ГОСТ Р ІСО 4940-2010

ГОСТ Р ИСО 4940-2010 Сталь та чавун. Визначення вмісту нікелю. Спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї

ГОСТ Р ІСО 4940-2010

Група В39

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

СТАЛЬ І чавун

Визначення вмісту нікелю. Спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї

Steel and iron. Визначення нікельного вмісту. Flame atomic absorption spectrometric метод

ГКС 77.080.01
ОКСТУ 0709

Дата введення 2011-07-01

Передмова

Цілі та принципи стандартизації в Російській Федерації встановлені Федеральним законом від 27 грудня 2002 N 184-ФЗ «Про технічне регулювання», а правила застосування національних стандартів Російської Федерації - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизація в Російській Федерації. Основні положення"

Відомості про стандарт

1 ПІДГОТОВЛЕНО Технічним комітетом зі стандартизації ТК 145 «Методи контролю металопродукції» на основі власного автентичного перекладу російською мовою стандарту, зазначеного у пункті 4

2 ВНЕСЕН Управлінням технічного регулювання та стандартизації Федерального агентства з технічного регулювання та метрології

3 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 21 грудня 2010 р. N 906-ст

4 Цей стандарт ідентичний міжнародному стандарту ISO 4940:1985* «Сталь та чавун. Визначення вмісту нікелю. Спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї» (ІSO 4940:1985) «Steel and cast iron — Determination of nickel content — Flame atomic absorption spectrometric method».
_______________
* Доступ до міжнародних та зарубіжних документів, згаданих тут і далі за текстом, можна отримати, перейшовши за посиланням. - Примітка виробника бази даних.

При застосуванні цього стандарту рекомендується використовувати замість посилальних міжнародних стандартів відповідні їм національні стандарти Російської Федерації, відомості про які наведено у додатковому додатку ТАК

5 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Інформація про зміни до цього стандарту публікується в інформаційному покажчику «Національні стандарти», що щорічно видається, а текст змін і поправок — у щомісячно видаваних інформаційних покажчиках «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковане у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на сталь і чавун і встановлює спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї визначення вмісту нікелю.

Метод застосовний визначення масової частки нікелю в діапазоні від 0,002% до 0,5%.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі міжнародні стандарти*:
_______________
* Таблицю відповідності національних стандартів міжнародним див. за посиланням. - Примітка виробника бази даних.

ISO 377* Відбір та підготовка проб та зразків для випробувань деформованої сталі (ISO 377, Selection and preparation of samples and test pieces for wrought steel)
________________
* Діє ISO 14284:1996 Сталь і чавун. Відбір та підготовка проб для хімічного аналізу.


ISO 5725 Прецизійність методів випробувань. Визначення повторюваності та відтворюваності за допомогою міжлабораторних випробувань (ISO 5725, Precision of test methods — Determination of repeatability and reproducibility by inter-laboratory tests)
________________
* Діє ІСО 5725−1:1994 Точність (правильність та прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 1. Загальні принципи та визначення.

3 Сутність методу

Метод заснований на розчиненні навішування проби в суміші відповідних кислот з подальшим випарюванням до пар хлорної кислоти, розпиленні розчину в полум'ї повітря-ацетилен і спектрометричному вимірі атомної абсорбції випромінювання з резонансною лінією 352,5 нм, що випускається лампою з порожнистим катодом.

Примітка — Для деяких приладів неможливо отримати достатню чутливість на довжині хвилі 352,5 нм для малих концентрацій нікелю поблизу нижньої межі області вимірювання, в цьому випадку слід використовувати довжину хвилі 232,0 нм.


На довжині хвилі 352,5 нм відношення сигналу шуму вище, ніж на довжині хвилі 232,0 нм. Як правило, використання лінії 352,5 нм дає найкращу відтворюваність.

4 Реактиви

При проведенні аналізу, крім випадків, обумовлених особливо, використовують реактиви тільки відомого аналітичного ступеня чистоти з дуже низьким вмістом нікелю і дистильовану воду або воду еквівалентної чистоти.

Якщо можливо, застосовують тільки свіжоприготовлену дистильовану або деіонізовану воду.

