ГОСТ 18317-94

ГОСТ 18317-94 Порошки металеві. Методи визначення води

ГОСТ 18317-94

Група В59

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

ПОРОШКИ МЕТАЛЕВІ

Методи визначення води

Metallic powders. Методи для визначення води

ГКС 77.120*
ОКСТУ 1790

____________________
* У покажчику «Національні стандарти» 2008 р.
ГКС 77.160. - Примітка виробника бази даних.

Дата введення 1997-01-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕНО Інститутом проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України (ТК 150 «Порошкова металургія»)

ВНЕСЕН Державним комітетом України зі стандартизації, метрології та сертифікації

2 ПРИЙНЯТЬ Міждержавною Радою зі стандартизації, метрології та сертифікації (протокол N 6 від 21 жовтня 1994 р.)

За ухвалення проголосували:

3 Постановою Комітету Російської Федерації зі стандартизації, метрології та сертифікації від 19 червня 1996 р. N 401 міждержавний стандарт ГОСТ 18317-94 введений у дію безпосередньо як державний стандарт Російської Федерації з 1 січня 1997 р.

4 ВЗАМІН ГОСТ 18317–73

1 ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт встановлює титриметричний (при масовій частці від 0,02 до 2,0%) та гравіметричний (при масовій частці від 0,1 до 5,0%) методи визначення води у металевих порошках, що застосовуються у порошковій металургії.

Методи застосовують самостійно або одночасно з визначенням масової частки компонентів в аналітичних пробах порошків з подальшим розрахунком їх масової частки абсолютно сухому порошку.

Стандарт не поширюється на металеві порошки з органічними речовинами на поверхні, які при нагріванні до 110 °C реагують в інертному газовому середовищі з водою або розкладаються з її утворенням.

Стандарт придатний для цілей сертифікації.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті використані посилання на такі стандарти:

ГОСТ 450-77 Кальцій хлористий технічний. Технічні умови

ГОСТ 804-93 Магній первинний у чушках. Технічні умови

ГОСТ 1770-74 Посуд мірний лабораторний скляний. Циліндри, мензурки, колби, пробірки. Технічні умови

ГОСТ 2222-78 Метанол-отрута технічна. Технічні умови

ГОСТ 4159-79 Йод. Технічні умови

ГОСТ 4204-77 Кислота сірчана. Технічні умови

ГОСТ 5955-75 Бензол. Технічні умови

ГОСТ 6709-72 Вода дистильована. Технічні умови

ГОСТ 6995-77 Метанол-отрута. Технічні умови

ГОСТ 7995-80 Крани сполучні скляні. Технічні умови

ГОСТ 8984-75 Силікагель-індикатор. Технічні умови

ГОСТ 9932-75 Реометри скляні лабораторні. Технічні умови

ГОСТ 13647-78 Пірідін. Технічні умови

ГОСТ 23148-78 * Порошки металеві. Методи відбору та підготовки проб
________________
* На території Російської Федерації діє ГОСТ 23148-98 . Тут і надалі. - Примітка виробника бази даних.

ГОСТ 23932-90 Посуд та обладнання лабораторні скляні. Загальні технічні умови

ГОСТ 25336-82 Посуд та обладнання лабораторні скляні. Типи, основні параметри та розміри

3 ТИТРИМЕТРИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ВОДИ

3.1 Сутність методу

Метод заснований на взаємодії води, отриманої шляхом відгону інертним газом з порошків, що прожарюються при температурі 105-110 °С, з реактивом Фішера при електрометричному титруванні.

3.2 Апаратура, посуд та реактиви

Установка визначення масової частки води шляхом електрометричного титрування реактивом Фішера (рисунок 1).

