ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
СТАЛЬ ТА ЧАВУН
Методи визначення бору
Д
БЗ № 5-2001/144
СТУ 4038-2001Київ
ДЕРЖСТАНДАРТ УКРАЇНИ
200
1ПЕРЕДМОВА
РОЗРОБЛЕНО І ВНЕСЕНО Українським державним науково-дослідним інститутом металів (ТК 3)
ЗАТВЕРДЖЕНО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ наказом Держстандарту України від 27 червня 2001 р. № 317
З Додаток А цього стандарту повністю відповідає міжнародному стандарту ISO 10153:1997 Steel — Determination of boron content — Curcumin spectrophotometric method (Сталь — Визначення вмісту бору — Спектрофотометричний метод із застосуванням куркуміну)
Ступінь відповідності нееквівалентний (neq)
ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ
РОЗРОБНИКИ: Д. Нестеров, д-р техн, наук; С. Спіріна (керівник розробки), канд. хім. наук;
Н. Гриценко (керівник розробки), канд. хім. наук; В. Даниленко; Л. Березова; В. Спірін
© Держстандарт України, 2001
Цей стандарт не може бути повністю чи частково відтворений, тиражований
І розповсюджений як офіційне видання без дозволу Держстандарту України
ЗМІСТ
с.
Сфера застосування 1
Нормативні посилання 1
Загальні вимоги 2
Екстракційно-фотометричний метод визначення бору з метиленовим блакитним 2
Екстракційно-фотометричний метод визначення бору з 4,4-діоксидибензоїлметаном (Р-дикетонами) 5
Фотометричний метод визначення бору (для чавунів з масовою часткою ванадію до 1 %) ...7
Точність 9
Техніка безпеки 9
Додаток А Сталь. Визначення вмісту бору. Спектрофотометричний метод із застосуванням куркуміну 10
Додаток Б Бібліографія 22ДСТУ 4038-2001
ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
СТАЛЬ ТА ЧАВУН
Методи визначення бору
СТАЛЬ И ЧУГУН
Методы определения бора
STEEL AND IRON
Methods for the determination of boron
Чинний від 2002-01-01
СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ
Цей стандарт установлює екстракційно-фотометричний (за масової частки бору від 0,0005 % до 0,1 %) та фотометричний (за масової частки бору від 0,002 % до 0,03 %) методи визначення бору у чавуні та вуглецевій і низьколегованій сталі, а також спектрофотометричний метод визначення бору у сталі із застосуванням куркуміну (за масової частки бору від 0,0005 % до 0,012 %).
НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ
У цьому стандарті є посилання на такі стандарти:
ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ 83-79 Натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 1942-86 1,2-Дихлорэтан технический. Технические условия
ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия
ГОСТ 4148-78 Железо (II) сернокислое 7-водное. Технические условия
ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия
ГОСТ 4208-72 Соль закиси железа и аммония двойная сернокислая (соль Мора). Технические условия
ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 4332-76 Калий углекислый — натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ 5962-67 Спирт этиловый ректификованный. Технические условия
ГОСТ 6006-78 Бутанол-1. Технические условия
ГОСТ 6016-77 Спирт изобутиловый. Технические условия
ГОСТ 6552-80 Кислота ортофосфорная. Технические условия
ГОСТ 6563-75 Изделия технические из благородных металлов и сплавов. Технические условия
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 9656-75 Кислота борная. Технические условия
ГОСТ 10484-78 Кислота фтористоводородная. Технические условия
ГОСТ 10652-73 Соль динатриевая этилендиамин-N, N. N'.N'-тетрауксусной кислоты 2-вод- ная (трилон Б)
ГОСТ 10929-76Е Водорода пероксид. Технические условия
ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 13610-79 Железо карбонильное радиотехническое. Технические условия
ГОСТ 14261-77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 14262-78 Кислота серная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 18270-72 Кислота уксусная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 18704-78 Кислота борная. Технические условия
ГОСТ 20490-75 Калий марганцовокислый. Технические условия
ГОСТ 24147-80 Аммиак водный особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 28473-90 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа.
З ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ
Загальні вимоги до методів аналізу — згідно з ГОСТ 28473.
Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки бору наведено в розділі 7.
4 ЕКСТРАКЦІЙНО-ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ БОРУ
З МЕТИЛЕНОВИМ БЛАКИТНИМ
Суть методу
Метод грунтується на перетворенні борної кислоти у тетрафтороборну кислоту та екстракції 1,2-дихлоретаном забарвленої у блакитний колір комплексної сполуки тетрафторборат-іонів з реагентом метиленовим блакитним і подальшим вимірюванням світлопоглинання екстракту за довжини хвилі 657 нм.
