"ГОСТ 11739.6-99. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения железа"
(введен в действие Постановлением Госстандарта РФ от 18.02.2000 N 41-ст)

1. Разработан ОАО "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО ВИЛС), Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 297 "Материалы и полуфабрикаты из легких сплавов".

Внесен Госстандартом России.

2. Принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 16-99 от 8 октября 1999 г.).

За принятие проголосовали:

3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 18 февраля 2000 г. N 41-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 11739.6-99 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2000 г.

4. Взамен ГОСТ 11739.6-82.

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле железа от 0,01% до 2,0%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле железа от 0,005% до 2,0%) методы определения железа в алюминиевых литейных и деформируемых сплавах.

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 61-75. Кислота уксусная. Технические условия

ГОСТ 199-78. Натрий уксуснокислый 3-водный. Технические условия

ГОСТ 3118-77. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760-79. Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3778-77. Свинец. Технические условия

ГОСТ 4038-79. Никель (II) хлорид 6-водный. Технические условия

ГОСТ 4204-77. Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328-77. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4461-77. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 5456-79. Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия

ГОСТ 5457-75. Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия

ГОСТ 10484-78. Кислота фтористоводородная. Технические условия

ГОСТ 10929-76. Водорода пероксид. Технические условия

ГОСТ 11069-74. Алюминий первичный. Марки

ГОСТ 25086-87. Цветные металлы и их сплавы. Общие требования к методам анализа.

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

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

4.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в растворе соляной кислоты или растворе гидроокиси натрия, восстановлении трехвалентного железа до двухвалентного гидрохлоридом гидроксиламина, образовании комплекса двухвалентного железа с 1,10-фенантролином или 2,2'-дипиридилом при рН 4,5 и измерении оптической плотности раствора при длине волны 510 нм.

Мешающее влияние меди, цинка и никеля, образующих с 1,10-фенантролином или 2,2-дипиридилом бесцветные комплексы, устраняют введением избыточного количества реагента. Кроме того, в условиях растворения пробы половина меди отделяется от железа. Если в пробе соотношение массовых долей меди и железа равно или более 100:1, оставшуюся в аликвотной части раствора медь отделяют осаждением на свинцовой ленте.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Шкаф сушильный с терморегулятором.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, растворы 1:1, 1:99 и раствор 10 моль/дм3: 820 см3 соляной кислоты плотностью 1,19 г/см3 доливают до объема 1000 см3, охлаждают и перемешивают.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 200 г/дм3. Раствор готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.

Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор 1:1.

1,10-фенантролин (моногидрат или гидрохлорид моногидрата): 0,25 г моногидрата или 0,30 г гидрохлорида моногидрата растворяют при слабом нагревании в 80 см3 воды, охлаждают, доливают водой до объема 100 см3.

2,2'-дипиридил: 0,25 г реагента растворяют в 100 см3 воды.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.

Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199.

Кислота уксусная по ГОСТ 61 плотностью 1,05 г/см3.

Буферный раствор с рН 4,5: 272 г уксуснокислого натрия растворяют в 500 см3 воды, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1000 см3, приливают 240 см3 уксусной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.

Смесь реактивов: смешивают 100 см3 раствора гидрохлорида гидроксиламина, 100 см3 раствора 1,10-фенантролина или 2,2'-дипиридила и 300 см3 буферного раствора. Смесь реактивов хранят в посуде из темного стекла не более одного месяца.

Индикатор конго красный: 0,1 г реагента растворяют в 100 см3 воды при слабом нагревании.

Индикаторная бумага конго: фильтры ("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.

Свинец по ГОСТ 3778 с массовой долей железа не более 0,001% в виде ленты или проволоки.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929.

Железо реактивное (восстановленное).

Стандартные растворы железа.

Раствор А: 0,1 г железа помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 раствора соляной кислоты 1:1, накрывают часовым стеклом и умеренно нагревают до растворения, добавляют 2 - 3 капли пероксида водорода и кипятят в течение 3 - 5 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, часовое стекло ополаскивают водой над стаканом, в котором проводили растворение, и переводят раствор в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 раствора содержит 0,0001 г железа.

Раствор Б: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 2 см3 раствора соляной кислоты 1:1, доливают водой до метки и перемешивают. Раствор готовят перед применением.

1 см3 раствора содержит 0,00001 г железа.

4.3. Подготовка к анализу

Перед проведением анализа стружку пробы отмагничивают.

4.4. Проведение анализа

4.4.1. Навеску пробы 0,5 г в зависимости от массовой доли кремния растворяют одним из следующих способов.