Малюнок 1

Установка складається з наступних елементів:

скляного лабораторного реометра 1 за ГОСТ 9932 ;

двох склянок 2 для промивання газів за ГОСТ 25336 , наповнених концентрованою сірчаною кислотою за ГОСТ 4204 ;

адсорберів 3 з попередньо прожареним при температурі не менше 200 °C активованим вугіллям;

спіралеподібних пасток 4 з силікагелем-індикатором за ГОСТ 8984 ;

триходового крана 5 за ГОСТ 7995 з двома положеннями:

А - - Потік інертного газу направлений в кварцову трубку 6 ;

В - - Потік інертного газу спрямований безпосередньо в титрувальну посудину, минаючи кварцову трубку;

кварцової трубки 6 довжиною 400 мм і діаметром не менше 30 мм, в яку поміщають нікелеві човники 7;

трубчастої печі з ніхромовим нагрівачем 8 , розрахованої на температуру до 300 °C;

триходового крана 9 з двома положеннями:

А - - Струм інертного газу направлений в титрувальну судину;

В - - Струм інертного газу направлений в атмосферу;

судини для титрування 10 місткістю від 300 до 400 см схема якого наведена на малюнку 2;

електричної схеми 11 контролю за ходом титрування;

мікробюретки 12 типу II за ГОСТ 1770 місткістю 25 см , з захистом від атмосферної вологи хлоркальцієвою трубкою 13 за ГОСТ 25336 ;

склянки 14 з реактивом Фішера місткістю 2000 см ;

U-подібної трубки 15 по ГОСТ 25336 наповненої пофарбованим і осушеним силікагелем;

склянки 16 для промивання газів за ГОСТ 25336 з концентрованою сірчаною кислотою за ГОСТ 4204 ;

гумової груші 17 .

Тітрувальна судина (рисунок 2) складається з наступних елементів:

скляної колби 1 об'ємом 300-400 см ;

крана для зливу рідини 8 ;

трубок 2 для входу та виходу інертного газу, впаяних у колбу;

шліфу 3 типу, А 29 з осушувальною трубкою 4 або з притертою заглушкою;

пробки 5 в отвір якої вставляють притерту насадку з капіляром 6 відтягнутим на необхідну довжину. До насадки приєднують зливну трубку мікробюретки типу II за ГОСТ 1770 ;

платинових електродів 7 . Електроди впаюють у скляну трубку, пришліфовану до отвору в титрувальному посуді. Електроди повинні розташовуватись поблизу дна судини;

електричної схеми 9 для вказівки ходу титрування, що складається з акумулятора напругою 1,5, двох опорів на 2000 і 7000 Ом, вимикача і гальванометра такої чутливості, щоб повне відхилення стрілки на шкалі приладу відбувалося при струмі не більше 1.

Малюнок 2

Об'єм розчину в титрувальній посудині повинен бути не менше 60 см . Розчин повинен повністю покривати платинові електроди.

Конструкція титрувальної судини повинна забезпечувати безперешкодне зливання рідини через кран 8 .

Колби мірні за ГОСТ 1770 місткістю 50 та 100 см .

Піпетки за ГОСТ 1770 типу I місткістю 5 та 10 см .

Крапельниці скляні лабораторні за ГОСТ 25336 типу ІІ.

Магній первинний у чушках за ГОСТ 804 марки МГ96.

Метанол-отрута за ГОСТ 6995 або ГОСТ 2222 , осушений і перегнаний за А.1.

Реактив Фішера, приготовлений за А.З.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204 концентрована.

Вугілля активоване.

Пиридін за ГОСТ 13647 , ч.д.а., осушений та перегнаний за А.2.

Кальцій хлористий плавлений по ГОСТ 450 , свіжопрокалений.

Бензол за ГОСТ 5955 , ч.д.а.

Йод за ГОСТ 4159 , год.

Ізатін, ч.д.а.

Силікагель-індикатор за ГОСТ 8984 .

Вода дистильована за ГОСТ 6709 .

3.3 Відбір проб

3.3.1 Пробу для випробування відбирають та готують за ГОСТ 23148 . Маса проби для випробування повинна бути не менше 200 г. Маса навішування для випробування в залежності від передбачуваної масової частки води у порошку повинна відповідати вимогам таблиці 1.


