ГОСТ Р ІСО 4943-2010

ГОСТ Р ИСО 4943-2010 Сталь та чавун. Визначення вмісту міді. Спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї

ГОСТ Р ІСО 4943-2010

Група В39

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

СТАЛЬ І чавун

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

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

ГКС 77.080.01
ОКСТУ 0709

Дата введення 2011-06-01

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 І ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 145 «Методи контролю металопродукції» на основі власного автентичного перекладу російською мовою стандарту, зазначеного у пункті 3

2 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 22 жовтня 2010 р. N 312-ст

3 Цей стандарт ідентичний міжнародному стандарту ISO 4943:1985* «Сталь та чавун. Визначення вмісту міді. Спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї» (ІSO 4943:1985 «Steel and cast iron — Відмінний вміст скопіювання — 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 та міждержавні стандарти, відомості про які наведено у додатковому додатку ТАК

4 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

Даний стандарт встановлює спектрометричний метод атомної абсорбції в полум'ї для визначення масової частки міді сталі і чавуні в діапазоні від 0,004% до 0,5%.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти *:
_______________
Для датованих посилань використовують лише зазначене видання стандарту. У разі недатованих посилань — це останнє видання стандарту, включаючи всі зміни та поправки.

* Таблицю відповідності національних стандартів міжнародним див. за посиланням. - Примітка виробника бази даних.

ISO 5725-1 Точність (правильність та прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 1. Загальні принципи та визначення [Part 1: General principles and definitions]
_______________
Цей стандарт введено замість скасованого стандарту ISO 5725:1986 «Прецизійність методів випробувань. Визначення повторюваності та відтворюваності результатів стандартного методу за допомогою міжлабораторних випробувань» (ISO 5725:1986, Precision of test methods — Determination of repeatability and reproductivity for a standard test method by inter-laboratory tests) у частині загальних принципів та визначень.


ІСО 14284 Сталь та чавун. Відбір та приготування зразків для визначення хімічного складу (ІSO 14284, Steel and iron — Sampling and preparation of samples for the determination of chemical composition)
_______________
Цей стандарт введений замість скасованого стандарту ISO 377:1985 «Зварювальна сталь. Відбір та приготування зразків та проб» (ISO 377:1985, Wrought steel — Selection and preparation of samples and test pieces) щодо відбору та підготовки проб для хімічного аналізу.

3 Сутність методу

Даний метод заснований на розчиненні аналітичної навішування в суміші хлористоводневої, азотної та хлорної кислот, розпиленні розчину в повітряно-ацетиленове полум'я, спектрометричному вимірі величини атомної абсорбції випромінювання з резонансною лінією 324,7 нм, що випускається лампою з порожнистим мідним катом.

4 Реактиви

При проведенні аналізу, якщо не встановлено інше, використовують реактиви встановленого аналітичного ступеня чистоти з дуже низьким вмістом міді та лише дистильовану воду або воду еквівалентної чистоти.

Використовують, по можливості, тільки свіжоприготовлену дистильовану або деіонізовану воду.

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

4.2 Суміш хлористоводневої та азотної кислот

Змішують три об'ємні частини хлористоводневої кислоти ( 1,19 г/см ), одну об'ємну частину азотної кислоти ( 1,40 г/см ) та дві об'ємні частини води.

Готують суміш безпосередньо перед використанням.

4.3 Суміш хлористоводневої, азотної та хлорної кислот

Змішують 20 см хлористоводневої кислоти ( 1,19 г/см ), 55 см азотної кислоти ( 1,40 г/см ) та 75 см хлорної кислоти ( 1,54 г/см ).

Примітка — Допускається використовувати хлорну кислоту щільністю 1,67 г/см. .100 см хлорної кислоти ( 1,54 г/см ) еквівалентні 79 см хлорної кислоти ( 1,67 г/см ).

4.4 Мідь, стандартний розчин

4.4.1 Основний розчин із концентрацією міді 1 г/дм

Наважку міді високої чистоти (ступінь чистоти понад 99,95%) масою 1,000 г, виміряної з похибкою в межах ±0,0001 г, поміщають у склянку місткістю 400 см і розчиняють 25 см азотної кислоти ( 1,40 г/см , Розведена 1:4). Склянку накривають годинниковим склом. Коли навішення повністю розчиниться, розчин випарюють на водяній бані до початку випадання солей. Солі розчиняють у воді, розчин охолоджують і переносять його в мірну колбу місткістю 1000 см , розбавляють водою до мітки та перемішують.

