1. Разработан и внесен Министерством металлургии СССР.

Разработчики: В.П. Замараев, В.Т. Абабков, Н.А. Панарина, А.А. Сахарнов, Т.Ф. Рыбина, Л.Н. Дмитрова, Н.Н. Алексеева, Н.Д. Заюкова.

2. Утвержден и введен в действие Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 04.09.1991 N 1419.

3. Введен впервые.

4. Ссылочные нормативно-технические документы

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле железа от 0,05 до 3%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле железа от 0,05 до 20%) методы определения железа.

Общие требования к методам анализа - ГОСТ 28473.

2.1. Сущность метода

Метод основан на образовании окрашенного комплексного соединения железа (II) с 1,10-фенантролином или с 2,2-дипиридилом при рН = 3 - 3,5. Масса железа составляет 40 - 150 мкг в 100 см3 раствора.

Для восстановления железа применяют гидроксиламина гидрохлорид.

Железо от хрома, меди, никеля, кобальта отделяют осаждением аммиаком после окисления хрома и кобальта надсернокислым аммонием. Вольфрам отделяют в виде вольфрамовой кислоты.

2.2. Аппаратура, реактивы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1, 1:20.

Кислота азотная по ГОСТ 11125.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1.

Смесь кислот (I): 8 частей соляной кислоты смешивают с 1 частью азотной кислоты.

Смесь кислот (II): 3 части соляной кислоты смешивают с 1 частью азотной кислоты.

Аммоний-алюминий сернокислый (алюмоаммонийные квасцы) по ГОСТ 4238, раствор 50 г/дм3: 50 г квасцов растворяют в 150 - 200 см3 воды с добавлением 25 см3 серной кислоты (1:1) и доливают водой до 1 дм3.

Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор 2,5 г/дм3.

Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор 250 г/дм3.

Аммиак водный по ГОСТ 3760 и разбавленный 1:20.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233, раствор 50 г/дм3.

Бумага индикаторная универсальная.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3 свежеприготовленный.

Натрий уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 199, раствор 500 г/дм3.

Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 100 г/дм3.

1,10-фенантролин, раствор 5 г/дм3 в растворе соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3.

2,2-дипиридил (альфа, альфа-дипиридил), раствор 5 г/дм3.

Железо карбонильное особо чистое.

Стандартные растворы железа.

Раствор А: 1 г карбонильного железа помещают в стакан и растворяют при слабом нагревании в 30 см3 соляной кислоты. После полного растворения навески прибавляют по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания и избыток 2 - 3 капли. Раствор нагревают до удаления окислов азота, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 раствора содержит 0,001 г железа.

Раствор Б: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, прибавляют 50 см3 соляной кислоты (1:1), доливают водой до метки и перемешивают.

1 см3 раствора Б содержит 0,00001 г железа.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Масса навески пробы в зависимости от массовой доли железа приведена в табл. 1.

2.3.2. Определение железа в сплавах, не содержащих вольфрам

Навеску сплава (табл. 1) помещают в стакан и растворяют при умеренном нагревании в 20 - 40 см3 смеси кислот (I или II). Раствор охлаждают, приливают 15 - 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 - 60 см3 воды при нагревании и при массовой доле железа до 0,2% прибавляют 3 см3 алюмоаммонийных квасцов, раствор разбавляют горячей водой до 200 - 250 см3.

К раствору пробы, содержащей хром, прибавляют 10 см3 раствора азотнокислого серебра и нагревают почти до кипения. К горячему раствору осторожно приливают 15 - 45 см3 раствора надсернокислого аммония, нагревают до полного окисления хрома и марганца, кипятят 3 - 5 мин до разрушения избытка надсернокислого аммония. К кипящему раствору прибавляют 5 - 10 см3 раствора хлористого натрия и кипятят до полного восстановления марганцевой кислоты.

К раствору приливают раствор аммиака до выпадения осадка гидроокисей и избыток 5 - 10 см3. Раствор с осадком осторожно доводят до кипения и выдерживают в теплом месте 5 - 10 мин до коагуляции осадка.

Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, стакан и осадок на фильтре промывают пять-восемь раз горячим раствором аммиака (1:20). Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют в 30 - 50 см3 горячей соляной кислоты (1:1) в стакане, в котором проводилось осаждение гидроокисей. Фильтр тщательно промывают горячей водой и отбрасывают.

В случае недостаточно полного отделения хрома и никеля от железа, к раствору приливают 20 - 25 см3 серной кислоты (1:1), выпаривают до паров серной кислоты и проводят повторное окисление хрома, осаждение и растворение гидроокисей, как указано выше.

Полученный раствор упаривают до 50 - 60 см3, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.

Аликвотную часть раствора (табл. 1) помещают в стакан, приливают 3 см3 раствора винной кислоты, 10 см3 раствора гидроксиламина гидрохлорида. Раствор перемешивают, нейтрализуют раствором уксуснокислого натрия до рН = 3 - 3,5 (по универсальной индикаторной бумаге) и прибавляют 2 см3 его в избыток. Затем прибавляют 10 см3 раствора 1,10-фенантролина или 10 см3 раствора 2,2-дипиридила, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют водой до метки и перемешивают. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 510 - 520 нм относительно раствора сравнения. В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, в которую прибавляют все реактивы, за исключением 1,10-фенантролина или 2,2-дипиридила.

Одновременно с анализируемой пробой проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

Массу железа находят по градуировочному графику с учетом контрольного опыта.