Таблиця 1

3.3.2 Порошок відчувають у стані постачання, тобто у повітряно-сухому стані. Допускається попереднє висушування порошку повітря.

3.3.3 Масу навішування порошку визначають з похибкою трохи більше 0,0002 р.

3.3.4 Визначення слід проводити не менше ніж на двох наважках порошку.

3.4 Підготовка до аналізу

3.4.1 За схемою, вказаною на малюнку 1, збирають установку для електромеханічного титрування води, що міститься у металевих порошках. В якості сполучних ланок в установці використовують або поліетиленові або напіввакуумні, попередньо осушені шланги. Для змащення кранів та шліфів слід користуватися силіконовим мастилом. У кварцову трубку 6 поміщають попередньо висушені і зважені з похибкою не більше 0,0002 г нікелеві човники з певною наважкою металевого порошку. У посудину для титрування 10 поміщають скляну трубку з впаяними в неї платиновими електродами і збирають електричну схему, як зазначено на малюнку 2. У середній отвір судини вставляють насадку з капіляром, до якої приєднана мікробюретка 12 з хлоркальцієвою трубкою 13 . У посудину 14 заливають реактив Фішера, приготований за методикою, описаною у додатку А.

3.4.2 Заповнюють мікробюретку реактивом Фішера за допомогою осушеного повітря, яке подають грушею через склянку 16 для промивання газу з концентрованою сірчаною кислотою, і трубку, наповнену попередньо забарвленим і прожареним силікагелем.

3.4.3 Перевіряють електричну схему приладу. У випадку, зображеному на малюнку 2, гальванометр знаходиться в ланцюзі з титрувальною судиною. Він може також підключатися у шунтованому стані. У першому випадку гальванометр показує "0" у кінцевій точці при завершенні титрування, а в другому випадку стрілка гальванометра при титруванні відхиляється убік. Замикають електроди, підносячи металевий предмет до електродів. При замкнутих електродах стрілка повинна відхилятися на всю шкалу.

3.4.4. Встановлюють водний еквівалент реактиву Фішера. Для цього в суху титрувальну судину через отвір 3 (рисунок 2) за допомогою піпетки вносять не менше 60 см метанолу до повного покриття платинових електродів. Встановивши кран 5 (рисунок 1) в положення, потік інертного газу пропускають через систему осушення безпосередньо в титрувальну посудину. Для продування установки газ пропускають протягом 5-7 хв. Включають електричну схему і титрують воду, що міститься в метанолі, реактивом Фішера. На початку титрування реактив Фішера подають у титрувальну посудину зі швидкістю одна крапля на секунду. У цьому стрілка гальванометра відхиляється від нульового становища незначно. Коли стрілка гальванометра почне сильно коливатися, реактив Фішера додають зі швидкістю одна крапля на п'ять секунд і при наближенні до точки еквівалентності — зі швидкістю одна крапля на десять секунд.

Титрування проводять доти, поки стрілка гальванометра не встановиться у певному положенні, яке зберігається протягом 30-60 с. Додаток 1-2 крапель реактиву Фішера не повинен змінювати положення стрілки гальванометра. Це свідчить про кінець титрування. Обсяг реактиву, витрачений на титрування зневодненого метанолу, не приймають до уваги.

Далі перевіряють повноту сушіння інертного газу, що застосовується для відгону води з металевих порошків. З цією метою пропускають протягом години газ через титрувальну судину. Якщо стрілка гальванометра відхиляється від положення, встановленого при титруванні метанолу, знову титрують воду інертного газу реактивом Фішера до встановлення постійного положення гальванометра. Визначають кількість реактиву Фішера, витрачене на відтитрування води, яка є в газі. Досвід повторюють ще раз, знову продуючи інертний газ протягом години через титрувальну судину. Якщо кількість води в газі буде більше 0,002% за годину продування, вона повинна бути врахована при розрахунку кількості води в металевих порошках. Далі для установки титру реактиву Фішера в оттитровану суміш через отвір 3 (див. рисунок 2) вносять за допомогою крапельниці одну краплю дистильованої води масою близько 10 мг. Крапельницю виймають і отвір із шліфом закривають заглушкою. Крапельницю зважують до і після взяття вивіски з похибкою не більше 0,0002 р. Пускають в титрувальну судину потік азоту (кран 5 знаходиться в положенні) і титрують воду реактивом Фішера за методикою, наведеною вище.

