ГОСТ 11739.4-90

ГОСТ 11739.4−90 알루미늄 주조 및 단조 합금. 비스무트(Bi) 측정법

ГОСТ 11739.4−90

그룹 В59

소비에트 사회주의 공화국 연합 국가 표준

알루미늄 주조 및 단조 합금

비스무트 측정법

Aluminium casting and wrought alloys.
Methods for determination of bismuth

ОКСТУ 1709

시행일자 с 01.07.91
по 01.07.96*
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* 유효기간 제한은 Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации 의 의사록 N 5−94에 따라 해제됨
(ИУС N 11/12, 1994 год). — 데이터베이스 제작자 주.

정보 사항

1. 제정 및 제출: 소비에트 항공공업부

작성자:

В.Г. Давыдов, 공학박사; В. А. Мошкин, 공학박사(후보); Г. И. Фридман, 공학박사(후보); Л. А. Тенякова; М. Н. Горлова, 화학박사(후보); О. Л. Скорская, 화학박사(후보); Л.В.Антоненко

2. утвержден и введен в действие: 소비에트 국가 품질관리·표준위원회 결의 от 28.06.90 N 1961

3. 대체: ГОСТ 11739.4−78

4. 검토주기 — 5년

5. 인용된 규범·기술 문서

본 표준은 비스무트(질량분율 0,005〜0,8% 범위)에 대한 분광광도법(광도법)과 비스무트(질량분율 0,05〜1,0% 범위)에 대한 원자흡광법을 규정한다.

1. 일반 요구사항

1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구사항 — ГОСТ 25086에 따르며 보충 사항이 적용된다.

1.1.1. 분석 결과는 두 개의 병행 측정값의 산술평균을 채택한다.

2. 비스무트의 분광광도(광도)법

2.1. 방법의 본질

본 방법은 시료를 황산·질산 혼합액 또는 수산화나트륨 용액에 용해시키고, 비스무트와 요오드화칼륨이 형성하는 주황-노란색 착화합물을 생성한 후 파장 465 nm에서 용액의 흡광도(광학밀도)를 측정하는 데 기초한다.

2.2. 기기, 시약 및 용액

분광광도계 또는 광전색도계.

황산 — ГОСТ 4204에 따름, 밀도 1,84 г/см 및 1:3 희석용액.

질산 — ГОСТ 4461에 따름, 밀도 1,35−1,40 г/см 및 1:1 희석용액.

수산화나트륨(나트륨 수산화물) — ГОСТ 4328, 400 g/дм 용액. 용액은 폴리에틸렌 용기에 제조·보관한다.

아질산나트륨(나트륨 아질산염) — ГОСТ 4197, 20 g/дм 용액.

산 혼합액 N 1: 100 см물에 소량씩 교반하면서 200 см황산을 조심스럽게 가하고 실온으로 냉각한 다음 200 см질산을 가하여 교반한다.

산 혼합액 N 2: 400 см황산 용액에 50 см질산을 가하고 혼합한다.

혼합액 N 3: 400 см황산 용액에 50 см질산을 가하고 혼합한다. 사용 전에 약 80 ℃까지 가온한 다음 아질산나트륨 용액 2 см를 가한다.

염화철(III) — ГОСТ 4147, 10 g/дм 용액.

요오드화칼륨 — ГОСТ 4232, 신선히 조제한 200 g/дм 용액.

티오우레아(thiourea) — ГОСТ 6344, 100 g/дм 용액.

비스무트 — ГОСТ 10928* 등급 ВИ0000 또는 ВИ000.
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* 러시아 연방 내에서는 ГОСТ 10928–90가 적용됨. — 데이터베이스 제작자 주.

표준 비스무트 용액: 0.1 g 비스무트를 100 cm 비커에 넣고 30 cm 질산 용액을 가해 시계유리로 덮고 온화하게 가열하여 용해시킨다. 시료가 용해되면 상온으로 냉각하여 1000 cm 메스플라스크로 옮기고 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

1 cm 표준용액에는 0,0001 g 비스무트가 포함된다.

