Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения никеля

ГОСТ 11739.16-90
Группа В59

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ И ДЕФОРМИРУЕМЫЕ

Методы определения никеля

Aluminium casting and wrought alloys.
Methods for determination of nickel

ОКСТУ 1709

Срок действия с 01.07.91
до 01.07.96*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 5-94 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 11/12, 1994 год). - Примечание изготовителя базы данных.

     
     
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; О.Л.Скорская, канд. хим. наук; А.И.Королева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 28.06.90 N 1962

3. ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ - 5 лет

4. СТАНДАРТ СООТВЕТСТВУЕТ ИСО 3979 для алюминиевых деформируемых сплавов, в части сущности метода, методики экстракции и реэкстракции раствора, измерения оптической плотности раствора и обработки результатов; ИСО 3981 для алюминиевых деформируемых сплавов, в части сущности метода, обработки результатов

5. ВЗАМЕН ГОСТ 11739.16-78

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический (при массовой доле никеля от 0,5 до 8%), фотометрический (при массовой доле никеля от 0,005 до 3,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле никеля от 0,005 до 8%) методы определения никеля.

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. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ

2.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в смеси соляной и азотной кислот с последующим осаждением никеля диметилглиоксимом из аммиачного раствора, содержащего виннокислый аммоний, и взвешивании прокаленного осадка.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Печь муфельная.

Шкаф сушильный с терморегулятором.

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

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

Кислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см.

Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 250 г/дм.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Метиловый красный, раствор 1 г/дм в этиловом спирте.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Диметилглиоксим, раствор 5 г/дм в этиловом спирте.

Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см воды при слабом нагревании.

Индикаторная бумага конго: фильтры средней плотности ("белая лента") пропитывают раствором конго, высушивают в сушильном шкафу при температуре (110±5) °С, нарезают и хранят в бюксе. Бумага пригодна к применению в течение одного месяца

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску пробы массой согласно табл.1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 30 см раствора соляной кислоты, 5 см раствора азотной кислоты и нагревают до полного растворения.

Таблица 1

Затем раствор кипятят в течение 3-5 мин для удаления окислов азота, приливают 150 см воды, 40 см винной кислоты и аммиак до голубой окраски раствора. В полученный раствор приливают по каплям раствор соляной кислоты до исчезновения голубой окраски, нагревают до температуры (70±2) °С, приливают при постоянном помешивании раствор диметилглиоксима из расчета 20 см на 1% никеля в пробе, две-три капли метилового красного, аммиак до появления желтой окраски и избыток 2 см. Раствор с выпавшим осадком нагревают до температуры (70±2) °С и выдерживают в течение 30 мин при температуре 60-70 °С.

2.3.2. Осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности ("белая лента") и промывают 6-8 раз горячей водой. Осадок на фильтре растворяют в 30 см раствора горячей соляной кислоты, а фильтр промывают горячей водой (до красной окраски бумаги конго, помещенной на край фильтра), собирая промывные воды в ту же колбу.

В полученный раствор добавляют аммиак до появления голубой окраски, диметилглиоксим из расчета 5 см на 1% никеля в пробе и переосаждают никель. Раствор с выпавшим осадком нагревают до температуры (70±2) °С, выдерживают в течение 30 мин при температуре 60-70 °С, фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента"), промывают 6-8 раз горячей водой.

2.3.3. Фильтр с осадком помещают в доведенный до постоянной массы и взвешенный фарфоровый тигель, подсушивают, осторожно озоляют, не давая воспламениться бумаге фильтра, прокаливают в муфельной печи при 600-650 °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

2.4. Обработка результатов

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

, (1)

где - масса тигля с осадком, г;

- масса тигля, г;

- масса навески пробы, г;

0,7858 - коэффициент пересчета оксида никеля на никель.

2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, приведенных в табл.2.

Таблица 2

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ

3.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте или гидроокиси натрия, маскировании алюминия винной кислотой, марганца - солянокислым гидроксиламином, отделении меди серноватистокислым натрием, образовании соединения никеля с диметилглиоксимом, экстракции его хлороформом, реэкстракции никеля соляной кислотой, образовании в слабоаммиачной среде комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом в присутствии окислителя и последующем измерении оптической плотности раствора при длине волны 445 нм.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

рН-метр.