Водний еквівалент (титр) реактиву Фішера , г/см , обчислюють за формулою

, (1)

де - Маса води, внесена в титрувальну посудину за допомогою крапельниці, г;

- Об'єм реактиву Фішера, витрачений на титрування води, см .

За водний еквівалент реактиву Фішера приймають середнє арифметичне трьох паралельних визначень, що розбіжності між якими повинні бути не більше 0,00004 г/см. .

3.4.5 Готують для аналізу нікелеві човники. Перед застосуванням вони повинні бути витримані в муфелі одну годину при температурі 105-110 °С, потім поміщені в ексикатор над осушуючою речовиною.

3.5 Проведення аналізу

Через кварцову трубку установки 6 (рисунок 1) пропускають інертний газ (кран 5 знаходиться в положенні А, а кран 9 в положенні В). Пекти продувають протягом 15-20 хв. Швидкість потоку інертного газу така, як при встановленні водного еквівалента реактиву Фішера 3.4.4.

Одночасно з продуванням печі зважують у нікелевому човнику, підготовленому за 3.4.5, навішування порошку масою, що відповідає вимогам таблиці 1.

Нагрівають пекти до температури 105-110 °С. З кварцової трубки на виході з печі виймають пробку і в потоці інертного газу вставляють в холодну частину трубки нікелевий човен з наважкою порошку. Кварцову трубку закривають пробкою і через 5-7 хв пересувають човен за допомогою засувки в гарячу зону печі, де витримують її при температурі 105-110 ° С до припинення виділення води з порошку. Проводять систематичне електрометричне титрування виділеної води реактивом Фішера за методикою, наведеною у 3.4.4.

Аналіз вважають закінченим, коли інертний газ, що використовується для відгону води з порошку, не міститиме воду. При цьому фіксують час, витрачений на проведення аналізу.

Після закінчення титрування просувають човник в холодну зону кварцової трубки для охолодження, перемикають кран 9 в положення і видаляють човник з трубки. Припиняють нагрівання печі та вимикають потік газу.

Дозволяється використовувати титрувальну судину для аналізу кількох проб порошку. При цьому масова частка води, поглиненої метанолом судини титру, не повинна перевищувати 0,5%.

3.6 Обробка результатів

3.6.1 Якщо масова частка води в інертному газі не більше 0,002% за годину продування, то масову частку води в порошку ,%, обчислюють за формулою

, (2)

де - Об'єм реактиву Фішера, витрачений на титрування води, що виділилася з маси навішування порошку, см ;

- Водний еквівалент реактиву Фішера, г/см ;

- Маса навішування порошку, г.

3.6.2 Якщо масова частка води в інертному газі більше 0,002% за годину продування, то масову частку води в порошку ,%, обчислюють за формулою

, (3)

де - Об'єм реактиву Фішера, витрачений на титрування води, що міститься в інертному газі, см .

Примітка — Час титрування води, що міститься у навішуванні порошку, та води, що міститься в інертному газі, має бути однаковим.

3.6.3. За результат аналізу приймають середнє арифметичне не менше двох паралельних визначень. Абсолютні розбіжності результатів паралельних визначень, що допускаються, не повинні перевищувати значення, зазначені в таблиці 2.