4.1 Залізо високої чистоти з часткою нікелю менше 0,0005%.

4.2 Суміш хлористоводневої та азотної кислот

Змішують три об'єми хлористоводневої кислоти ( 1,19 г/см ), один об'єм азотної кислоти ( 1,40 г/см ) та два обсяги води.

Готують цю суміш безпосередньо перед застосуванням.

4.3 Суміш азотної та хлорної кислот

Змішують 100 см азотної кислоти ( 1,40 г/см ) з 800 см хлорної кислоти ( 1,54 г/см ). Розбавляють водою до 1 дм і перемішують.

Примітка - Можна використовувати хлорну кислоту щільністю 1,67 г/см . 100 см хлорної кислоти ( 1,54 г/см ) еквівалентно 79 см хлорної кислоти ( 1,67 г/см ).

4.4 Нікель, стандартний розчин

4.4.1 Основний розчин нікелю 1 г/дм

Зважують з точністю до 0,0001 г 0,5000 г нікелю високої чистоти (ступінь чистоти 99,9%) і розчиняють у 25 см азотної кислоти ( 1,54 г/см , Розведена 1:1). Кип'ятять до видалення парів азотної кислоти. Охолоджують і переносять розчин у мірну колбу місткістю 500 см з однією міткою, розбавляють до мітки водою і перемішують.

4.4.2 Стандартний розчин нікелю 40 мг/дм

Поміщають 10,0 см основного розчину нікелю (4.4.1) у мірну колбу з однією міткою місткістю 250 см , розбавляють до мітки водою і перемішують.

1 см цього стандартного розчину містить 40 мкг нікелю.

Готують стандартний розчин безпосередньо перед вживанням.

5 Апаратура

Застосовують звичайну лабораторну апаратуру.

5.1 Атомно-абсорбційний спектрометр

Лампа з порожнім катодом на нікель; запаси повітря та ацетилену не містять води, олії та нікелю та досить чисті для забезпечення стійкого, прозорого, збідненого пальним полум'я.

Атомно-абсорбційний спектрометр визнають придатним до роботи, якщо після оптимізації умов вимірювання за 7.3.4 значення межі виявлення та характеристичної концентрації знаходяться у відповідності до значень, даних виробником приладу, і збігаються з критеріями точності, наведеними в 5.1.1.

5.1.1 Мінімальна точність

Обчислюють стандартне відхилення 10 виміряних значень абсорбції найбільш концентрованого градуювального розчину. Стандартне відхилення має перевищувати 1,0% середнього значення абсорбції.

Обчислюють стандартне відхилення 10 значень абсорбції найменш концентрованого градуювального розчину (виключаючи нульовий розчин). Стандартне відхилення не повинно перевищувати 0,5% середнього значення абсорбції найбільш концентрованого градуювального розчину.

Рекомендується, щоб прилад відповідав точнісним критеріям, наведеним у 5.1.1.1 −5.1.1.3.

5.1.1.1. Характеристична концентрація

Характеристична концентрація нікелю в матриці, подібної до кінцевого випробуваного розчину навішування проби, повинна бути менше 0,50 мкг/см нікелю для довжини хвилі 352,5 нм та менше 0,10 мкг/см нікелю для довжини хвилі 232,0 нм.

5.1.1.2 Межа виявлення

Межу виявлення обчислюють як подвоєне стандартне відхилення 10 значень абсорбції розчину, що містить відповідний елемент з вибраним рівнем концентрації, що дає абсорбцію трохи вище, ніж нульовий розчин.

Межа виявлення нікелю в матриці, подібної до кінцевого випробуваного розчину навішування проби, повинна бути менше 0,30 мкг/см нікелю при довжині хвилі 352,5 нм та менше 0,15 мкг/см нікелю при довжині хвилі 232 нм.

5.1.1.3 Лінійність графіка

Нахил градуювального графіка, виражений як відношення величини абсорбції, що відповідає 20% діапазону у верхній області графіка, до 20% діапазону концентрації в нижній області графіка, не повинно бути менше 0,7.