Шкаф сушильный с терморегулятором.

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

Кислота соляная по ГОСТ 3118, плотностью 1,19 г/см, растворы 1:1 и 0,5 моль/дм.

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

Натрий серноватистокислый по ГОСТ 27068, раствор 500 г/дм.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, растворы 400 г/дм, 200 г/дм и 20 г/дм. Растворы готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, раствор 20 г/дм.

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

Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 300 г/дм.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Диметилглиоксим, раствор 10 г/дм в этиловом спирте.

Бром по ГОСТ 4109.

Бромная вода, насыщенный раствор: 50 г брома помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм с притертой пробкой, приливают 500 см воды и встряхивают 8-10 раз, доливают водой до метки и перемешивают, несколько раз приоткрывая пробку.

Бромированный раствор диметилглиоксима: 0,5 г диметилглиоксима помещают в колбу вместимостью 250 см и растворяют в 100 см спирта, приливают 1 см серной кислоты и 5 см насыщенной бромной воды.

Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают спиртом до метки и перемешивают.

Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор 1:50.

Хлороформ технический по ГОСТ 20015*.
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 20015-88. - Примечание изготовителя базы данных.

Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см воды при слабом нагревании.

Индикаторная бумага конго: фильтры средней плотности ("белая лента") пропитывают раствором конго, высушивают в сушильном шкафу при температуре (110±5) °С, нарезают и хранят в бюксе. Бумага пригодна к применению в течение 1 мес.

Бумага индикаторная универсальная.

Никель по ГОСТ 849* марки Н22.
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 849-97, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Стандартные растворы никеля

Раствор А: 0,1 г никеля помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 30 см раствора соляной кислоты (1:1) и растворяют при нагревании. После растворения раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора А содержит 0,0001 г никеля.

Раствор Б: 100 см раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора Б содержит 0,00001 г никеля.

Адсорбент (мацерированная бумага): 100 г измельченных фильтров ("красная лента") помещают в стакан вместимостью 500 см, приливают 300 см горячей воды и перемешивают мешалкой до получения однородной ма

ссы.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. При массовой доле кремния менее 1% навеску пробы (табл.3) помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 10 см воды, 50 см раствора соляной кислоты 1:1 и после прекращения бурной реакции раствор нагревают до полного растворения навески. Добавляют пять капель азотной кислоты и кипятят в течение 5 мин. Охлажденный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают водой до метки и перемешивают.

Таблица 3

3.3.2. При массовой доле кремния свыше 1% навеску пробы (табл.3) помещают в стакан из фторопласта или стеклоуглерода вместимостью 200 см, приливают 5-7 см воды, если в пробе отсутствует железо, приливают 1 см раствора хлорного железа и при постоянном охлаждении добавляют небольшими порциями 50 см раствора гидроксида натрия 400 г/дм. После прекращения бурной реакции стакан нагревают до полного растворения пробы и при умеренном нагревании, избегая разбрызгивания, упаривают до 15-20 см. Наличие в растворе мути серого цвета свидетельствует о присутствии нерастворившегося кремния. В этом случае нагревание продолжают до получения прозрачного раствора. После охлаждения в стакан осторожно приливают воду до 200 см и нагревают до растворения солей.

Раствор фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента") с адсорбентом. Осадок на фильтре промывают 6 раз горячим раствором гидроксида натрия 20 г/дм, 6-8 раз горячей водой и растворяют в 40 см горячего раствора соляной кислоты (1:1) над колбой вместимостью 250 см. Если проба содержит более 0,5% марганца, то осадок растворяют в смеси, содержащей 40 см раствора соляной кислоты (1:1) и 0,1 см раствора азотистокислого натрия. Раствор перед употреблением нагревают до 70-80 °С. Фильтр промывают 10-12 раз горячей водой, собирая промывные воды в ту же колбу.

Фильтрат и промывные воды после охлаждения переносят в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают водой до метки и переме

шивают.

3.3.3. Аликвотную часть раствора (табл.3) помещают в стакан вместимостью 250 см, приливают 10 см раствора винной кислоты, 5 см раствора солянокислого гидроксиламина и раствор гидроксида натрия 200 г/дм до изменения окрашивания бумаги конго в сине-сиреневый цвет, при этом рН 4,5 (контролируют рН-метром).