Таблиця 2

В процентах

3.6.4 Результати аналізів (визначень) записують до протоколу, що містить:

— найменування (марку) порошку та дані про умови його зберігання та склад;

- Масу проби та навішування, взятих для аналізу, г;

- Об'єм реактиву Фішера, витрачений на титрування, см ;

- Водний еквівалент реактиву Фішера, г/см ;

- Середнє арифметичне результатів аналізу, %;

- Позначення цього стандарту;

- Дату випробування.

4 ГРАВІМЕТРИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ВОДИ

4.1 Сутність методу

Метод ґрунтується на висушуванні в печі при температурі 105-110 °С навішування проби порошку, попередньо висушеного на повітрі або взятого в повітряно-сухому стані, до постійної маси.

4.2 Апаратура, посуд та реактиви

Установка наведена в 3.2 (рисунок 1).

Стаканчики для зважування (бюкси) з притертою кришкою за ГОСТ 23932 та ГОСТ 25336 .

Ексікатор за ГОСТ 23932 та ГОСТ 25336 .

Кальцій хлористий, прожарений при 700-800 ° С або плавлений для заповнення ексікатора.

4.3 Відбір проб

Пробу порошку для випробування відбирають та готують при дотриманні вимог 3.3. При цьому маса навішування для випробування залежно від передбачуваної масової частки води порошку повинна відповідати вимогам таблиці 3.


Таблиця 3

4.4 Проведення аналізу

Готують установку (рисунок 1) для аналізу. При аналізі через кварцову трубку установки 6 повинен постійно продуватися сухий інертний газ (кран 5 знаходиться в положенні А, а кран 9 в положенні В). Масова частка води в сухому інертному газі під час аналізу має бути не більше 0,005%. Перевіряють її періодично між аналізами згідно з 3.4.4.

Бюксу, попередньо висушену в печі 8 (малюнок 1) у потоці сухого інертного газу при температурі 105-110 °З, зважують разом з кришкою. Наважку порошку поміщають у зважену бюксу, закривають кришкою та зважують.

Для видалення води з порошку зважену бюкс з наважкою відкривають і поміщають у піч. Порошок сушать у потоці сухого інертного газу за температури 105-110 °С. При цьому швидкість інертного газу, що проходить через піч 8 після триходового крана 9 повинна бути не менше 25 мм/с. Через годину бюкс виймають з печі, швидко закривають кришкою і охолоджують в ексикаторі протягом 20-30 хв. Бюксу виймають із ексікатора та зважують. Перед зважуванням кришку бюкси необхідно відкрити і швидко закрити.

Процедуру сушіння (протягом 30 хв), охолодження та зважування бюкси з порошком повторюють до досягнення відмінності між двома останніми масами менше 0,0005 г.

Усі зважування під час аналізу проводять з похибкою трохи більше 0,0002 р.

Допускається проводити сушіння наважок порошку в сушильній шафі з електрообігрівом і терморегулятором без використання інертного газового середовища або у вакуумі, якщо про це є вказівки в нормативній документації на конкретний порошок.

4.5 Обробка результатів

4.5.1 Масову частку води ,%, обчислюють за формулою

, (4)

де - Маса бюкси з кришкою та наважкою порошку до сушіння, г;

- Маса бюкси з кришкою та порошком після сушіння, г;

- Маса навішування порошку, г.

4.5.2. За результат аналізу приймають середнє арифметичне не менше двох паралельних визначень.

Розбіжності результатів паралельних визначень, що допускаються, не повинні перевищувати значення, зазначені в таблиці 4.


Таблиця 4

В процентах

4.5.3 Результати аналізів (визначень) записують до протоколу, що містить:

— найменування (марку) порошку та дані про умови його зберігання та склад;

- Масу проби та навішування, взятої для аналізу, г;

- Середнє арифметичне результатів аналізу;

- Позначення цього стандарту;

- Дату випробування.

ДОДАТОК, А (рекомендоване). ПРИГОТУВАННЯ РЕАКТИВІВ

ДОДАТОК А
(рекомендоване)

А.1 Приготування зневодненого метанолу

Зневоднений метанол отримують обробкою його метилатом магнію, який, реагуючи з водою, що знаходиться в метанолі, утворює гідроксид магнію.