알루미늄 — ГОСТ 11069* 등급 A999.
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* 러시아 연방 내에서는 ГОСТ 11069–2001가 적용됨. — 데이터베이스 제작자 주.

흡착제(담금질한 여과지): 여과지(“적색 띠”) 100 g을 잘게 썰어 500 cm 비커에 넣고 뜨거운 물 300 cm를 부어 교반기로 균질한 페이스트를 만든다.

2.3. 분석 수행

2.3.1. 표 1에 따른 시료 질량을 취하여 다음 방법들 중 하나로 용해한다.

표 1

2.3.1.1. 규소(Si) 질량분율이 0.5% 미만인 경우 시료를 250 cm 원뿔플라스크에 넣고 혼합산 N 1을 25 cm 가한다. 격렬한 반응이 멎으면 완전 용해될 때까지 가열하고 물 30 cm를 가하고 1−2분 끓인다. 용액이 투명하지 않으면 중간밀도 필터(“백색 띠”)와 흡착제를 사용하여 100 cm 메스플라스크로 여과한 후 비커와 필터를 뜨거운 물로 2−3회에 걸쳐 각 10 cm씩 씻어 여과액의 부피가 80 cm를 넘지 않도록 하고 상온으로 냉각한다.

비스무트 질량분율이 0,08% 미만인 경우 전량을 100 cm 메스플라스크에 넣어 광도 측정을 실시한다.

비스무트 질량분율이 0,08% 초과인 경우 용액을 눈금까지 물로 희석하고 혼합한 후 2.3.2항에 따라 계속 진행한다.

2.3.1.2. 규소 질량분율이 0.5% 초과인 경우 시료를 200 cm 용량의 불소플라스틱 또는 카본-유리 비커에 넣고 시료 중 염화철(FeCl3)이 0.2% 미만이면 염화철 용액 1 cm를 가한다. 다음에 물 5−7 cm를 넣고 계속 냉각하면서 소량씩 수산화나트륨 용액 50 cm를 가한다. 격렬한 반응이 멎으면 비커를 가열하여 완전히 용해시키고 분무를 피하면서 온화하게 가열하여 15−20 cm까지 증발시킨다. 용액에 회색 탁도가 있으면 규소가 완전히 용해되지 않은 것으로, 투명해질 때까지 가열을 계속해야 한다. 냉각 후 비커에 물 180−200 cm를 신중히 가하고 염을 용해시킬 정도로 가열한다.

용액을 중간밀도 필터(“백색 띠”)와 흡착제를 사용하여 여과한다. 필터상의 침전물은 뜨거운 물로 8−10회 세척하고 45 cm의 뜨거운 산 혼합액 N 2(또는 시료에 망간이 0.5% 초과하면 N 3)을 사용하여 비커 또는 250−300 cm용량의 플라스크 위에서 용해시킨다. 필터를 뜨거운 물로 6회에 걸쳐 각 20 cm씩 세척하여 세척수를 같은 비커에 모은다.

여과액과 세척수를 70−80 cm로 증발시키고 상온으로 냉각한 다음 100 cm 메스플라스크로 옮긴다.

비스무트 질량분율이 0,08% 미만이면 전체 시료를 100 cm 메스플라스크에 넣어 광도측정을 실시한다.

비스무트 질량분율이 0,08% 초과이면 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

2.3.2. 시료용액 또는 표에 따른 별취(알리쿼트) 부피를 100 cm 메스플라스크에 넣고 표 1에 따른 황산 용액을 가하고 티오우레아 용액 5 cm, 요오드화칼륨 용액 10 cm를 가한 후 물로 눈금까지 채우고 혼합한다.

2.3.3. 용액의 흡광도는 20분 후 파장 465 nm에서 표 1에 따른 층 두께를 가진 큐벳을 통해 측정한다.

대조용 용액(비교용)은 2.3.1.1 또는 2.3.1.2 및 2.3.2항에 따라 분석에 사용된 모든 시약을 포함하여 준비한 용액을 사용한다.

비스무트의 질량분율은 검량선으로부터 계산한다.