Приливают 10 см раствора серноватистокислого натрия и через 3 мин устанавливают значение рН до 6,5 раствором гидроксида натрия 200 г/дм, используя рН-метр (допускается предварительное применение универсальной индикаторной бумаги).

Раствор переводят в делительную воронку N 1 вместимостью 250 см, приливают 5 см раствора диметилглиоксима, 10 см хлороформа и встряхивают в течение 2 мин.

Раствору дают отстояться в течение 30 с и сливают органическую фазу в делительную воронку N 2 вместимостью 100 см, промывая делительную воронку N 1 1 см хлороформа.

Повторные экстракции проводят последовательно с 10 см и 5 см хлороформа в течение 30 с и после отстаивания в течение 30 с сливают хлороформный слой в делительную воронку N 2, промывая делительную воронку N 1 1 см хлороформа, водную фазу отбрасывают.

Объединенные экстракты в делительной воронке N 2 промывают 25 см раствора аммиака, встряхивая в течение 30 с.

Органическую фазу после отстаивания в течение 30 с сливают в делительную воронку N 3 вместимостью 100 см, водную фазу от

брасывают.

3.3.4. К органической фазе в делительной воронке N 3 приливают 20 см раствора соляной кислоты 0,5 моль/дм и встряхивают в течение 30 с. После отстаивания в течение 30 с органическую фазу сливают в делительную воронку N 4 вместимостью 100 см, промывая раствор в делительной воронке N 3 1 см хлороформа.

Операцию реэкстракции в делительной воронке N 3 повторяют 3 раза с 10 см раствора соляной кислоты 0,5 моль/дм, промывая раствор 1 см хлороформа.

Солянокислые растворы объединяют в делительной воронке N 4, органическую фазу отбрасывают.

Раствор в делительной воронке N 4 промывают 2 раза хлороформом порциями по 5 см, встряхивая в течение 30 с. После отстаивания хлороформный слой отбрасывают.

Водную фазу переводят в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 3 см раствора соляной кислоты (1:1), нагревают до 35-40 °С, добавляют бромную воду до появления оранжевой окраски (приблизительно 1 см) и в избыток 0,5 см. Раствор охлаждают, приливают раствор аммиака до исчезновения оранжевой окраски и в избыток 1 см.

К охлажденному раствору приливают 1 см раствора бромированного диметилглиоксима, доливают водой до метки и перем

ешивают.

3.3.5. Оптическую плотность раствора измеряют через 10 мин, но не позднее чем через 30 мин при длине волны 445 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм.

Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта, который готовят по п.3.3.1 или 3.3.2 со всеми используемыми в анализе реактивами.

3.3.6. Массовую долю никеля рассчитывают по градуировочному графику.

3.3.7. Построение градуировочного графика

В десять из одиннадцати стаканов вместимостью по 250 см отмеряют 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0 см стандартного раствора Б, что соответствует 0,00002; 0,00004; 0,00006; 0,00008; 0,0001; 0,00012; 0,00014; 0,00016; 0,00018; 0,0002 г никеля, приливают 10 см раствора винной кислоты, 5 см раствора солянокислого гидроксиламина и далее поступают по пп.3.3.3; 3.3.4 и 3.3.5.

Раствором сравнения служит раствор, в который не введен никель.

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

3.4. Обработка результатов

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

, (2)

где - масса никеля в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески в аликвотной части раствора пробы, г.

3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, приведенных в табл.4.

Таблица 4

4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ

4.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте в присутствии пероксида водорода и последующем измерении атомной абсорбции никеля в пламени ацетилен-воздух при длине волны 232,0 нм для массовой доли никеля от 0,005 до 1,0% и 352,4 нм - для массовой доли никеля от 1,0 до 8,0%.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для никеля.

Ацетилен по ГОСТ 5457.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, плотностью 1,19 г/см, растворы 1:1 и 1:99.

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

Кислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929.

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

Раствор алюминия 20 г/дм: 10 г алюминия помещают в коническую колбу вместимостью 500 см, добавляют 50 см воды, затем небольшими порциями 300 см раствора соляной кислоты (1:1) и растворяют при умеренном нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают водой до метки и перемешивают.

