ГОСТ 24018.4-80

Группа В39

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СПЛАВЫ ЖАРОПРОЧНЫЕ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ

Методы определения висмута

Nickel-based fireresistant alloys.
Methods for the determination of bismuth

МКС 77.120.40
ОКСТУ 0809

Дата введения 1981-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

     1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР
     
     2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.02.80 N 958
     
     3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
     
     4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
     

     
     
     5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)
     
     6. ИЗДАНИЕ (август 2004 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в декабре 1985 г., декабре 1990 г. (ИУС 4-86, 3-91)
     
     
     Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения висмута (при массовых долях от 0,0005% до 0,010%) и непламенный атомно-абсорбционный метод определения висмута (при массовых долях от 0,0002% до 0,01%).
     
     (Измененная редакция, Изм. N 2).
     
     

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

     1.1. Общие требования к методу анализа - по ГОСТ 24018.0.
     
     А. Фотометрический метод определения висмута
     
     Сущность метода
     
     Метод основан на образовании в среде серной кислоты 1 моль/дм окрашенного в желтый цвет комплексного соединения висмута с йодистым калием состава K(BiI). Висмут предварительно отделяют от основных компонентов сплава осаждением в виде сульфида тиоацетамидом в аммиачном растворе (рН 7,5) в присутствии винной кислоты в качестве комплексообразующего вещества.
     
     (Введен дополнительно, Изм. N 2).
     
     

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

     Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
     
     рН-метр.
     
     Термометр.
     
     Кислота соляная по ГОСТ 3118, ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1 и 1:100.
     
     Кислота азотная по ГОСТ 4461, ГОСТ 11125 и разбавленная 1:1.
     
     Смесь соляной и азотной кислот: к 150 см соляной кислоты добавляют 50 см азотной кислоты, перемешивают; и разбавленная 1:1, готовят непосредственно перед использованием.
     
     Кислота серная по ГОСТ 4204, ГОСТ 14262.
     
     Аммиак водный по ГОСТ 3760, ГОСТ 24147 и разбавленный 1:200.
     
     Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор с массовой концентрацией 50 г/см, (г/дм).
     
     Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор с массовой концентрацией 25 г/см, (г/дм).
     
     Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор с массовой концентрацией 0,1 г/см, (г/дм).
     
     Тиоацетамид, водный раствор с массовой концентрацией 2 г/см, (г/дм).
     
     Квасцы алюмокалиевые по ГОСТ 4329, раствор с массовой концентрацией 1 г/см, (г/дм).
     
     Калий йодистый по ГОСТ 4232, раствор с массовой концентрацией 10 г/см, (г/дм).
     
     Тиомочевина по ГОСТ 6344, раствор с массовой концентрацией 2 г/см, (г/дм).
     
     Универсальная индикаторная бумага, рН 1-10.
     
     Никель марки Н0 по ГОСТ 849.
     
     Никелевый порошок по ГОСТ 9722.
     
     Медь марки М00бк по ГОСТ 859.
     
     Медь азотнокислая, раствор с массовой концентрацией 1 г/см, (г/дм):
     
     1 г металлической меди растворяют при нагревании в 15-20 см азотной кислоты (1:1). Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают.
     
     Висмут марок Ви0; Ви00; Ви000; Ви0000 по ГОСТ 10928.
     
     Стандартные растворы висмута.
     
     Раствор А: 0,1 г висмута растворяют в 30 см азотной кислоты (1:1) при нагревании, охлаждают, приливают 10 см серной кислоты, выпаривают до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
     
     1 см стандартного раствора А содержит 0,0001 г висмута.
     
     Раствор Б: 10 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 2 см серной кислоты, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
     
     1 см стандартного раствора Б содержит 0,00001 г висмута.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
     
     

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

     3.1. Массу навески сплава: 1 г при массовой доле висмута от 0,0005% до 0,005%; 0,5 г при массовой доле висмута свыше 0,005% до 0,010% помещают в стакан (или колбу) вместимостью 250-300 см, приливают 30 см смеси соляной и азотной кислот, накрывают часовым стеклом и растворяют при нагревании. Раствор выпаривают до объема приблизительно 10 см. Добавляют 30 см воды, 15-20 см раствора винной кислоты, 1 см раствора азотнокислой меди и нагревают в течение 5 мин. Раствор охлаждают, приливают 20-25 см раствора аммиака и снова нагревают в течение 5-8 мин. Устанавливают рН 7,5 раствором соляной кислоты (1:1), используя рН-метр. Разбавляют раствор водой до приблизительно 150 см, нагревают до 85 °С - 90 °С, приливают 10 см раствора тиоацетамида и выдерживают 10 мин при этой же температуре. Вновь приливают 10 см раствора тиоацетамида, оставляют раствор с осадком на 2 ч при 40 °С - 50 °С и охлаждают. Осадок сульфидов отфильтровывают на два фильтра средней плотности (белая лента), промывают 7-8 раз холодной водой. Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют 40-50 см (порциями по 10 см) горячей смеси соляной и азотной кислот (1:1) и промывают фильтр 2-3 раза горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан, в котором проводилось осаждение.
     