2.3.4. 검량선 작성

2.3.4.1. 규소 질량분율이 0.5% 미만일 때, 100 cm 메스플라스크 7개 중 6개에 표준 비스무트 용액을 각각 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 cm씩 취한다(이는 각각 0,00005; 0,0001; 0,0002; 0,0003; 0,0004; 0,0005 g 비스무트에 해당). 각 플라스크에 황산 용액 30 cm를 가하고 이후 2.3.2, 2.3.3항에 따라 진행한다.

2.3.4.2. 규소 질량분율이 0.5% 초과일 때, 200 cm 용량의 불소플라스틱 또는 카본-유리 비커 7개에 알루미늄을 0.5 g씩 넣고, 그 중 6개에 표준 비스무트 용액을 각각 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 cm씩 취한다(이는 각각 0,00005; 0,0001; 0,0002; 0,0003; 0,0004; 0,0005 g 비스무트에 해당). 이후 2.3.1.2항에 따라 진행하고, 전량 시료에 대해 100 cm 메스플라스크에서 2.3.2 및 2.3.3항에 따라 흡광도 측정을 실시한다.

비교 용액은 비스무트를 포함하지 않는 용액을 사용한다.

흡광도값과 해당 비스무트량으로부터 검량선을 작성한다.

2.4. 결과 처리

2.4.1. 비스무트의 질량분율 ( )은 다음 식으로 백분율로 계산한다.

, (1)

여기서 — 검량선으로부터 구한 시료용액 내 비스무트 질량, g;

— 시료의 질량(또는 알리쿼트에 해당하는 시료 질량), g.

2.4.2. 병행 측정값 간의 편차는 표 2에 주어진 허용치를 초과해서는 안 된다.

표 2

3. 비스무트의 원자흡광법(ААС)

3.1. 방법의 본질

본 방법은 시료를 과산화수소 존재 하에서 염산에 용해시킨 다음 아세틸렌-공기 불꽃에서 파장 223.1 nm에서 비스무트의 원자 흡광을 측정하는 데 기초한다.

3.2. 기기, 시약 및 용액

비스무트 전용 광원(램프)을 구비한 원자흡광 분광광도계.

아세틸렌 — ГОСТ 5457.

염산 — ГОСТ 3118, 밀도 1,19 г/см; 1:1 및 1:99 희석용액.

질산 — ГОСТ 4461, 밀도 1,35−1,40 г/см 및 1:3 용액.

황산 — ГОСТ 4204, 밀도 1,84 г/см.

불산 — ГОСТ 10484.

과산화수소 — ГОСТ 10929.

염화니켈 — ГОСТ 4038, 1 g/дм 용액.

알루미늄 — ГОСТ 11069 등급 A999 (비스무트 질량분율 < 0,001%).

알루미늄 용액 20 g/дм: 10 g 알루미늄을 500 cm 비커에 넣고 물 50 cm를 가한 다음 염산(1:1) 용액 300 cm를 소량씩 가하며 온화하게 가열하여 용해시킨다. 염화니켈 용액 1 cm를 첨가한다. 용액을 상온으로 냉각한 후 500 cm 메스플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

비스무트 — ГОСТ 10928 등급 ВИ0000 또는 ВИ000.

표준 비스무트 용액.

용액 A: 0.5 g 비스무트를 300 cm 비커에 넣고 100 cm 질산 용액을 가하여 온화하게 용해시킨다. 질소산화물을 제거하기 위해 끓여서 가스 배출 후 상온으로 냉각하고 500 cm 메스플라스크에 옮겨 눈금까지 물을 채워 혼합한다.

1 cm 용액 A에는 0,001 g 비스무트가 포함된다.

용액 B: 용액 A 50 cm를 100 cm 메스플라스크로 옮기고 질산 용액 5 cm를 가한 후 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

1 cm 용액 B에는 0,0005 g 비스무트가 포함된다.

용액 C: 용액 A 10 cm를 100 cm 메스플라스크로 옮기고 질산 용액 5 cm를 가한 후 물로 눈금까지 채워 혼합하며 사용 직전에 조제한다.

1 cm 용액 C에는 0,0001 g 비스무트가 포함된다.