Апаратура, реактиви та розчини
Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.
Кислота сірчана згідно з ГОСТ 4204 і розчин з молярною концентрацією еквівалента 5 моль/дм3.
Кислота ортофосфорна згідно з ГОСТ 6552.
Суміш сірчаної та ортофосфорної кислот: до 180 см3 ортофосфорної кислоти підпивають 20 см3 сірчаної кислоти і обережно перемішують.
Кислота соляна згідно з ГОСТ 3118 або ГОСТ 14261.
Кислота азотна згідно з ГОСТ 4461 або ГОСТ 11125.
Кислота фтористоводнева згідно з ГОСТ 10484 з масовою концентрацією 50 г/дм3: до 20 см3 фтористоводневої кислоти підливають 150 см3 води і перемішують. Розчин зберігають у поліетиленовій посудині.
Аміак водний згідно з ГОСТ 3760, розведений 1:3.
Водню пероксид згідно з ГОСТ 10929.
Калію карбонат — натрію карбонат згідно з ГОСТ 4332.
Метиленовий блакитний, розчин: 0,374 г метиленового блакитного розчиняють у теплій воді, охолоджують і розводять водою до 1000 см3.
1,2-дихлоретан згідно з ГОСТ 1942, вищий сорт.
Залізо карбонільне радіотехнічне згідно з ГОСТ 13610 з масовою часткою бору не більше 0,0002 %.
Розчин карбонільного заліза в ортофосфорній кислоті: 25 г карбонільного заліза вміщують у кварцеву конічну колбу місткістю 500 см3, підливають 300 см3 ортофосфорної кислоти, розведеної 1:1, і розчиняють, помірно нагріваючи. Розчин охолоджують до кімнатної температури, підливають краплями пероксид водню до повного окислення заліза (близько 60 см3), нагрівають розчин до кипіння і кип’ятять до повного розкладення пероксиду водню. Розчин охолоджують, переносять у мірну колбу місткістю 500 см3, доводять до позначки водою і перемішують.Примітка. Для запобігання випаданню солей воду слід додавати невеликими порціями і ретельно перемішувати розчин після кожного додавання.
Калію перманганат згідно з ГОСТ 20490, розчин з молярною концентрацією еквівалента 0,001 моль/дм3.
Заліза (ІІ)-амонію сульфат (сіль Мора) згідно з ГОСТ 4208, розчин з масовою концентрацією 40 г/дм3: 4 г солі Мора розчиняють у 100 см3 розчину сірчаної кислоти з масовою концентрацією 3,5 г/дм3.
Натрію пероксид згідно з нормативним документом.
Заліза (II) сульфат згідно з ГОСТ 4148.
Кислота борна особливої чистоти згідно з ГОСТ 18704.
Стандартні розчини бору.
Розчин А: 0,5720 г борної кислоти розчиняють у невеликій кількості води у мірній колбі місткістю 1000 см3, доводять до позначки водою і перемішують.
см3 розчину А містить 0,0001 г бору.
Розчин зберігають у поліетиленовій посудині.
Розчин Б: 10 см3 розчину А переносять у мірну колбу місткістю 100 см3, доводять до позначки водою і перемішують.
см3 розчину Б містить 0,00001 г бору.
Розчин В: 50 см3 розчину А переносять у мірну колбу місткістю 1000 см3, доводять до позначки водою і перемішують.
см3 розчину В містить 0,000005 г бору.
Кварцевий, поліетиленовий і тефлоновий посуд.
.3 Проведення аналізу
Наважку сталі або чавуну масою 0,25 г вміщують у кварцову колбу або стакан місткістю 100 см3, приливають 10 см3 ортофосфорної кислоти і розчиняють пробу, інтенсивно нагріваючи (температура близько 300 °С), накривши колбу або стакан кришкою із кварцу або фторопласту.
Після повного розчинення наважки розчин охолоджують, обережно приливають 10-15 см3 пероксиду водню і помірно нагрівають вміст колби до розкладення надлишку пероксиду водню. Розчин охолоджують, приливають 10 см3 сірчаної кислоти і нагрівають до виділення слабких парів сірчаної кислоти.
Якщо наважка аналізованої проби не розчиняється в ортофосфорній кислоті, то її розчиняють у суміші соляної та азотної кислот у співвідношенні 3:1, помірно нагріваючи, накривши колбу кришкою з кварцу або тефлону. До розчину приливають 10 см3 суміші сірчаної та ортофосфорної кислот і нагрівають розчин до появи парів сірчаної кислоти. Розчин охолоджують, обмивають кришку та стінки колби водою і знову випарюють до появи парів сірчаної кислоти.