4.4.2 Стандартний розчин із концентрацією міді 20 мг/дм

Поміщають 20,0 см основного розчину (4.4.1) у мірну колбу місткістю 1000 см , розбавляють водою до мітки та перемішують.

1 см стандартного розчину містить 20 мкг міді.

Цей стандартний розчин готують перед використанням.

5 Апаратура

Під час проведення аналізу використовують звичайне лабораторне устаткування, і навіть наступну апаратуру.

5.1 Атомно-абсорбційний спектрометр

Лампа з порожнім мідним катодом; використовують повітря і чистий ацетилен, що не містять воду, олію та мідь, щоб забезпечити стійке, прозоре, збіднене пальним.

Застосовуваний атомно-абсорбційний спектрометр вважають придатним до роботи, якщо після налаштування відповідно до 7.3.4 він забезпечує межу виявлення та характеристичну концентрацію, що добре збігаються зі значеннями, наведеними виробником, та задовольняє критеріям точності, наведеним у 5.1.1.

5.1.1 Мінімальна точність

Розраховують стандартне відхилення десяти значень абсорбції найбільш концентрованого градуювального розчину. Стандартне відхилення має перевищувати 1,0% середнього значення абсорбції.

Розраховують стандартне відхилення десяти значень абсорбції найменш концентрованого градуювального розчину (за винятком нульового розчину). Стандартне відхилення не повинно перевищувати 0,5% середнього значення абсорбції для найбільш концентрованого градуювального розчину.

Бажано також, щоб прилад задовольняв додаткові вимоги, наведені в 5.1.1.1 −5.1.1.3.

5.1.1.1. Характеристична концентрація

Характеристична концентрація міді в матриці, аналогічною (за складом) кінцевого аналізованого розчину аналітичної навішування, повинна бути менше 0,10 мкг/см міді.

5.1.1.2 Межа виявлення

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

Межа виявлення міді в матриці, аналогічній кінцевому аналізованому розчину аналітичної навішування, повинна бути меншою за 0,15 мкг/см міді.

5.1.1.3 Лінійність графіка

Нахил градуювального графіка для верхніх 20% концентраційної області, вираженої як зміна абсорбції, не повинен бути менше 0,7 значень нахилу для нижніх 20% концентраційної області, вираженої як зміна в абсорбції, визначених таким же способом.

Для приладу з автоматичним градуюванням за двома або більшими стандартними зразками до проведення аналізу слід встановити, використовуючи показання абсорбції, чи виконуються вище викладені вимоги до лінійності графіка.

5.2 Допоміжне обладнання

Рекомендується застосовувати самописець зі стрічковою діаграмою та/або цифровий зчитуючий пристрій для оцінки критеріїв 5.1.1 та для всіх наступних вимірювань.

Можна застосовувати розширення шкали до тих пір, поки шум, що спостерігається, не перевищить похибку зчитувального пристрою, і розширення шкали обов'язково використовувати для значень абсорбції менше 0,1. Якщо необхідно застосовувати розширення шкали, а прилад не має пристрою для зчитування значення коефіцієнта розширення шкали, це значення можна розраховувати простим розподілом значень абсорбції, отриманих при вимірюванні абсорбції відповідного розчину, з розширенням і без розширення шкали.

6 Відбір проб

Підготовку проб проводять відповідно до ISO 14284 або інших нормативних документів на чавун, наприклад, національними стандартами.

7 Проведення аналізу

Попередження - Пари хлорної кислоти вибухонебезпечні в присутності аміаку, парів азотистої кислоти та будь-яких органічних матеріалів.

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

Примітка - Весь скляний посуд необхідно спочатку промити в хлористоводневій кислоті ( 1,19 г/см , Розведена 1:1), а потім у воді. Кількість міді, що присутня в склянках і колбах, можна перевірити, вимірюючи абсорбцію дистильованої води, налитої в скляний посуд після того, як вона була промита кислотою.

7.1 Аналітична навішування

Зважують 0,500 г випробуваного зразка з похибкою до 0,001 г.

7.2 Холостий досвід

Холостий досвід проводять паралельно з проведенням аналізу і за тією самою методикою, використовуючи такі самі кількості всіх реактивів.

7.3 Проведення аналізу

7.3.1 Приготування випробуваного розчину

Поміщають аналітичну навішування (7.1) у склянку місткістю 250 см . Невеликими порціями додають 20 см. суміші хлористоводневої, азотної та хлорної кислот (4.3), накривають склянку годинниковим склом і обережно нагрівають доти, доки не припиниться процес розчинення. Випарюють до появи білої пари хлорної кислоти. При температурі, що забезпечує стікання конденсату парів хлорної кислоти з внутрішніх стінок склянки, випарюють ще 1 хв.