Никель по ГОСТ 849 марки Н22.

Стандартные растворы никеля

Раствор А: 1 г никеля помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 30 см раствора соляной кислоты (1:1) и растворяют при нагревании. После полного растворения навески раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора А содержит 0,002 г никеля.

Раствор Б: 10 см раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 10 см раствора соляной кислоты (1:1), доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора Б содержит 0,0002 г никеля.

Раствор В: 5 см раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 10 см раствора соляной кислоты 1:1, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора В содержит 0,

0001 г никеля.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают приблизительно 10 см воды и затем небольшими порциями 25 см раствора соляной кислоты (1:1). Колбу накрывают часовым стеклом, нагревают до полного растворения навески, добавляют 3-5 капель пероксида водорода и кипятят раствор в течение 3 мин.

Часовое стекло и стенки колбы ополаскивают водой. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см для массовой доли никеля от 0,01 до 0,1% или 250 см для массовой доли никеля свыше 0,1 до 8,0%.

4.3.2. При массовой доле кремния менее 1% раствор, если он не прозрачен, фильтруют через сухой фильтр средней плотности ("белая лента") в стакан, отбрасывая первые порции фильтрата.

4.3.3. При массовой доле кремния свыше 1% после окончания растворения по п.4.3.1 раствор фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента") в мерную колбу вместимостью 100 см для массовой доли никеля от 0,01 до 0,1% или 250 см для массовой доли никеля свыше 0,1 до 8,0%. Осадок на фильтре промывают 3-4 раза горячим раствором соляной кислоты (1:99) порциями по 10 см (основной фильтрат).

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, не допуская воспламенения, и прокаливают при температуре 500-600 °С в течение 3 мин. После охлаждения к содержимому тигля добавляют четыре капли серной кислоты, 5 см фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до получения прозрачного раствора.

Далее раствор упаривают досуха и после охлаждения остаток смачивают 2-3 см воды и растворяют в 2-3 см раствора соляной кислоты (1:1) при нагревании.

Раствор присоединяют к основному фильтрату в мерной колбе вместимостью 100 см для массовой доли никеля от 0,01 до 0,1% или 250 см для массовой доли никеля свыше 0,1 до 8,0%, доливают водой до метки и перемешиваю

4.3.4. Раствор контрольного опыта готовят согласно пп.4.3.1, 4.3.2 и 4.3.3, используя вместо навески пробы навеску алюминия.

4.3.5. Построение градуировочных графиков

4.3.5.1. При массовой доле никеля от 0,005 до 0,1% в семь мерных колб вместимостью по 100 см приливают по 25 см раствора алюминия, в шесть из них отмеряют 0,25; 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0 см стандартного раствора В, что соответствует 0,000025; 0,00005; 0,00015; 0,00025; 0,00035; 0,0005 г никеля.

4.3.5.2. При массовой доле никеля свыше 0,1 до 1,0% в шесть мерных колб вместимостью по 100 см приливают по 10 см раствора алюминия, по 10 см раствора соляной кислоты (1:1) и в пять из них отмеряют 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 см стандартного раствора Б, что соответствует 0,0002; 0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002 г никеля.

4.3.5.3. При массовой доле никеля свыше 1,0 до 8,0% в шесть мерных колб вместимостью по 100 см приливают по 10 см раствора алюминия, по 10 см раствора соляной кислоты (1:1) и в пять из них отмеряют 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 см стандартного раствора А, что соответствует 0,002; 0,004; 0,008; 0,012; 0,016 г никеля.

4.3.5.4. Растворы в колбах по пп.4.3.5.1, 4.3.5.2, 4.3.5.3 доливают водой до метки и перемешивают.

4.3.6. Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-воздух и измеряют атомную абсорбцию никеля при длине волны 232,0 нм для массовой доли никеля от 0,005 до 1,0% или 352,4 нм - для массовой доли никеля свыше 1,0 до 8,0%.

По полученным значениям атомной абсорбции и соответствующим им массовым концентрациям никеля строят градуировочный график.

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

4.4. Обработка результатов

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

, (3)

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

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

- объем раствора пробы, см;

- масса навески пробы или масса навески в соответствующей аликвотной части пробы, г

4.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, приведенных в табл.5.

Таблица 5