Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 22536.9-88 "Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения никеля" (утв. постановлением Госстандарта СССР от 25 августа 1988 г. N 3018)

ГАРАНТ:

Ограничение срока действия настоящего ГОСТа снято протоколом МГС от 21 октября 1993 г. N 4-93 (ИУС N 4-94)

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле никеля от 0,01 до 0,50%), гравиметрический (при массовой доле никеля от 0,1 до 0,5%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле никеля от 0,02 до 0,50%) методы определения никеля.

1. Общие требования

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 22536.0-87.

1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности Р = 0,95) не превышает предела Дельта, приведенного в таблице, при выполнении условий:

расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d_2 (d_3), приведенного в таблице;

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли никеля не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение дельта, приведенное в таблице.

При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли никеля. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращают до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.

Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d_к , приведенного в таблице.

Массовая доля никеля, %	Дельта, %	Допускаемые расхождения, %			дельта, %
		d_к	d_2	d_3
От 0,01 до 0,02 включ. Св. 0,02 " 0,05 " " 0,05 " 0,10 " " 0,10 " 0,2 " " 0,2 " 0,5 "	0,003 0,005 0,008 0,013 0,020	0,004 0,006 0,010 0,016 0,026	0,003 0,005 0,008 0,013 0,021	0,004 0,006 0,010 0,016 0,026	0,002 0,003 0.005 0,008 0,013

2. Фотометрический метод определения никеля

2.1. Определение никеля (0,01-0,5%) в сталях и чугунах с массовой долей марганца до 2%.

2.1.1. Метод основан на образовании окрашенного в красный цвет комплексного соединения никеля с диметиглиоксимом в аммиачной среде в присутствии бромистого и бромноватокислого калия и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 530 нм.

2.1.2. Аппаратура и реактивы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:4 и 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или ГОСТ 11125-84 и разбавленная 3:2.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:4.

Кислота лимонная по ГОСТ 3652-69, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3.

Калий бромистый по ГОСТ 4160-74.

Калий бромноватокислый по ГОСТ 4457-74.

Раствор бромистого и бромноватокислого калия: 39 г бромистого калия и 10 г бромноватокислого калия растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79 и разбавленный 3:2.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-72.

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 18300-72 постановлением Госстандарта СССР от 26 июня 1987 г. N 2705 с 1 июля 1988 г. введен в действие ГОСТ 18300-87

Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3: 10 г диметилглиоксима растворяют в этиловом спирте в мерной колбе вместимостью 1 дм3, доливают до метки этиловым спиртом и перемешивают; перед употреблением раствор фильтруют.

Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79.

Никель первичный по ГОСТ 849-70.

ГАРАНТ:

Постановлением Госстандарта России от 17 марта 1998 г. N 53 взамен ГОСТ 849-70 с 1 июля 1998 г. введен в действие ГОСТ 849-97 "Никель первичный. Технические условия" для применения в РФ

Стандартные растворы никеля.

Раствор А: 1,000 г металлического никеля растворяют при умеренном нагревании в 35 см3 азотной кислоты (3:2), приливают 30 см3 серной кислоты (1:4), выпаривают до начала выделения паров серной кислоты и охлаждают. Соли растворяют в 100-150 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 раствора А содержит 0,001 г никеля.

Раствор Б: 50 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают

1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г никеля.

Раствор В: 50 см3 раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 раствора В содержит 0,00005 г никеля.

2.1.3. Проведение анализа

Навеску пробы 0,5 г помещают в стакан вместимостью 200-250 см3, растворяют в 30 см3 серной кислоты (1:4) при умеренном нагревании и окисляют азотной кислотой, прибавляя ее по каплям до прекращения вспенивания раствора. После охлаждения, если растворяют в 100-120 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.

Раствор фильтруют через сухой фильтр в колбу вместимостью 250 см3, отбрасывая две первые порции фильтрата. Две аликвотные части раствора по 25 см3 помещают в мерные колбы вместимостью 100 см3 и при постоянном перемешивании последовательно приливают в каждую мерную колбу 20 см3 раствора лимонной кислоты, 5 см3 соляной кислоты (1:4), 10 см3 раствора бромистого и бромноватокислого калия и через 2-3 мин 25 см3 раствора аммиака (3:2). Растворы перемешивают и немедленно охлаждают до 20°С.