Примітка — Проби, які погано розчиняються в суміші хлористоводневої, азотної та хлорної кислот (4.3), спочатку розчиняють у 10 см суміші хлористоводневої та азотної кислот (4.2).


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

Фільтрують розчин, декантуючи, через сухий фільтрувальний папір середньої щільності для відділення осаду, наприклад графіту, кремнієвої та/або вольфрамової кислот, а фільтрат збирають у суху склянку, відкидаючи перші порції фільтрату.

Якщо передбачається, що вміст міді у випробуваному зразку перевищує масовою часткою 0,1%, то розчин слід розбавити водою.

Переносять 20,0 см отриманого розчину в мірну колбу місткістю 100 см , розбавляють водою до мітки та перемішують.

Примітка Якщо для отримання випробуваного розчину вихідний розчин необхідно розбавити, то таким чином розбавляють і розчин холостого досвіду (7.2).

7.3.2 Приготування градуювальних розчинів

Поміщають (10±0,01) г заліза (4.1) у склянку місткістю 1 дм . Додають маленькими порціями 400 см суміші хлористоводневої, азотної та хлорної кислот (4.3) і обережно нагрівають до повного розчинення.

Коли розчинення завершиться, випарюють, доки з'являться білі пари хлорної кислоти. Залишають виділятися пари 1 хв за такої температури, коли досягається стійке зрошення білими парами хлорної кислоти стінок склянки.

Після охолодження додають 100 см води та злегка нагрівають до розчинення солей. Знову охолоджують розчин і кількісно переносять у мірну колбу місткістю 500 см. . Розбавляють водою до мітки та перемішують.

7.3.2.1 Градуювальні розчини з масовою часткою міді менше 0,1%

У мірні колби місткістю 100 см кожна поміщають по 25,0 см розчину заліза (7.3.2). Використовуючи піпетку або бюретку, додають колби відповідно 0 (нульовий розчин); 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 см стандартного розчину міді (4.4.2). Розбавляють водою до мітки та перемішують.

7.3.2.2 Градуювальні розчини з часткою міді від 0,1% до 0,5%

У мірні колби місткістю 100 см кожна поміщають по 5,0 см стандартного розчину заліза (7.3.2). Використовуючи піпетку або бюретку, додають колби відповідно 0 (нульовий розчин); 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 см стандартного розчину міді (4.4.2). Розбавляють водою до мітки та перемішують.

Примітка - 1 см стандартного розчину міді (4.4.2), розведеного до 100 см , еквівалентний масовій частці міді, що дорівнює 0,004%, — у разі 7.3.2.1 та масовій частці міді, що дорівнює 0,02%, — у разі 7.3.2.2 .

7.3.3 Налаштування атомно-абсорбційного спектрометра

Характеристики атомно-абсорбційного спектрометра наведено у таблиці 1.


Таблиця 1

Якщо відсутні рекомендації виробника щодо ширини щілини, то для спектральної лінії міді 324,7 нм рекомендується встановлювати ширину щілини від 0,3 до 1,0 нм.

Примітка — Слід суворо дотримуватися рекомендацій виробника та дотримуватися таких заходів безпеки:

- Враховувати вибухову природу ацетилену при регулювання, пов'язаних з його використанням;

- захищати очі оператора від ультрафіолетового випромінювання з використанням світлофільтру;

- Очищати головку пальника від нагару, що утворюється солями хлорної кислоти та ін. Погано очищений пальник може стати причиною спалахів;

- Перевіряти заповнення сифону водою.

7.3.4 Оптимізація режиму роботи атомно-абсорбційного спектрометра

Під час підготовки приладу до роботи необхідно дотримуватися інструкцій виробника.

Після того, як відрегульовано струм лампи, ширина щілини та потоки газів та запалений пальник, розпорошують воду до отримання стабільних показань приладу.

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

Вибирають демпфуючу систему (налаштування згасання) або час інтегрування для отримання достатньо стійкого сигналу, який відповідає вимогам точності (5.1.1).

Регулюють полум'я таким чином, щоб воно було злегка збіднене пальним, а висота пальника була на 1 см нижче світлового шляху. Поперемінно розпорошують градуювальний розчин найбільшої концентрації і нульовий розчин, регулюючи при цьому потік газу і положення пальника (горизонтальне, вертикальне і кутове), поки різниця в величинах абсорбції між градуювальними розчинами не стане максимальною. Перевіряють, чи виведений спектрометр на необхідну довжину хвилі.

