СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ

Методы определения титана

ГОСТ 22536.11-87

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР

Срок действия c 01.01.88

до 01.01.98

Несоблюдениестандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (примассовой доле титана от 0,01 до 0,10 %) и экстракционно-фотометрический (примассовой доле титана от 0,005 до 0,10 %) методы определения титана вуглеродистой стали и нелегированном чугуне.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

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

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода

Метод основан на образовании окрашенного в желтый цветкомплексного соединения титана с диантипирилметаном в солянокислой среде иизмерении светопоглощения полученного комплекса при длине волны 395 нм. Влияниежелеза (III)и ванадия (V)устраняют прибавлением аскорбиновой кислоты.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

2.2. Аппаратураи реактивы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78 иразбавленная 1:4, 1:2 и 1:20.

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

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77,разбавленная 1:1, 1:6 и 1:9.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-84.

Кислота аскорбиновая по нормативно-технической документации,раствор с массовой концентрацией 100 г/дм³, свежеприготовленный.

Железо карбонильное по ГОСТ 13610-79.

Диантипирилметан по нормативно-технической документации,раствор с массовой концентрацией 50г/дм³, свежеприготовленный: 50 гдиантипирилметана растворяют в 300 см³ соляной кислоты, разбавленной1:6, фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную колбу вместимостью 1 дм³,доливают до метки той же кислотой и перемешивают.

Индикатор универсальный, бумага.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Титан металлический по ГОСТ 19807-74.

Титана диоксид по нормативно-технической документации.

Титан сернокислый, стандартные растворы.

Раствор А: 0,1668 г свежепрокаленного при 1000 °С диоксидатитана помещают в платиновый тигель и сплавляют с 2-3 г пиросернокислого калияпри 750-800 °С.

После охлаждения плав растворяют в 300 см³ сернойкислоты, разбавленной 1:20, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм³,доливают до метки разбавленной 1:20 серной кислотой и перемешивают. 1 см³раствора А содержит 0,0001 г титана.

Массовую концентрацию стандартного раствора устанавливаютследующим образом: 50 см³ стандартного раствора А помещают в стаканвместимостью 200-250 см³, разбавляют водой до 100 см³,приливают при перемешивании раствор аммиака до рН 8-9 по универсальномуиндикатору и затем в избыток 3-5 см³. Раствор с выпавшим осадкомнагревают до кипения, осадок отфильтровывают на фильтр «белая лента» ипромывают 3-4 раза теплой водой, содержащей в 1 дм³ 10 см³аммиака. Фильтр с осадком помещают в предварительно прокаленный до постоянноймассы и взвешенный платиновый тигель, озоляют и прокаливают при 1000-1100 °С допостоянной массы. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают.

Одновременно проводят контрольный опыт на загрязнениереактивов.

Массовую концентрацию сернокислого титана (Т), выраженную в граммах титана на 1 см³раствора, вычисляют по формуле

,

гдеm₁- масса тигля с осадком диоксида титана, г;

m₂- масса тигля без осадка диоксида титана, г;

m₃- масса тигля с осадком в контрольном опыте, г;

m₄- масса тигля без осадка в контрольном опыте, г;

0,5996- коэффициент пересчета диоксида титана на титан;

V - объем растворасернокислого титана, взятый для установки титра, см³.

Приготовление стандартного раствора А допускается изметаллического титана. Для этого 0,1 г металлического титана помещают в стаканвместимостью 200-250 см³, приливают 50 см³ серной кислоты,разбавленной 1:2, и растворяют при нагревании. После растворения в стакандобавляют по каплям азотную кислоту до обесцвечивания раствора и выпаривают допоявления густых паров серной кислоты. Раствор охлаждают, осторожно смываютстенки стакана водой и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты.После охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³,доливают до метки серной кислотой, разбавленной 1:20, и перемешивают.

Раствор Б: (готовят непосредственно перед применением): 10см³ раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³,доливают до метки серной кислотой, разбавленной 1:20, и перемешивают.

1 см³ раствора Б содержит 0,00001 г титана.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 гпомещают в стакан вместимостью 250 см³ и растворяют в 25 см³серной кислоты, разбавленной 1:4, при умеренном нагревании, накрыв стаканчасовым стеклом. После полного растворения навески осторожно приливают по каплямазотную кислоту до прекращения вспенивания и в избыток 1 см³.Раствор кипятят до удаления окислов азота, после чего выпаривают до появленияпаров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана ичасовое стекло водой, приливают 30 см³ воды и нагревают дорастворения солей. Охлажденный раствор переводят в мерную колбу вместимостью100 см³, доливают до метки водой и перемешивают. При анализе чугуновили в случае выпадения в осадок кремневой кислоты раствор после растворениясолей фильтруют через фильтр «белая лента» с небольшим количествомфильтробумажной массы и промывают осадок и фильтр 5-6 раз горячей водой.Фильтрат и промывные воды собирают в мерную колбу вместимостью 100 см.