3.3. 분석 수행

3.3.1. 시료 0.5 g을 250 cm 원뿔플라스크에 넣고 약 10 cm의 물을 가한 후 염산(1:1) 용액 25 cm를 소량씩 가하면서 용해시킨다. 플라스크를 시계유리로 덮고 완전 용해될 때까지 가열한 다음 과산화수소 3−5방울을 첨가하고 3분간 끓인다.

시계유리와 플라스크 벽면을 물로 씻는다. 용액을 상온으로 냉각시켜 100 cm 메스플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

3.3.2. 규소 질량분율이 1% 미만이면 용액이 투명하지 않을 경우 중간밀도 필터(“백색 띠”)로 건식 여과하여 비커에 수집하고 초기 몇 방울의 여과액은 버린다.

3.3.3. 규소 질량분율이 1% 초과인 경우 3.3.1항의 용해가 끝나면 용액을 중간밀도 필터(“백색 띠”)로 여과하여 100 cm 메스플라스크로 모은다. 필터상의 침전물은 염산 1:99 용액으로 10 cm씩 3−4회 뜨거운 용액으로 세척하여 주(主) 여과액에 합친다.

필터와 침전물을 백금 도가니에 넣고 건조 및 소각(발화 방지)한 다음 500−600 ℃에서 3분간 가열 회화(회화)한다. 냉각 후 도가니 내용물에 황산 4방울, 불산 5 cm를 첨가하고 투명한 용액이 될 때까지 한 방울씩 질산을 가한다. 이어 용액을 완전히 증발시킨 후 냉각하고 잔류물을 2−3 cm의 물로 적신 다음 염산(1:1) 2−3 cm로 가열 용해시킨다.

해당 용액을 주 여과액에 합쳐 100 cm 메스플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

3.3.4. 대조용 용액은 3.3.1, 3.3.2 또는 3.3.3항에 따라 시료 대신 알루미늄을 취하여 준비한다.

3.3.5. 검량선 작성

3.3.5.1. 비스무트 질량분율이 0,05〜0,10% 범위일 때, 100 cm 메스플라스크 7개에 각각 25 cm의 알루미늄 용액을 넣고, 6개에는 표준용액 C를 각각 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 cm씩 취한다(이는 0,00025; 0,0003; 0,00035; 0,0004; 0,00045; 0,0005 g 비스무트에 해당).

3.3.5.2. 비스무트 질량분율이 0,1〜0,5% 범위일 때, 100 cm 메스플라스크 6개에 각각 25 cm의 알루미늄 용액을 넣고, 5개에는 표준용액 B를 각각 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 cm씩 취한다(이는 0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002; 0,0025 g 비스무트에 해당).

3.3.5.3. 비스무트 질량분율이 0,5〜1% 범위일 때, 100 cm 메스플라스크 7개에 각각 25 cm의 알루미늄 용액을 넣고, 6개에는 표준용액 A를 각각 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 cm씩 취한다(이는 0,0025; 0,003; 0,0035; 0,004; 0,0045; 0,005 g 비스무트에 해당).

3.3.6. 3.3.5항의 플라스크 용액들은 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

3.3.7. 시료 용액, 대조용 용액 및 검량선 작성용 용액을 아세틸렌-공기 불꽃에 분무하여 파장 223.1 nm에서 비스무트의 원자 흡광을 측정한다.

측정된 흡광도 값과 해당 비스무트의 질량농도로부터 검량선을 작성한다.

시료용액 및 대조용 용액의 비스무트 질량농도는 검량선으로부터 구한다.

3.4. 결과 처리

3.4.1. 비스무트의 질량분율 ( )은 다음 식으로 백분율로 계산한다.

, (2)

여기서 — 검량선으로부터 구한 시료용액 내 비스무트 질량농도, g/cm;

— 검량선으로부터 구한 대조용 용액의 비스무트 질량농도, g/cm;

— 시료용액의 부피, cm;

— 시료의 질량, g

.

3.4.2. 병행 측정값 간의 편차는 표 3에 주어진 허용치를 초과해서는 안 된다.

표 3