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

7.3.5 Спектрометричні виміри

Застосовують таке розширення шкали, щоб градуювальний розчин найбільшої концентрації давав відхилення майже всю шкалу приладу. Багаторазово розпорошують градуювальні розчини в порядку зростання до тих пір, поки показання абсорбції для кожного розчину не дадуть цілком певної точності, що вказує на стабільність роботи приладу. Вибирають два градуювальні розчини («сендвічових»), один з яких показує абсорбцію трохи менше, а другий трохи більше, порівняно з випробуваним розчином. Розпорошують ці розчини спочатку в порядку зростання, а потім в порядку зменшення концентрації, причому випробуваний розчин розпорошують між двома градуювальними розчинами, і в кожному випадку вимірюють величину абсорбції щодо води. Знову розпорошують весь набір градуювальних розчинів.

Встановлено, що ця методика не підходить для приладів з автоматичним градуюванням, які приймають лише два градуювальні розчини. У цьому випадку не слід використовувати два «сендвічеві» градуювальні розчини для первинного градуювання, але їх можна проаналізувати по черзі з контрольованим розчином.

Розпорошують градуювальні розчини багаторазово протягом серії вимірювань. Чистять пальник у міру необхідності, якщо результати не задовольняють умов точності через його забруднення.

Отримують абсорбцію кожного градуювального розчину.

Визначають абсорбцію випробуваного розчину та середнє значення абсорбції холостого досвіду.

Переводять значення абсорбції випробуваного розчину та холостого досвіду в мілікілограми на кубічний сантиметр міді, використовуючи градуювальний графік (7.4).

7.4 Побудова градуювального графіка

Необхідно будувати окремий графік для кожної серії вимірювань і для кожного очікуваного діапазону масових часток міді.

Перш ніж будувати графік, необхідно визначити концентрацію (дійсну або нульову) нульового розчину в градуювальній серії. Ця концентрація виходить шляхом нанесення на графік значень абсорбції перших трьох градуювальних розчинів та екстраполяції кривої на вісь концентрації. Це значення концентрації (мкг/см міді) додають до значення концентрації кожного градуювального розчину перед нанесенням на градуювальний графік.

Будують градуювальний графік як залежності значень абсорбції градуювальних розчинів від масової частки міді, вираженої в мілікілограмах на кубічний сантиметр. Порівнюють значення абсорбції для двох найближчих градуювальних розчинів із графіком. Якщо їх показання абсорбції не відрізняються від графіка більш ніж це дозволяють допустимі критерії точності, тоді значення, отримані для випробуваного розчину, вважаються прийнятними.

8 Обробка результатів

8.1 Метод розрахунку

Масову частку міді , %, обчислюють за формулою

, (1)

де - Концентрація міді в випробуваному розчині, отримана з градуювального графіка (7.4), мкг/см ;

- Концентрація міді в розчині холостого досвіду, мкг/см ;

- Коефіцієнт розведення по 7.3.1:

1 - для проби з передбачуваною масовою часткою міді 0,1% і менше;

5 - для проб з передбачуваною масовою часткою міді більше 0,1%;

- Маса аналітичної навішування, г.

8.2 Точність

Планова перевірка цього методу проводилася у восьми лабораторіях для п'яти рівнів вмісту міді, причому кожна лабораторія проводила 4-5 визначень кожному рівні.

Статистична обробка результатів проводилася відповідно до ISO 5725-1 при довірчій ймовірності 0,95.

Отримані дані показали логарифмічну залежність результатів аналізу між масовою часткою міді, межею повторюваності (збіжності) та межею відтворюваності в діапазоні масової частки міді від 0,02 до 5%. Частина діапазону наведена у таблиці 2.


Таблиця 2

В процентах

Розбіжність між двома одиничними результатами, знайдена при ідентичному випробуванні матеріалу одним аналітиком, який використовує ту саму апаратуру і здійснює випробування в межах короткого проміжку часу, перевищуватиме межу повторюваності в середньому не більше ніж в одному випадку з 20 при звичайному та правильному виконанні операцій методики.

Розбіжність між двома окремими та незалежними результатами, отримана двома виконавцями в різних лабораторіях на тому самому випробуваному матеріалі, перевищуватиме межу відтворюваності в середньому не більше ніж в одному випадку з 20 при звичайному та правильному виконанні операцій методики.

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) будь-які операції, які не передбачені цим стандартом, або будь-які додаткові операції, які можуть вплинути на результати випробувань.

Додаток ТАК (довідковий). Відомості про відповідність посилальних міжнародних стандартів до посилальних національних стандартів Російської Федерації (і чинних у цій якості міждержавних стандартів)

Додаток ТАК
(довідкове)

Таблиця Д. А. .1