Для приладів з автоматичним градуюванням із застосуванням двох або більше стандартних зразків необхідно до проведення аналізу за отриманими показаннями абсорбції переконатися, що викладені вище вимоги до лінійності градуювання виконуються.

5.2 Допоміжне обладнання

Для оцінки критеріїв за 5.1.1 та для всіх наступних вимірювань рекомендується застосовувати самописець із стрічковою діаграмою та/або цифровий зчитуючий пристрій.

Розширення шкали можна застосовувати до тих пір, поки шум, що спостерігається, не стане більш похибки зчитувального пристрою, і завжди рекомендується використовувати для значень абсорбції менше 0,1.

Якщо розширення шкали має бути використане, а прилад не має пристрою для визначення значення коефіцієнта розширення шкали, то цю величину можна розраховувати простим розподілом значення абсорбції, виміряної для відповідного розчину з розширенням шкали, значення абсорбції, виміряної без розширення шкали.

6 Відбір проб

Відбір проб проводять відповідно до ISO 377.

7 Проведення аналізу

Попередження - Пари хлорної кислоти можуть вибухати в присутності аміаку, парів азотистої кислоти або будь-яких органічних матеріалів.

Система розпилення та дренажна система повинні бути відмиті від слідів хлорної кислоти після роботи з нею.

Примітка — Весь скляний посуд необхідно спочатку промити хлористоводневою кислотою ( 1,19 г/см , Розведена 1:1), а потім водою.


Кількість нікелю, присутня в склянках і колбах, можна перевірити вимірюванням абсорбції дистильованої води, налитої у скляний посуд після того, як вона була промита кислотою.

7.1 Наважка проби

Зважують 1 г випробуваного зразка з точністю до 0,001г.

7.2 Контрольний досвід

Паралельно з визначенням за тією самою методикою проводять контрольний досвід, використовуючи ті самі кількості всіх реактивів, включаючи залізо (4.1)

7.3 Визначення

7.3.1 Приготування випробуваного розчину

Поміщають навішування проби (7.1) у склянку місткістю 250 см . Додають невеликими порціями 15 см суміші азотної та хлорної кислот (4.3), накривають склянку годинниковим склом і обережно нагрівають до припинення реакції розчинення. Випарюють розчин до появи рясних білих парів хлорної кислоти. Продовжують випарювання протягом 1 хв за такої температури, щоб пари хлорної кислоти заповнили весь об'єм склянки.

Примітка - Зразки, які погано розчиняються в суміші азотної та хлорної кислот (4.3), спочатку розчиняють у 10 см суміші хлористоводневої та азотної кислот (4.2), а потім додають 15 см суміші азотної та хлорної кислот (4.3).


Після охолодження додають 25 см води та обережно нагрівають до розчинення солей. Знову охолоджують і кількісно переносять у мірну колбу з однією міткою місткістю 100 см . Розбавляють до мітки водою і перемішують.

Фільтрують розчин, декантуючи через сухий фільтрувальний папір для відділення осаду, наприклад вуглецю, двоокису кремнію або вольфрамової кислоти, і збирають фільтрат в суху склянку, відкинувши перші порції.

Якщо очікуваний вміст нікелю в випробуваному зразку масовою часткою перевищує 0,1%, то розчин повинен бути розведений наступним чином: поміщають 20,0 см відфільтрованого розчину в мірну колбу з однією міткою місткістю 100 см , розбавляють до мітки та перемішують.

Примітка — Якщо для отримання випробуваного розчину необхідне розведення, таким чином слід розбавити і розчин контрольного досвіду (7.2).

7.3.2 Приготування градуювальних розчинів

Поміщають (10±0,1) г заліза (4.1) у склянку місткістю 800 см додають 100 см суміші хлористоводневої та азотної кислот (4.2) і нагрівають до розчинення.

Коли розчинення закінчиться, додають 150 см. суміші азотної та хлорної кислот (4.3) і випарюють до появи густих білих парів хлорної кислоти. Продовжують випарювання протягом 1 хв за такої температури, щоб густі пари хлорної кислоти заповнили весь об'єм склянки.