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают,озоляют и прокаливают при 800-900 °С. Осадок смачивают 2-3 каплями сернойкислоты, разбавленной 1:4, приливают 5-6 см³ фтористоводороднойкислоты и осторожно выпаривают до паров серной кислоты. Остаток в тигляхпрокаливают в течение 5-10 мин при 800-900 °С и сплавляют с 1 гпиросернокислого калия. Плав охлаждают, растворяют при нагревании в 20-30 см³соляной кислоты, разбавленной 1:9. Полученный раствор присоединяют к фильтратув мерной колбе вместимостью 100 см³. Раствор в колбе доводят дометки водой и перемешивают. Часть раствора отфильтровывают через сухой фильтр всухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.

В две мерные колбы вместимостью по 100 см³помещают аликвотные части раствора по 25 см³ при массовой долетитана 0,01-0,05 % и по 10 см³ при массовой доле титана 0,05-0,1 %.Добавляют в первом случае по 15 см³ раствора аскорбиновой кислоты,перемешивают и выдерживают 5-7 мин. Затем прибавляют по 15 см³соляной кислоты, разбавленной 1:1, и в одну колбу 10 см³ растворадиантипирилметана. Растворы в колбах доливают до метки водой и перемешивают.Через 40 мин измеряют оптическую плотность анализируемого раствора нафотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания винтервале 390-405 нм или на спектрофотометре при длине волны 395 нм. В качествераствора сравнения применяют раствор, приготовленный без добавлениядиантипирилметана. Толщину поглощающего слоя кюветы выбирают таким образом,чтобы получить оптимальное значение оптической плотности.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опытна загрязнение реактивов.

Из значения оптической плотности каждого анализируемогораствора вычитают значение оптической плотности контрольного опыта. Массу титананаходят по градуировочному графику или методом сравнения со стандартнымобразцом.

2.3.2. Построениеградуировочного графика

В шесть стаканов вместимостью по 250 см³ помещаютпо 0,5 г карбонильного железа или стали, близкой по составу к анализируемой ине содержащей титана. При определении титана в интервале 0,05-0,1 % в пять изних добавляют стандартный раствор А в количестве 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0 см³,что соответствует 0,00025; 0,0003; 0,0004; 0,00045; 0,0005 г титана. Приопределении титана в интервале 0,01-0,05 % в пять стаканов добавляютстандартный раствор Б в количестве 2,5; 5,0; 10,0; 20,0; 25,0 см³,что соответствует 0,000025; 0,000050; 0,000100; 0,000200; 0,000250 г титана.Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. Далее проводят анализ,как указано в п. 2.3.1. По найденным значениям оптическойплотности и соответствующим им значениям массы титана строят градуировочныйграфик. Допускается построение градуировочного графика в координатах:оптическая плотность - массовая доля титана.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

2.4. Обработкарезультатов

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

,

где m₁- масса титана в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;

m - масса навески, г.

2.4.2. Нормыточности и нормативы контроля точности массовой доли титана приведены втаблице.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1. Сущность метода

Метод основан на образовании окрашенного в желтый цветкомплексного соединения титана с диантипирилметаном и хлористым оловом, экстрагированииего хлороформом и измерении светопоглощения полученного экстракта при длиневолны 395 нм.

3.2. Аппаратураи реактивы

Аппаратура и реактивы по п. 2.2 с дополнением:

кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77 иразбавленная 1:9;

хлороформ по ГОСТ 20015-74;

олово металлическое в гранулах по нормативно-техническойдокументации;

олово хлористое 2-водное по ТУ 6-09-5393-88,свежеприготовленный раствор: 200 г хлористого олова растворяют в 145 см³горячей соляной кислоты. Раствор охлаждают, добавляют несколько гранул олова идоливают водой до 1 дм³.

Железо карбонильное по ГОСТ 13610-79, раствор с массовойконцентрацией 20 г/дм³: 2,0 г карбонильного железа помещают в стаканвместимостью 250 см³ и растворяют в 25 см³ сернойкислоты, разбавленной 1:4, при умеренном нагревании. После полного растворениянавески осторожно приливают по каплям азотную кислоту до прекращениявспенивания и в избыток 1 см³. Раствор кипятят до удаления окисловазота, после чего выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимоестакана охлаждают, обмывают стенки стакана 50 см³ соляной кислоты,разбавленной 1:9, и нагревают до растворения солей. Охлажденный растворпереводят в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до меткисоляной кислотой, разбавленной 1:9, и перемешивают.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску стали или чугуна массой 1 г (примассовой доле титана от 0,005 до 0,01 %) и 0,5 г (при массовой доле титана от0,01 до 0,1 %) помещают в стакан вместимостью 250 см³ и растворяют в25 см³ серной кислоты, разбавленной 1:4, при умеренном нагревании,накрыв стакан часовым стеклом. После полного растворения навески осторожноприливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания и в избыток 1 см³.Раствор кипятят до удаления окислов азота, после чего выпаривают до появленияпаров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана ичасовое стекло водой, приливают 30 см³ соляной кислоты, разбавленной1:9, и нагревают до растворения солей. Охлажденный раствор переводят в мернуюколбу вместимостью 100 см³, доливают до метки соляной кислотой,разбавленной 1:9, и перемешивают. При анализе чугунов раствор фильтруют через фильтр«белая лента» в мерную колбу вместимостью 100 см³ и промывают 5-6раз соляной кислотой, разбавленной 1:9.