В одну из колб приливают 1 см3 раствора диметилглиоксима, в другую - 1 см3 этилового спирта. Растворы доливают до метки водой и тщательно перемешивают. В течение 25 мин измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на спектрофотометре при длине волны 530 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале длин волн 530-550 нм.

В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую все реактивы, кроме диметилглиоксима.

Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе, и проведенным через все стадии анализа.

2.1.4. Построение градуировочного графика

2.1.4.1. При массовой доле никеля 0,01-0,05%.

В семь стаканов вместимостью 250 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа. В шесть из них добавляют стандартный раствор В в количестве 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 6,0 см3, что соответствует 0,000025; 0,000050; 0,000100; 0,000150; 0,000250 и 0,000300 г никеля. Седьмой стакан служит для приготовления раствора сравнения. Далее проводят анализ как приведено в п. 2.1.3.

2.1.4.2. При массовой доле никеля 0,05-0,50%.

В семь стаканов вместимостью 250 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа. В шесть из них добавляют стандартный раствор Б в количестве 2; 5; 10; 16; 20; 30 см3, что соответствует 0,0002; 0,0005; 0,0010; 0,0015; 0,0020; 0,0030 г никеля. Седьмой стакан служит для приготовления раствора сравнения. Далее проводят анализ как приведено в п. 2.1.3.

По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы никеля строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность - массовая доля никеля.

2.2. Определение никеля (0,05-0,50%) в сталях и чугунах с массовой долей марганца до 1%.

2.2.1. Метод основан на образовании окрашенного в коричнево-красный цвет комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом в щелочной среде в присутствии надсернокислого аммония и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 440 нм. Мешающее влияние железа устраняют переведением его в винно-кислый комплекс.

2.2.2. Аппаратура и реактивы

Калий-натрий виннокислый по ГОСТ 5845-79, раствор с массовой концентрацией 200 г/дм3.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77, раствор с массовой концентрацией 200 г/дм3 или калия гидроксид по ГОСТ 24364-80 раствор с массовой концентрацией 250 г/дм3.

Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478-75, раствор с массовой концентрацией 30 г/дм3, свежеприготовленный.

Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3 в растворе гидроксида натрия или гидроксида калия с массовой концентрацией 50 г/дм3.

2.2.3. Проведение анализа

Навеску пробы 0,5 г (при массовой доле никеля 0,05-0,20%) и 0,2 г (при массовой доле никеля 0,2-0,5%) помещают в стакан вместимостью 200 см3 и растворяют как приведено в п. 2.1.3.

После растворения навески раствор кипятят до удаления окислов азота, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. При анализе чугунов или в случае выпадения в осадок кремниевой кислоты часть раствора фильтруют через сухой фильтр в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.

Две аликвотные части раствора по 10 см3 помещают в мерные колбы вместимостью 100 см3, приливают последовательно в каждую колбу 20 см3 воды, 10 см3 раствора калия-натрия виннокислого, 10 см3 раствора гидроксида натрия (или гидроксида калия), 10 см3 раствора надсернокислого аммония, тщательно перемешивая после прибавления каждого реактива. В одну из колб приливают 10 см3 раствора диметилглиоксима. Через 3-5 мин содержимое колбы доводят до метки водой, перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 440 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале длин волн 430-450 нм. В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую все реактивы кроме диметилглиоксима.

Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе, и проведенным через все стадии анализа.

2.2.4. Построение градуировочного графика

В шесть стаканов вместимостью 250 см3 помещают 0,5 или 0,2 г карбонильного железа в зависимости от навески пробы. В пять из них добавляют стандартный раствор Б в количестве 2; 3; 5; 8; 12 см3, что соответствует 0,0002; 0,0003; 0,0005; 0,0008; 0,0012 г никеля. Шестой стакан служит для приготовления раствора сравнения. Далее проводят анализ как приведено в п. 2.2.3.

По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы никеля строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность - массовая доля никеля.

2.3. Отделение марганца в виде диоксида при определении никеля (0,05-0,50%) в сталях и чугунах с массовой долей марганца выше 1%.

Навеску пробы массой 0,5 или 0,2 г помещают в стакан вместимостью 250 см3, растворяют в 30 см3 серной кислоты (1:4), при умеренном нагревании. После растворения навески приливают азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора и в избыток 2-3 см3. Раствор кипятят, смывают стенки стакана водой, приливают 10 см3 серной кислоты и упаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 100 см3 воды при нагревании. К раствору прибавляют 1 г бромноватокислого калия, нагревают до кипения и кипятят в течение 5 мин.

Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор фильтруют через сухой плотный фильтр в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.

Аликвотную часть 25 см3 помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 5-10 см3 соляной кислоты и упаривают до паров серной кислоты, обработку соляной кислотой проводят еще два раза. Раствор упаривают до появления паров серной кислоты, приливают 1 см3 соляной кислоты, 10 см3 воды и растворяют соли при нагревании. Раствор охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Далее анализ проводят по п. 2.2.3.

2.4. Обработка результатов

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

          m

           1

      X = -- х 100,

          m

      где m  - масса  никеля  в  анализируемой  пробе,      найденная  по

           1   градуировочному графику, г;

          m  - масса навески пробы, г.

2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли никеля приведены в таблице.

2.4.3. Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна.

3. Гравиметрический метод определения никеля

3.1. Сущность метода

Метод основан на осаждении никеля диметилглиоксимом в аммиачной среде в присутствии винной кислоты для связывания железа и взвешивании полученного осадка в виде закиси никеля или диметилглиоксимата никеля.

3.2. Аппаратура и реактивы

Электропечь типа СНОЛ, обеспечивающая регулировку температуры с точностью +-10°С.

Электрошкаф сушильный лабораторный типа СНОЛ, обеспечивающий регулировку температуры с точностью +-10°С.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77, разбавленная 1:20 и 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или ГОСТ 11125-84.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, разбавленный 1:1 и 1:100.

Кислота винная по ГОСТ 5817-77, раствор с массовой концентрацией 500 г/дм3.

Кислота лимонная моногидрат и безводная по ГОСТ 3652-69, раствор с массовой концентрацией 250 г/дм3.

Аммоний роданистый по ГОСТ 19522-74, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87.

Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77: 1 г реактива растворяют в 100 см3 этилового спирта.

3.3. Проведение анализа

Навеску стали или чугуна массой 2 г помещают в стакан вместимостью 400-500 см3 и растворяют в 40-50 см3 соляной кислоты (1:1), при умеренном нагревании.

После растворения навески приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора и 2-3 капли в избыток.

Раствор выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 10 см3 соляной кислоты (1:1), выпаривают досуха и охлаждают.

После охлаждения к сухому остатку прибавляют 10 см3 соляной кислоты (1:1), нагревают до растворения солей, прибавляют 100 см3 горячей воды и фильтруют (если образовался осадок кремниевой кислоты и графита) через фильтр "белая лента". Фильтр с осадком промывают несколько раз горячей соляной кислотой (1:20) до полного удаления ионов железа (контроль проводят по реакции с роданистым аммонием). Фильтр с осадком отбрасывают.

Фильтрат доводят до объема 300-350 см3, приливают 40 см3 раствора винной кислоты или 20 см3 раствора лимонной кислоты, осторожно нейтрализуют раствором аммиака до появления слабого запаха и приливают 10 см3 раствора диметилглиоксима при постоянном перемешивании.

Раствор с осадком диметилглиоксимата никеля нагревают до 60-70°С, дают постоять в теплом месте 2-3 ч, после чего фильтруют через фильтр "белая лента".

Стакан обмывают над фильтром 2-3 раза холодным раствором аммиака (1:100) и промывают фильтр с осадком 1-2 раза тем же раствором. Осадок на фильтре растворяют в 30 см3 горячей соляной кислоты (1:1) и промывают 5-6 раз горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан, в котором проводилось осаждение. После этого проводят повторное осаждение никеля, как приведено выше.

Промытый осадок диметилглиоксимата никеля вместе с фильтром заворачивают в другой слегка увлажненный фильтр, помещают в фарфоровый тигель, предварительно прокаленный до постоянной массы при 800°С и взвешенный, фильтр с осадком высушивают в тигле, осторожно озоляют, не допуская воспламенения, после чего прокаливают в электропечи при 650-700°С до постоянной массы. Охлаждают тигель с осадком в эксикаторе и взвешивают. Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

Определение никеля допускается заканчивать взвешиванием высушенного осадка диметилглиоксимата никеля (при массовой доле никеля в стали менее 0,2%). В этом случае осадок отфильтровывают на стеклянный фильтрующий тигель N 3, предварительно высушенный и доведенный до постоянной массы. Стенки стакана и осадок обмывают раствором аммиака (1:100) и 5-6 раз теплой водой. Тигель с осадком помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 110-120°С до постоянной массы. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю никеля (X_1) в процентах вычисляют по формуле

          [(m  - m ) - (m  - m )] х К х 100

             1    2      3    4

      X = --------------------------------- ,

                           m

      где m  - масса   тигля   с    осадком     закиси     никеля     или

           1   диметилглиоксимата никеля, г;

          m  - масса тигля без осадка, г;

           2

          m  - масса тигля с осадком контрольного опыта, г;

           3

          m  - масса тигля без осадка, г;

           4

          К  - коэффициент равный 0,2032 при пересчете диметилглиоксимата

               никеля  на  никель и 0,7858 при пересчете закиси никеля на

               никель;

          m  - масса навески пробы, г.