Після охолодження додають 100 см води та обережно нагрівають до розчинення солей. Знову охолоджують і переносять кількісно у мірну колбу з однією міткою місткістю 250 см . Розбавляють до мітки водою і перемішують.

7.3.2.1 При масовій частці нікелю менше 0,1%

Відбирають у сім мірних колб місткістю 100 см. кожна по 25 см аліквотного розчину заліза (7.3.2). У колби з піпетки або бюретки додають відповідно 0 (нульовий розчин); 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 та 25,0 см стандартного розчину нікелю (4.4.2) розбавляють до мітки водою і перемішують.

7.3.2.2. При масовій частці нікелю від 0,1% до 0,5%

Відбирають у сім мірних колб місткістю 100 см. кожна по 5,0 см аліквотного розчину заліза (7.3.2). У колби з піпетки або бюретки додають відповідно 0 (нульовий розчин); 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 та 25,0 см стандартного розчину нікелю (4.4.2) розбавляють до мітки водою і перемішують.

Примітка - 1 см стандартного розчину нікелю (4.4.2), розведеного до 100 см , еквівалентний 0,004% нікелю у разі 7.3.2.1 та 0,02% нікелю - у разі 7.3.2.2 .

7.3.3 Параметри атомно-абсорбційного спектрометра наведено у таблиці 1.


Таблиця 1

За відсутності рекомендацій щодо ширини щілини (таблиця 1), слід керуватися таким правилом:

- Для резонансної лінії нікелю 352,5 нм - ширина щілини від 0,2 до 0,4 нм;

– для резонансної лінії нікелю 232,0 нм – ширина щілини від 0,15 до 0,25 нм.

Примітка — Слід суворо виконувати рекомендації виробника та особливу увагу приділяти таким вимогам технічної безпеки:

- Враховувати вибухонебезпечність ацетилену при його використанні;

- захищати очі оператора від ультрафіолетового випромінювання за допомогою світлофільтру;

- Очищати головку пальника від нагару, утвореного солями хлорної кислоти та ін. Погано очищений пальник може давати спалахи;

— стежити, щоб рідинний сифон був заповнений водою.

7.3.4 Оптимізація режиму роботи атомно-абсорбційного спектрометра

Необхідно слідувати інструкції виробника під час підготовки приладу до роботи.

Після того, як струм лампи, довжина хвилі та потік газу відрегульовані та пальник запалена, розпорошують воду до встановлення стабільних показань приладу.

Встановлюють величину абсорбції на нуль, розпорошуючи нульовий розчин (7.3.2.1 або 7.3.2.2 ).

Вибирають демпферування або час інтегрування для того, щоб отримати стійкий сигнал, достатній для виконання вимог до точних критеріїв (5.1.1).

Регулюють полум'я, щоб воно було злегка збідненим пальним, а висота пальника була приблизно на 1 см нижче світлового шляху. Почергово розпилюють градуювальний розчин найбільш концентрований і нульовий, регулюючи потік газу і положення пальника (горизонтальне, вертикальне та кутове) доти, поки різниця у величині абсорбції між цими градуювальними розчинами не стане максимальною. Перевіряють, щоб спектрометр був виведений на потрібну довжину хвилі.

Оцінюють критерії 5.1.1 для того, щоб переконатися, що прилад підготовлений для вимірювання.

7.3.5 Спектрометричні виміри

Встановлюють розширення шкали так, щоб найбільш концентрований градуювальний розчин давав відхилення, близьке до повної шкали. Розпорошують градуювальні розчини у зростаючому порядку, відповідно повторюючи вимірювання до тих пір, поки кожен з них даватиме встановлену точність, що вказує на стабільну роботу приладу. Вибирають два градуювальні розчини: один, який має абсорбцію трохи нижче, ніж випробуваний розчин, і інший - трохи вище. Розпорошують ці розчини спочатку у зростаючому порядку, а потім у спадному, розпорошуючи випробуваний розчин у середині, і в кожному випадку вимірюють величину абсорбції щодо води. Знову розпорошують повний набір градуювальних розчинів. Слід визнати, що ці способи не можуть бути прийняті для приладів з автоматичним градуюванням тільки за двома градуювальними розчинами. У цьому випадку не використовують ці два «сендвічеві» розчини для первинного градуювання, але їх слід проаналізувати поперемінно з випробуваним розчином.