4.4.1.1. При массовой доле кремния менее 1,5%

Навеску пробы помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 15 см3 раствора соляной кислоты 1:1, накрывают часовым стеклом или воронкой и растворяют при умеренном нагревании, обмывают стенки колбы 10 см3 воды и кипятят в течение 5 мин. К охлажденному до комнатной температуры раствору приливают воду до объема 50 см3 и фильтруют раствор через фильтр средней плотности ("белая лента") в мерную колбу вместимостью в соответствии с таблицей 1, промывают фильтр 2 - 3 раза раствором соляной кислоты 1:99 порциями по 5 - 10 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

4.4.1.2. При массовой доле кремния более 1,5%

Навеску пробы помещают в стакан из фторопласта или стеклоуглерода вместимостью 100 см3, приливают небольшими порциями 20 см3 раствора гидроокиси натрия и растворяют сначала при комнатной температуре, затем выпаривают при умеренном нагревании до получения густой сиропообразной консистенции. Стенки стакана обмывают 20 - 25 см3 воды, приливают осторожно, небольшими порциями при непрерывном перемешивании, 20 см3 раствора соляной кислоты молярной концентрации 10 моль/дм3 и кипятят в течение 3 - 5 мин до получения прозрачного раствора, доливают 20 - 25 см3 воды и продолжают нагревание в течение 2 - 3 мин.

При наличии осадка меди охлажденный раствор фильтруют через фильтр средней плотности ("белая лента"), фильтр промывают 3 - 4 раза раствором соляной кислоты 1:99 порциями по 10 см3, собирая фильтрат и промывные воды в мерную колбу вместимостью в соответствии с таблицей 1. Раствор охлаждают до комнатной температуры, доливают водой до метки и перемешивают.

4.4.2. Аликвотную часть раствора, полученного по 4.4.1.1 или 4.4.1.2, в соответствии с таблицей 1 переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Если аликвотная часть равна 50 см3, помещают в раствор бумагу конго, добавляют по каплям раствор аммиака до появления сине-сиреневой окраски бумаги конго. Затем приливают 25 см3 смеси реактивов, доливают водой до метки и перемешивают.

4.4.3. При массовой доле в пробе меди более 0,5%, цинка более 4,0%, никеля более 2,0% или их суммы более 5,0% к раствору, приготовленному по 4.4.2, приливают в избыток 10 см3 раствора 1,10-фенантролина или 2,2'-дипиридила.

4.4.4. При соотношении в пробе массовых долей меди и железа более чем 100:1 медь дополнительно отделяют на металлическом свинце.

Для этого аликвотную часть раствора, приготовленного по 4.4.1.1 или 4.4.1.2, переносят в стакан вместимостью 100 см3 и разбавляют водой до объема 30 см3. В раствор помещают свинцовую ленту площадью 3 - 4 см2 и кипятят при слабом нагревании в течение 5 - 8 мин. Свинцовую ленту с осажденной на ней медью удаляют из раствора, промывают водой в тот же стакан, раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Объем раствора в колбе должен быть 50 - 60 см3. Продолжение анализа - по 4.4.2 и 4.4.3.

4.4.5. Оптическую плотность раствора измеряют через 30 мин при длине волны 510 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм. Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта, приготовленный по 4.4.1.1 или 4.4.1.2, 4.4.2 - 4.4.4 со всеми используемыми в ходе анализа реактивами.

Массу железа определяют по градуировочному графику.

4.4.6. Построение градуировочного графика

В девять из десяти мерных колб вместимостью 100 см3 каждая отмеряют 2,5; 5,0 см3 раствора Б; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 см3 раствора А, что соответствует 0,000025; 0,00005; 0,0001; 0,00015; 0,0002; 0,00025; 0,0003; 0,00035; 0,0004 г железа. К растворам приливают воду до объема 50 см3, 25 см3 смеси реактивов, добавляют в избыток 10 см3 раствора 1,10-фенантролина или 2,2'-дипиридила, если график предназначен для проб по 4.4.3, затем доливают водой до метки и перемешивают. Раствором сравнения служит раствор, в который не введено железо.

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

4.5. Обработка результатов

4.5.1. Массовую долю железа X, %, вычисляют по формуле

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

- масса навески пробы в аликвотной части раствора, г.

4.5.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в таблице 2.

5.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в растворе соляной кислоты в присутствии пероксида водорода и измерении атомной абсорбции железа при длине волны 248,3 нм в пламени ацетилен-воздух.

5.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для железа.