     К полученному раствору прибавляют 2 см серной кислоты, раствор выпаривают до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до начала выделения паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 см воды, прибавляют 5 см раствора азотнокислого серебра, 10 см раствора надсернокислого аммония, нагревают в течение 3-5 мин, приливают 10 см раствора алюмокалиевых квасцов и раствор аммиака до слабого запаха. Содержимое стакана нагревают в течение 3-5 мин, осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности (белая лента) и промывают 3-4 раза горячим раствором аммиака (1:200). Фильтрат отбрасывают. Осадок растворяют в 30 см горячей смеси соляной и азотной кислот (1:1), собирая раствор в стакан, в котором проводилось осаждение. Затем приливают 2 см серной кислоты, выпаривают раствор до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Обмывают стенки стакана водой, снова выпаривают раствор до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Соли растворяют в 10-15 см воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см , разбавляют водой до 30-35 см, приливают 10 см раствора йодистого калия и перемешивают. Раствор оставляют на 2-3 мин, добавляют 2,5 см раствора тиомочевины порциями в 2-3 приема для восстановления свободного йода, доливают до метки водой и перемешивают.
     
     Оптическую плотность раствора измеряют на спектрофотометре при 337 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн от 430 до 480 нм. В качестве раствора сравнения используют воду.
     
     Содержание висмута находят по градуировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.
     
     3.2. Построение градуировочного графика
     
     В пять стаканов (или колб) вместимостью 250-300 см помещают по 0,5 г металлического никеля или никелевого порошка. В четыре стакана (или колбы) приливают последовательно 0,5; 1,0; 3,0; 5,0 см стандартного раствора Б висмута. Пятый стакан (или колба) служит для проведения контрольного опыта. Во все стаканы добавляют по 30 см смеси соляной и азотной кислот. Далее поступают как указано в п.3.1, из значения оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.
     
     По найденным величинам оптической плотности растворов и соответствующим им массам висмута строят градуировочный график.
     
     3.1, 3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
     
     

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

     4.1. Массовую долю висмута () в процентах вычисляют по формуле
     

,

     
где  - масса висмута, найденная по градуировочному графику, г;
     
      - масса навески сплава, г.
     
     4.2. Абсолютные расхождения результатов параллельных определений не должны превышать (при доверительной вероятности 0,95) допускаемых значений, указанных в табл.2.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 2).
     
     

Б. Непламенный атомно-абсорбционный метод определения висмута

     Сущность метода
     
     Метод основан на измерении поглощения излучения свободными атомами висмута при длине волны 223,1 или 306,8 нм, образующимися при введении анализируемого раствора в электротермический атомизатор. Висмут предварительно отделяют от основных компонентов сплава осаждением в виде сульфида тиоацетамидом в аммиачном растворе (рН 7,5) в присутствии винной кислоты в качестве комплексообразующего вещества и сульфида меди в качестве коллектора.
     
     

5. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

     Атомно-абсорбционный спектрофотометр с электротермическим атомизатором.
     
     Лампа для определения висмута.
     
     Аргон высокой чистоты по ГОСТ 10157 или смесь аргона с 5% водорода.
     
     рН-метр.
     
     Термометр.
     
     Кислота соляная по ГОСТ 3118, ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1.
     
     Кислота азотная по ГОСТ 4461, ГОСТ 11125 и разбавленная 1:1.
     
     Смесь соляной и азотной кислот: к 150 см соляной кислоты добавляют 50 см азотной кислоты, перемешивают; и разбавленная 1:1. Смесь кислот готовят непосредственно перед использованием.
     
     Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 500 г/дм.
     
     Аммиак водный по ГОСТ 3760.
     
     Тиоацетамид, раствор 20 г/дм.
     
     Медь марки М00бк по ГОСТ 859.
     
     Медь азотнокислая, раствор 0,01 г/см 1 г металлической меди растворяют при нагревании в 15-20 см азотной кислоты (1:1).
     
     Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают.
     
     Никель марки Н0 по ГОСТ 849.
     
     Никелевый порошок по ГОСТ 9722.
     