Розчин, одержаний за першим або другим варіантом розчинення проби, охолоджують, додають 20-40 см3 води і нагрівають до розчинення солей. Потім охолоджують і переносять у поліетиленову посудину (за масової частки бору від 0,0005 % до 0,005 %) або в мірну колбу місткістю 100 см3 (за масової частки бору від 0,005 % до 0,1 %).
Примітка. Для запобігання випаданню солей воду додають невеликими порціями, ретельно перемішуючи розчин після кожного приливання.
Одержаний за 4.3.1 розчин з масовою часткою бору від 0,0005 % до 0,005 % розводять водою до 50 см3, приливають 10 см3 5 %-го розчину фтористоводневої кислоти, перемішують і залишають не менш як на 2 год. До розчину тетрафторборату додають 3-4 краплі розчину аміаку, розведеного 1:3, краплями — розчин перманганату калію до рожевого забарвлення, надлишок останнього відновлюють додаванням 1,0 см3 розчину солі Мора, розчин розводять водою до 100 см3.
Замість розчинів аміаку, перманганату калію і розчину солі Мора до розчину тетрафторборату можна додати 10 см3 розчину карбонільного заліза в ортофосфорній кислоті і 20 см3 води.
До одержаного розчину (дуже точно, із бюретки) додають 10 см3 розчину метиленового блакитного, 25 см3 дихлоретану (точно, з піпетки), посудину накривають поліетиленовою кришкою і струшують протягом 1 хв. Потім вміст поліетиленової колби переносять у ділильну лійку місткістю 150-200 см3, органічний шар (нижній) переводять в іншу лійку і промивають струшуванням з точно відміряними 10 см3 води протягом ЗО с. Органічний шар фільтрують через сухий фільтр у сухий поліетиленовий стакан. Відбирають піпеткою 5 см3 фільтрату у мірну колбу місткістю 25 см3, розводять до позначки 1,2-дихлоретаном, перемішують і вимірюють оптичну густину розчину на спектрофотометрі за довжини хвилі 657 нм або на фотоелектроколориметрі зі світлофільтром, що має максимум світлопропускання в інтервалі довжин хвиль 620-680 нм.
Як розчин порівняння використовують дихлоретан. Одночасно з виконанням аналізу здійснюють контрольний дослід на забруднення реактивів.
Від значення оптичної густини аналізованого розчину віднімають значення оптичної густини розчину контрольного досліду. Масу бору знаходять за градуювальним графіком або методом порівняння із стандартним зразком.
Одержаний за 4.3.1 розчин із вмістом в аналізованій пробі сталі або чавуну від 0,005 % до 0,1 % бору переносять у мірну колбу місткістю 100 см3, розводять водою до позначки і перемішують.
У поліетиленову посудину вміщують аліквотну частину цього розчину і розчин сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 2,5 моль/дм3 згідно з таблицею 1.
Таблиця 1
|
Масова частка бору, % |
Об'єм аліквотної частини, см3 |
Об’єм 2,5 моль/дм3 розчину сірчаної кислоти, см3 |
|
Понад 0,005 до 0,025 включ. |
20 |
12,0 |
|
» 0,025 » 0,05 » |
10 |
13,5 |
|
» 0,05 » 0,10 » |
5 |
14,0 |
Розчин у поліетиленовій посудині розводять водою до об’єму 50 см3 і далі діють, як зазначено у 4.3.2.
Побудова градуювального графіка
Для побудови градуювального графіка за масової частки бору від 0,0005 % до 0,005 % у сім кварцових стаканів місткістю 100 см3 вміщують по 0,25 г карбонільного заліза і в шість стаканів послідовно приливають 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 і 3,0 см3 стандартного розчину В, що відповідає 0,00000125; 0,0000025; 0,000005; 0,0000075; 0,000010; 0,000015 г бору. У всі стакани приливають 10 см3 ортофосфорної кислоти і, накривши кришками із кварцу або фторопласту, розчиняють, інтенсивно нагріваючи.
Далі аналіз здійснюють згідно з 4.3.2. Сьомий стакан використовують для контрольного досліду.
Для побудови градуювального графіка за масової частки бору від 0,005 % до 0,1 % у вісім кварцових стаканів місткістю 100 см3 вміщують по 0,25 г карбонільного заліза і в сім стаканів послідовно у кожний приливають 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 і 25,0 см3 стандартного розчину Б, що відповідає 0,000010; 0,000020; 0,000050; 0,00010; 0,00015; 0,00020 і 0,00025 г бору. Після цього в усі стакани приливають 10 см3 ортофосфорної кислоти і розчиняють, інтенсивно нагріваючи, накривши стакани кришками з кварцу або фторопласту.