Розпорошують градуювальні розчини багаторазово під час вимірювання серії. Очищають пальник, якщо результати показують зниження точності, спричинене забрудненням пальника.

Отримують значення абсорбції кожного градуювального розчину.

Отримують значення абсорбції випробуваного розчину та середнє значення абсорбції розчину холостого досліду.

Переводять значення абсорбції випробуваного розчину і розчину холостого досвіду мікрограми нікелю в мілілітрі, використовуючи градуювальний графік (7.4).

7.4 Побудова градуювального графіка

Необхідно готувати новий графік для кожної серії вимірювань, для кожної області очікуваного вмісту нікелю.

Перш ніж будувати графік, необхідно визначити концентрацію (дійсне або здається значення концентрації) нульового розчину в серії градуювальної. Концентрацію отримують нанесенням на графік значень абсорбції перших трьох градуювальних розчинів та екстраполяцією кривої на вісь абсцис. Це значення концентрації, виражене в мікрограмах нікелю в мілілітрі, додають значення концентрації кожного градуювального розчину перед нанесенням на градуювальний графік.

Будують градуювальний графік залежності значень абсорбції градуювальних розчинів від вмісту нікелю в мікрограмах на мілілітр.

Порівнюють величину абсорбції двох сендвічових градуювальних розчинів з графіком. Якщо ці два значення градуювання не відхиляються від графіка більш ніж допустимо точнісними критеріями, показання випробуваного розчину також допустимі.

8 Обробка результатів

8.1 Розрахунковий метод

Зміст масової частки нікелю , %, визначають за такою формулою

, (1)

де - Концентрація нікелю в випробуваному розчині, визначена з градуювального графіка, мкг/мл;

- Концентрація нікелю в розчині контрольного досвіду, мкг/мл;

- Коефіцієнт розведення (7.3.1),

=1 - для зразків з передбачуваним вмістом нікелю 0,1% (за масовою часткою) або менше;

=5 - для зразків з передбачуваним вмістом нікелю більше 0,1%;

- Маса навішування проби.

8.2 Точність

Планове випробування цього методу було виконано 6-18 лабораторіями для шести рівнів вмісту нікелю, кожна лабораторія робила від 2 до 5 визначень кожного рівня. Інше випробування було проведено 13-19 лабораторіями для семи рівнів вмісту нікелю, кожна лабораторія робила два визначення нікелю для кожного рівня.

Отримані результати опрацьовані статистично відповідно до ISO 5725.

Отримані дані показали логарифмічну залежність між вмістом нікелю, повторюваністю (збіжністю) і відтворюваністю результатів аналізу, як зазначено в таблиці 2. Розрахунки проводили по 10 серіям результатів для вмісту нікелю (за масовою часткою) від 0,003% до 0,95%, 0,002% до 0,5% нікелю, що визначається цим методом.


Таблиця 2

Розбіжність між двома одиничними результатами визначення, отриманими при випробуванні матеріалу одним і тим самим виконавцем, що використовує одну і ту ж апаратуру і здійснює випробування в межах короткого проміжку часу, може перевищувати значення повторюваності у середньому лише в одному випадку з 20 при звичайному і правильному виконанні методу.

Розбіжність між двома одиничними та незалежними результатами визначення, отриманими двома виконавцями у різних лабораторіях для ідентичного випробуваного матеріалу, може перевищувати значення відтворюваності у середньому лише в одному випадку з 20 при звичайному і правильному виконанні методу.

9 Протокол випробувань

Протокол випробувань повинен містити:

a) використовуваний метод із посиланням на цей стандарт;

b) результати випробувань;

c) особливості, зазначені під час виконання випробувань;

d) опис будь-яких операцій, які не передбачені цим стандартом, або будь-яких додаткових операцій, здатних вплинути на результати випробувань.

Додаток ТАК (довідковий). Відомості про відповідність посилальних міжнародних стандартів до посилальних національних стандартів Російської Федерації

Додаток ТАК
(довідкове)

Таблиця Д. А. .1