У круглодонну колбу місткістю 1 дм , з зворотним холодильником з хлоркальцієвою трубкою, поміщають 5 г магнієвої стружки, 0,5 г сублімованого йоду і вливають 250-300 см метанолу. У цьому відбувається енергійне виділення водню. Якщо водень виділяється слабо, то суміш трохи нагрівають на водяній бані для кращого розчинення магнію і повного його переходу в метилат магнію. Потім через верхню частину холодильника доливають у колбу 500-600 см. метанолу та кип'ятять суміш протягом 30 хв. Зневоднений метанол переганяють, використовуючи ялинковий дефлегматор. У приймач зі скла, з хлоркальцієвою трубкою, збирають фракцію, що кипить при температурі від 64 до 65,5 °С (при тиску 101330 Па). При перегонці повинні бути вжиті запобіжні заходи проти попадання вологи повітря в перегнаний метанол. Ступінь зневоднення (осушки) метанолу має забезпечувати масову частку води не більше 0,02%.

Гранично допустима концентрація метанолу в повітрі – 5 мг/м .

В одній лабораторії не допускається використовувати метиловий та етиловий спирти одночасно.

Не допускається робота з метанолом без вентиляції.

Метанол повинен зберігатись у скляній тарі, порожня тара повинна промиватися водою.

А.2 Приготування зневодненого піридину

Зневоднення піридину проводять азеотропною відгоном води з бензолом. Для цього в круглодонну колбу місткістю 1 дм. вносять 500 см піридину та 100 см бензолу без тіофену (реакція з ізатином: кристалик ізатину змочують кількома мл концентрованої сірчаної кислоти, потім доливають бензол, у присутності тіофену з'являється синє забарвлення). Вміст колби ретельно збовтують протягом 5-10 хв і розганяють, використовуючи при цьому ялинковий дефлегматор. Потім приймач зі скла, з хлоркальциевой трубкою, збирають фракцію, киплячу при температурі від 114 до 116 °C (при тиску 101330 Па). При перегонці повинні бути вжиті запобіжні заходи проти попадання вологи повітря в перегнаний піридин.

Ступінь зневоднення (сушіння) піридину має забезпечувати масову частку води не більше 0,02%.

Гранично допустима концентрація піридину в повітрі - 5 мг/м .

Не допускається робота з піридином без вентиляції.

Приготування зневодненого метанолу або піридину допускається проводити будь-яким іншим методом, який забезпечує масову частку води в них не більше 0,02%.

А.З Приготування реактиву Фішера

Реактив Фішера готують згідно з інструкцією, що додається до нього. Водний еквівалент (титр) реактиву Фішера має бути від 0,003 до 0,004 г/см. . Він може бути приготовлений так: у суху колбу місткістю 2000 см із притертою пробкою відміряють 800 см безводного піридину. Скляну пробку замінюють гумовою із двома скляними трубками, одна з яких доходить майже до дна колби і призначена для введення газу, інша — для виходу газу. Колбу із вмістом зважують та охолоджують у крижаній воді. Ввідну трубку з'єднують зі скляним сифоном, заповненим сірчистим ангідридом, що застосовується в холодильній промисловості, і пропускають газ у колбу при безперервному перемішуванні до тих пір, поки загальна маса колби з вмістом не збільшиться на 40 г. Після цього видаляють гумову пробку з трубками і додають г сублімованого йоду. Закривають посуд скляною пробкою, струшують для розчинення йоду і залишають суміш на 24 години в темному місці, після чого її переносять у посудину для реакції.

Склянка для зберігання реактиву Фішера повинна бути виготовлена із темного скла або закрита чохлом із темної тканини для захисту реактиву від дії світла.

Водний еквівалент (титр) реактиву Фішера встановлюють через 24 години після його приготування, наступні його визначення проводять не рідше одного разу на добу.