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают,озоляют, прокаливают при 600-700 °С и сплавляют с 1 г калия пиросернокислого.Плав охлаждают, растворяют при нагревании в 20-30 см³ солянойкислоты, разбавленной 1:9, полученный раствор присоединяют к фильтрату в мернойколбе вместимостью 100 см³. Раствор в колбе доводят до метки солянойкислотой, разбавленной 1:9, и перемешивают.

Аликвотную часть раствора, равную 20 см³ (примассовой доле титана от 0,005 до 0,05 %) и 10 см³ (при массовой долетитана от 0,05-0,1 %), помещают в стакан вместимостью 100 см³,приливают 15 см³ раствора аскорбиновой кислоты и перемешивают. Через5 мин приливают 15 см³ соляной кислоты, разбавленной 1:9, 10 см³диантипирилметана и вновь перемешивают раствор. Через 40 мин раствор переводятв делительную воронку вместимостью 200 см³, обмывая стенки стаканасоляной кислотой, разбавленной 1:9, приливают 5 см³ раствора хлористогоолова, перемешивают и приливают 20 см³ хлороформа.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

Делительную воронку встряхивают в течение 1 мин и послеразделения слоев органический слой сливают в мерную колбу вместимостью 50 см³.Экстракцию повторяют два раза, добавляя по 5 см³ хлороформа исобирая органические слои в ту же колбу. Экстракт в колбе доливают до меткихлороформом, перемешивают и фильтруют через сухой фильтр в сухую колбу, которуюзакрывают пробкой. Измеряют оптическую плотность окрашенного экстракта нафотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания винтервале 390-405 нм или на спектрофотометре при длине волны 395 нм. В качествераствора сравнения применяют хлороформ.

Толщину поглощающего слоя кюветы выбирают таким образом,чтобы получить оптимальное значение оптической плотности.

Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опытна загрязнение реактивов.

Из значения оптической плотности каждого анализируемогораствора вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.

Массу титана находят по градуировочному графику или методомсравнения со стандартным образцом.

3.3.2. Построениеградуировочного графика

В шесть стаканов помещают по 10 см³ (при массовойдоле титана 0,005-0,01 %) или по 5 см³ (при массовой доле титана0,01-0,05 %) или по 2,5 см³ (при массовой доле титана 0,05-0,1 %)раствора карбонильного железа, в пять их них последовательно приливают 1; 2; 3;4; 5 см³ стандартного раствора Б титана, что соответствует 0,00001;0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005 г титана. Шестой стакан служит дляпроведения контрольного опыта.

К растворам в стаканах приливают по 15 см³раствора аскорбиновой кислоты и перемешивают. Через 5 мин приливают 15 см³соляной кислоты, разбавленной 1:9, 10 см³ раствора диантипирилметанаи вновь перемешивают. Далее раствор подготавливают к экстракции, как указано вп. 3.3.1.При измерении светопоглощения в качестве раствора сравнения используют экстрактшестого стакана, не содержащий титана. По найденным значениям оптическойплотности и соответствующим им значениям массы титана строят градуировочныйграфик. Допускается построение градуировочного графика в координатах:оптическая плотность - массовая доля титана.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

3.4. Обработкарезультатов

3.4.1. Массовую долю титана (X₁)в процентах вычисляют по формуле

,

где m₁-масса титана в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;

m - масса навески пробы, соответствующая аликвотнойчасти раствора, г.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности массовойдоли титана приведены в таблице.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

ИНФОРМАЦИОННЫЕДАННЫЕ

1.РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Д.К. Нестеров,канд. техн. наук; С.И. Рудюк, канд.техн. наук; Н.Н. Гриценко, канд.хим. наук, (руководитель темы); В.Ф.Коваленко, канд. техн. наук; С.В.Спирина канд. хим. наук (руководитель темы); О.М. Киржнер

2.УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР постандартам от 20.02.87 № 301

3. ВЗАМЕН ГОСТ 22536.11-77

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