Печь муфельная.

Ацетилен по ГОСТ 5457.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3, растворы 1:1 и 1:99.

Никель (II) хлорид по ГОСТ 4038, раствор 1 г/дм3.

Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 - 1,40 г/см3.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929.

Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.

Раствор алюминия 50 г/дм3: 25 г алюминия помещают в коническую колбу вместимостью 500 см3, добавляют 1 - 2 см3 раствора хлорида никеля (II), небольшими порциями 275 см3 раствора соляной кислоты 1:1 и растворяют при умеренном нагревании. В раствор приливают 1 см3 пероксида водорода и кипятят его в течение 5 мин.

Охлажденный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.

Железо реактивное (восстановленное).

Стандартный раствор железа А - по 4.2.

1 см3 раствора содержит 0,0001 г железа.

5.3. Подготовка к анализу

Перед проведением анализа стружку пробы отмагничивают.

5.4. Проведение анализа

5.4.1. Навеску пробы массой в соответствии с таблицей 3 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 30 см3 воды и осторожно, небольшими порциями, 30 см3 раствора соляной кислоты 1:1. Колбу нагревают до растворения навески, добавляют 3 - 5 капель пероксида водорода и кипятят раствор в течение 3 - 5 мин.

5.4.1.1. Если раствор прозрачен, его переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

5.4.1.2. Если остается осадок, указывающий на наличие кремния, раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 100 см3 через фильтр средней плотности ("белая лента"), промывая фильтр 2 - 3 раза горячим раствором соляной кислоты 1:99 порциями по 5 - 10 см3, и собирают фильтрат в ту же колбу (основной раствор).

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, не допуская воспламенения, и прокаливают при температуре 500 - 600 °С в течение 2 - 3 мин. После охлаждения добавляют в тигель пять капель серной кислоты, 5 см3 фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту (приблизительно 1 см3) до получения прозрачного раствора.

Раствор выпаривают досуха, охлаждают, приливают к сухому остатку в тигле 10 см3 раствора соляной кислоты 1:1 и растворяют его при умеренном нагревании. Раствор охлаждают, при необходимости фильтруют через маленький плотный фильтр ("синяя лента") и присоединяют к основному раствору в мерной колбе вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.

5.4.2. Аликвотную часть раствора в соответствии с таблицей 3 помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают раствор соляной кислоты 1:1 в соответствии с таблицей 3, доливают водой до метки и перемешивают.

5.4.3. Раствор контрольного опыта готовят по 5.3.1 и 5.3.2, используя вместо навески пробы навеску алюминия.

5.4.4. Построение градуировочного графика

5.4.4.1. При массовой доле железа от 0,005 до 0,10%

В восемь мерных колб вместимостью 100 см3 каждая приливают по 20 см3 раствора алюминия, в семь из них отмеряют 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,00005; 0,0001; 0,0002; 0,0004; 0,0006; 0,0008; 0,001 г железа.

5.4.4.2. При массовой доле железа от 0,10 до 1,0%

В семь мерных колб вместимостью 100 см3 каждая приливают по 2 см3 раствора алюминия, по 5 см3 раствора соляной кислоты 1:1, в шесть из них отмеряют 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,0001; 0,0002; 0,0004; 0,0006; 0,0008; 0,001 г железа.

5.4.4.3. При массовой доле железа от 1,0 до 2,0%

В семь мерных колб вместимостью 100 см3 каждая приливают по 1 см3 раствора алюминия, по 5 см3 раствора соляной кислоты 1:1, в шесть из них отмеряют 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,0005; 0,0006; 0,0007; 0,0008; 0,0009; 0,001 г железа.

5.4.4.4. Растворы, полученные по 5.4.4.1 - 5.4.4.3, доливают водой до метки и перемешивают.

5.4.5. Растворы пробы, контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в окислительное пламя ацетилен-воздух и измеряют атомную абсорбцию железа при длине волны 248,3 нм.

По полученным значениям атомной абсорбции и соответствующим им массовым концентрациям железа строят градуировочный график в координатах: "Значение атомной абсорбции - массовая концентрация железа, г/см3". Раствор, в который не введено железо, служит раствором контрольного опыта при построении градуировочного графика.

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

5.5. Обработка результатов

5.5.1. Массовую долю железа , %, вычисляют по формуле

где - массовая концентрация железа в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;

- массовая концентрация железа в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;

V - объем раствора пробы, см3;

m - масса навески пробы или масса навески пробы в аликвотной части раствора, г.

5.5.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в таблице 4.