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли никеля приведены в таблице.

4. Атомно-абсорбционный метод определения никеля

4.1. Сущность метода

Метод основан на измерении степени поглощения резонансного излучения свободными атомами никеля, образующимися в результате распыления анализируемого раствора в пламени воздух-ацетилен.

4.2. Аппаратура и реактивы

Атомно-абсорбционный спектрофотометр.

Лампа с полым катодом для определения никеля.

Ацетилен растворенный и газообразный по ГОСТ 5457-75.

Компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха, или баллон со сжатым воздухом.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.

Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3: 50 г карбонильного железа растворяют в 400 см3 соляной кислоты (1:1), прибавляют по каплям азотную кислоту до окончания вспенивания, упаривают до влажных солей, прибавляют 40-50 cм3 соляной кислоты и снова упаривают до влажных солей. Эту операцию повторяют. Соль растворяют в 100 см3 соляной кислоты (1:1), охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доводят до метки водой, перемешивают и фильтруют раствор через фильтр средней плотности.

Никель первичный по ГОСТ 849-70.

Стандартные растворы никеля.

Раствор А: 0,5000 г металлического никеля растворяют в 10 см3 соляной и 10 см3 азотной кислот. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 раствора А содержит 0,0005 г никеля.

Раствор Б (готовят непосредственно перед применением): 20 см3 стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г никеля.

4.3. Подготовка прибора

Подготовку прибора к анализу проводят в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией.

Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 232 нм. После включения подачи газа и зажигания горелки распыляют воду в пламени и устанавливают нулевое показание прибора.

4.4. Проведение анализа

4.4.1. Навеску стали или чугуна массой 1 г (при массовой доле никеля от 0,02 до 0,1%) или 0,5 г (при массовой доле никеля от 0,1 до 0,2%) или 0,2 г (при массовой доле никеля от 0,2 до 0,5%) помещают в стакан вместимостью 100 см3 и растворяют при нагревании в 15 см3 соляной кислоты и 5 см3 азотной кислоты. Раствор выпаривают досуха, охлаждают, приливают 5 см3 соляной кислоты, 20-30 см3 воды и нагревают до растворения солей. Охлажденный раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор фильтруют через сухой фильтр "белая лента", отбрасывая первые две порции фильтрата. Для приготовления раствора контрольного опыта в мерную колбу вместимостью 100 см3 приливают раствор карбонильного железа и проводят через все стадии анализа.

Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, а затем анализируемые растворы в порядке увеличения массовой доли никеля до получения стабильных показаний для каждого раствора. Перед введением в пламя каждого анализируемого раствора распыляют воду для промывания системы и проверки нулевой точки.

Из среднего значения оптической плотности каждого испытуемого раствора вычитают среднее значение оптической плотности контрольного опыта.

Массу никеля находят по градуировочному графику.

4.4.2. Построение градуировочного графика

В семь мерных колб вместимостью 100 см3 помещают по 20, 10 или 4 см3 раствора карбонильного железа в зависимости от навески пробы, в шесть приливают последовательно 1,5; 3,0; 5,0; 7,0; 10,0; 12,5 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00015; 0,00030; 0,00050; 0,00070; 0,00100; 0,00125 г никеля. Седьмая колба служит для проведения контрольного опыта. Содержимое колб доводят до метки водой, перемешивают и дальнейший анализ проводят по п. 4.4.1.

По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы никеля строят градуировочный график.

4.5. Обработка результатов

4.5.1. Массовую долю никеля (Х_2) в процентах вычисляют по формуле

           m  х 100

            1

      X  = -------- ,

       2      m

      где m  - масса    никеля    в    анализируемой  пробе, найденная по

           1   градуировочному графику, г;

          m  - масса навески пробы, г.

Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли никеля приведены в таблице.