до 10,0%.

В шесть мерных колб вместимостью по 100 см помещают по 10 см раствора титана Б, в пять из них отмеряют 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 см стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,001; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01 г алюминия.

3.3.3.3. К растворам в колбах, приготовленным по пп.3.3.3.1, 3.3.3.2, добавляют по 2 см раствора соляной кислоты 1:1, по 10 см раствора хлористого калия, доливают водой до метки и перемешивают.

3.3.4. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию алюминия при длине волны 309,3 нм. По полученным значениям атомных абсорбций и соответствующим им массовым концентрациям алюминия строят градуировочный график в координатах "Значение атомного поглощения - Массовая концентрация алюминия, г/см".

Массовую концентрацию алюминия в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.

3.4. Обработка результатов

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

, (4)

где - массовая концентрация алюминия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см;

- массовая концентрация алюминия в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см;

- объем раствора пробы, см;

- масса навески пробы, г

3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл.5.
 

Таблица 5