2.3.3. Определение железа в сплавах, содержащих вольфрам

После растворения навески, как указано в п. 2.3.2, раствор нагревают до выпадения осадка вольфрамовой кислоты. Добавляют 5 - 10 см3 азотной кислоты и снова нагревают раствор до получения осадка вольфрамовой кислоты желтого цвета.

Раствор выпаривают до влажных солей, приливают 10 см3 соляной кислоты, нагревают до растворения солей, приливают 100 - 120 см3 горячей воды и оставляют на теплой плите в течение часа.

Осадок вольфрамовой кислоты отфильтровывают на двойной плотный фильтр, содержащий фильтробумажную массу и тщательно промывают восемь-десять раз горячей соляной кислотой (1:20). Фильтр с осадком вольфрамовой кислоты отбрасывают. Фильтрат и промывные воды сохраняют.

К полученному раствору приливают 15 - 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Стакан охлаждают, обмывают стенки водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 - 60 см3 воды при нагревании и при массовой доле железа до 0,2% прибавляют 3 см3 алюмоаммонийных квасцов. Раствор разбавляют горячей водой до 200 - 250 см3 и далее поступают, как указано в п. 2.3.2.

2.3.4. Построение градуировочного графика

В стаканы помещают 3; 5; 10; 15; 20 см3 стандартного раствора железа с концентрацией 0,00001 г/см3, прибавляют 3 см3 винной кислоты и далее поступают, как указано в п. 2.3.2. В качестве раствора сравнения используют раствор, содержащий все реактивы, кроме стандартного раствора железа.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю железа () в процентах вычисляют по формуле

где - масса железа, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески пробы, соответствующая аликвотной части раствора, г.

3.1. Сущность метода

Метод основан на измерении при длине волны 248,3 нм степени поглощения резонансного излучения свободными атомами железа, образующимися при распылении анализируемого раствора в пламени воздух-ацетилен.

3.2. Аппаратура, реактивы

Атомно-абсорбционный пламенный спектрофотометр.

Лампа с полым катодом для определения железа.

Баллон с ацетиленом.

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

Кислота соляная по ГОСТ 3118.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:4.

Железо карбонильное, особо чистое.

Стандартные растворы железа.

Раствор А: 1 г карбонильного железа, взвешенного с точностью 0,0002 г, растворяют в 20 - 30 см3 соляной кислоты и осторожно но каплям прибавляют 5 - 7 см3 азотной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3; доливают до метки водой и перемешивают.

1 см3 стандартного раствора А содержит 2 мг железа.

Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Готовят перед применением.

1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,2 мг железа.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Масса навески сплава и разбавление растворов в зависимости от массовой доли железа приведены в табл. 2.

Допускается другое разбавление растворов, обеспечивающее нормируемую в стандарте точность.

Навеску сплава помещают в стакан или колбу вместимостью 150 - 300 см3 и растворяют при умеренном нагревании в 15 - 30 см3 соляной и 5 - 10 см3 азотной кислот. Раствор осторожно упаривают до влажных солей, прибавляют 5 см3 соляной кислоты и растворяют соли.

Допускаются другие способы растворения, обеспечивающие полное разложение навески и не требующие изменений в дальнейших операциях анализа.

При наличии в пробе титана и ниобия раствор после растворения навески охлаждают, добавляют серную кислоту (1:4) из расчета 10 см3 на каждые 100 см3 конечного объема и упаривают до паров серной кислоты. Приливают 50 - 60 см3 воды и растворяют соли при нагревании.

Полученный раствор переносят в мерную колбу (табл. 2), доливают до метки водой и перемешивают. Часть раствора фильтруют через два сухих фильтра, отбрасывая первые порции фильтрата.

Одновременно с анализируемой пробой проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

3.3.2. Приготовление растворов для градуировочного графика

3.3.2.1. Для сплавов с массовой долей железа до 5,0%

В пять мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно приливают 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10 см3 стандартного раствора Б. Шестую колбу используют для проведения контрольного опыта.

3.3.2.2. Для сплавов с массовой долей железа свыше 5,0%

В семь мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно приливают 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б. Восьмую колбу используют для проведения контрольного опыта.

3.3.2.3. В каждую колбу, подготовленную в соответствии с пп. 3.3.2.1 и 3.3.2.2, приливают по 5 см3 соляной кислоты или по 10 см3 серной кислоты (1:4), доливают до метки водой и перемешивают.

3.3.3. Подготовка прибора и измерение атомной абсорбции

Прибор готовят к работе в соответствии с прилагаемой инструкцией. Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 248,3 нм. После включения системы подачи газов и зажигания горелки распыляют воду в пламя и устанавливают нуль прибора. Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, затем растворы для градуировочного графика и испытуемые растворы в порядке увеличения концентрации железа. Проводят измерение до получения стабильных показаний для каждого раствора. Перед введением в пламя каждого анализируемого раствора распыляют в пламя воду и проверяют нуль прибора. Из среднего значения абсорбции каждого из анализируемых растворов вычитают среднее значение абсорбции контрольного опыта и массовую концентрацию железа находят по градуировочному графику.

3.3.4. По найденным значениям абсорбции градуировочных растворов с учетом значения абсорбции контрольного опыта и соответствующим концентрациям железа строят градуировочный график.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю железа в процентах () вычисляют по формуле

где - количество железа, найденное по градуировочному графику, мкг/см3;

- объем анализируемого раствора, см3;

- масса навески, г (с учетом разбавления раствора).

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли железа приведены в табл. 3.