     Висмут марок Ви0, Ви00, Ви000, Ви0000 по ГОСТ 10928.
     
     Стандартные растворы висмута:
     
     Раствор А: 0,1 г висмута растворяют в 30 см азотной кислоты при нагревании, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки водой и перемешивают. 1 см стандартного раствора А содержит 0,0001 г висмута.
     
     Раствор Б: 10 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, добавляют 10 см азотной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают.
     
     1 см стандартного раствора Б содержит 0,00001 г висмута.
     
     Раствор В: 10 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, добавляют 10 см азотной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор готовят непосредственно перед использованием.
     
     1 см стандартного раствора В содержит 0,000001 г висмута.
     
     

6. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

     6.1. Навеску сплава массой (табл.1) помещают в стакан или колбу вместимостью 250-300 см, приливают 20-30 см смеси соляной и азотной кислот, накрывают часовым стеклом и растворяют навеску при нагревании.
     
     

Таблица 1

     
     
     Раствор выпаривают до объема приблизительно 10 см. Добавляют 30 см воды, 15-20 см раствора винной кислоты, 1 см раствора азотнокислой меди и нагревают в течение 10 мин.
     
     Раствор охлаждают, добавляют 20-25 см аммиака и снова нагревают в течение 5-8 мин. Устанавливают рН 7,5 раствором соляной кислоты (1:1), используя рН-метр. Раствор разбавляют водой до объема приблизительно 150 см, нагревают до 85 °С - 90 °С, приливают 10 см раствора тиоацетамида, выдерживают 10 мин при этой же температуре. Вновь приливают 10 см раствора тиоацетамида, оставляют раствор с осадком на 2 ч при 40 °С - 50 °С и охлаждают.
     
     Осадок сульфидов отфильтровывают на два фильтра средней плотности (белая лента), промывают 7-8 раз холодной водой. Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют в 40-50 см (порциями по 10 см) горячей смеси соляной и азотной кислот, разбавленной (1:1) и промывают фильтр 2-3 раза горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан (или колбу), где производилось осаждение. Раствор выпаривают досуха, соли растворяют в 5 см азотной кислоты и снова выпаривают досуха. Соли растворяют в 10 см раствора азотной кислоты (1:1) при нагревании, накрывая стакан или колбу стеклом, охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см, доливают водой до метки, перемешивают.
     
     Отбирают микропипеткой аликвотную часть раствора, равную 20 мкдм, вводят в электротермический атомизатор и фиксируют величину поглощения излучения с помощью регистрирующего устройства. Для измерения отбирают не менее трех аликвотных частей раствора.
     
     Массу висмута находят по градуировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.
     
     6.2. Подготовка прибора к измерению
     
     Включение прибора, настройку спектрофотометра на резонансное излучение, регулировку блока управления, блока атомизации проводят согласно инструкции, прилагаемой к прибору.
     
     Условия определения висмута:
     
     - аналитическая линия () - 223,1 нм,
     
                                                          - 306,8 нм;
     
     - спектральная ширина щели - 0,2 нм;
     
     - время высушивания при 100 °С - 10 с;
     
     - время разложения при 560 °С - 15 с;
     
     - время атомизации при 1930 °С - 10 с.
     
     Определение висмута проводят в полном потоке инертного газа с отключением его на стадии атомизации.
     
     6.3. Построение градуировочного графика
     
     В семь стаканов (или колб) вместимостью 250-300 см помещают навески металлического никеля или никелевого порошка в соответствии с табл.1.
     
     В шесть стаканов (или колб) приливают последовательно 1, 2, 4, 6, 8, 10 см стандартного раствора В висмута. Седьмой стакан (или колба) служит для проведения контрольного опыта.
     
     Во все стаканы приливают по 20-30 см смеси соляной и азотной кислот, накрывают часовыми стеклами и растворяют навески при нагревании. Растворы выпаривают до объема приблизительно 10 см, добавляют по 30 см воды, по 20 см раствора винной кислоты и нагревают в течение 10 мин. Далее поступают, как указано в пп.5.3.1 и 5.3.2.
     
     Из значения оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности контрольного опыта. По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им массам висмута строят градуировочный график.
     
     

7. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

     7.1. Массовую долю висмута () в процентах вычисляют по формуле
     

,

     
где  - масса висмута, найденная по градуировочному графику, г;
         
       - масса навески сплава, г.
     
     7.2. Абсолютные расхождения результатов параллельных определений не должны превышать (при доверительной вероятности 0,95) допускаемых значений, указанных в табл.2.
     
     

Таблица 2