ГОСТ 11739.5-90

ГОСТ 11739.5−90 알루미늄 주조 및 가공 합금. 바나듐의 측정 방법

ГОСТ 11739.5−90

그룹 В59

소비에트 사회주의 공화국 연방 국가 표준

알루미늄 주조 및 가공 합금

바나듐의 측정 방법

Aluminium casting and wrought alloys. Methods for determination of vanadium

ОКСТУ 1709

유효기간: 01.07.91
~ 01.07.96*
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* 유효기간 제한은 1994년 국가간 표준화·계량·인증 위원회 제5−94 회의록에 따라 해제됨(ИУС N 11/12, 1994). — 데이터베이스 제작자 주.

정보

1. 본 규격은 소비에트 항공공업부에서 개발·제출함

개발자

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

2. 본 규격은 제품 품질 및 표준 관리에 관한 소비에트 국가위원회 결의 1990.06.28 N 1261에 의해 승인·시행됨

3. 검토 주기 — 5년

4. 대체 규격: ГОСТ 11739.5−78

5. 참조 규범·기술 문서

본 규격은 바나듐의 측정에 대하여 광도법(질량분율 0.005%에서 0.5%까지) 및 원자흡광법(질량분율 0.05%에서 0.5%까지)을 규정한다.

1. 일반 요구사항

1.1. 분석 방법의 일반 요구사항 — ГОСТ 25086에 따르며 추가 규정이 적용된다.

1.1.1. 분석 결과는 두 개의 병행 측정 결과의 산술평균을 채택한다.

2. 바나듐을 측정하는 광도법

2.1. 방법의 본질

본 방법은 시료를 염산과 질산의 혼합물에 용해시키고 바나듐을 과망간산칼륨으로 산화하여 오가(5가) 상태로 만든 다음, 황색의 인-텅스텐-바나듐 헤테로폴리산을 형성시키고 이를 아이소뷰틸 알코올로 추출한 뒤 추출물의 400 nm 파장에서의 광학밀도를 측정하는 데 기반한다.

2.2. 기기, 시약 및 용액

분광광도계 또는 광전색도계.

염산 — ГОСТ 3118에 따름, 밀도 1.19 g/cm³.

질산 — ГОСТ 4461, 밀도 1.35−1.40 g/cm³ 및 희석액 1:7.5.

염산과 질산의 혼합물 비율 3:1.

불화수소산 — ГОСТ 10484.

황산 — ГОСТ 4204, 밀도 1.84 g/cm³ 및 희석액 1:3.

인산(오르토인산) — ГОСТ 6552, 밀도 1.70 g/cm³.

과망간산칼륨 — ГОСТ 20490, 0.01 몰/dm³ 용액.

옥살산 — ГОСТ 22180, 40 g/dm³ 용액.

텅스텐산나트륨 — ГОСТ 18289, 50 g/dm³ 용액: 텅스텐산나트륨 50 g을 가열하여 150 cm³의 물에 녹이고 용액을 여과하여 1000 cm³ 용량의 눈금플라스크로 옮긴 다음 물로 표선까지 채우고 혼합한다.

알루미늄 — ГОСТ 11069 * A999 등급.
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* 러시아 연방에서는 ГОСТ 11069−2001가 적용됨. 이하 본문 중 동일. — 데이터베이스 제작자 주.

아이소뷰틸 알코올 — ГОСТ 6016.

암모늄 메타바나데이트 — ГОСТ 9336.

표준 바나듐 용액: 암모늄 바나데이트 0.2296 g을 질산 용액 170 cm³에 용해시킨다. 용액을 1000 cm³ 눈금플라스크로 옮기고 물로 표선까지 채운 후 혼합한다.

1 cm³ 표준 용액에는 0.0001 g의 바나듐이 들어 있다.

2.3. 분석 절차

2.3.1. 표 1에 따라 취한 시료를 질량에 맞춰 원뿔 플라스크(250 cm³)에 넣고 혼합산 40 cm³를 가하여 가열하여 용해시킨다.

표 1

완전 용해 후 플라스크에 20 cm³의 황산을 가하고 혼합한 다음 용액을 백색 연기가 날 때까지 졸여 증발시킨다. 용액을 식힌 뒤 60−80 cm³의 물을 가하고 가열하여 염을 용해시킨다. 용액이 투명하지 않을 경우 중간 정도 여과지(‘흰 띠’)로 250 cm³ 원뿔플라스크에 여과한다. 여과지에 남은 잔류물을 뜨거운 물로 2−3회 세척하고, 분석하는 합금의 규소 함량이 1%를 초과하지 않으면 폐기한다.

2.3.2. 규소 함량이 1%를 초과할 경우, 여과지에 남은 잔류물을 백금 도가니에 넣고 건조한 다음 발화되지 않도록 재를 태우고 500−600 °C에서 2−3분 동안 소성한다. 냉각 후 도가니에 황산 4방울과 불화수소산 5 cm³를 넣고 질산을 방울씩 더해 투명한 용액이 될 때까지 처리한다. 용액을 완전히 졸여 말린 다음, 도가니의 건조 잔류물에 5−7 cm³의 황산 용액을 가하고 가열하여 용해시킨다. 용액을 식히고 필요하면 작은 고밀도 여과지(‘파란 띠’)로 여과한 후 주여과액에 합친다. 주용액을 필요하면 100 cm³ 미만으로 졸여 농축하고 식힌 다음 100 cm³ 눈금플라스크로 옮겨 물로 표선까지 채우고 혼합한다.

2.3.3. 표 1에 따라 알리쿼트 부분을 100 cm³ 분액 깔때기에 취하고, 오르토인산 4 cm³와 텅스텐산나트륨 용액 4 cm³를 가한 뒤 혼합한다. 그 다음 과망간산칼륨 용액을 방울 단위로 가하여 안정한 분홍색을 얻을 때까지 첨가한다. 10분 후 옥살산 용액을 방울 단위로 가하여 분홍색이 사라지도록 한다. 5분 후 질산 1 cm³를 가하고 용액을 잘 혼합한 뒤 아이소뷰틸 알코올 10 cm³를 가하고 깔때기를 마개로 닫아 1−2분간 흔든다. 유기상(추출층)을 분리하여 건조한 25 cm³ 눈금플라스크에 모으고 아이소뷰틸 알코올로 표선까지 채운 후 혼합한다.

2.3.4. 추출 이후 1시간 이내에 추출물의 광학밀도를 400 nm 파장에서 측정한다. 바나듐 질량분율이 0.005~0.1%인 경우 두께 50 mm의 큐벳을 사용하고, 바나듐 질량분율이 0.1% 초과인 경우 두께 30 mm의 큐벳을 사용한다. 비교용 용액은 아이소뷰틸 알코올이다.

2.3.5. 대조 실험용 용액은 2.3.1항에 따라 시료 대신 동일 질량의 알루미늄을 사용하여 제조한다. 두 개의 대조 실험 추출물의 평균 광학밀도를 시료 추출물의 광학밀도에서 빼준다.

바나듐의 질량분율은 검량곡선에 따라 계산한다.

2.3.6. 검량곡선 작성

2.3.6.1. 바나듐 질량분율 0.005~0.05% 범위에서는 250 cm³ 원뿔플라스크 6개에 알루미늄 시료 1 g씩을 넣고 40 cm³ 혼합산을 가하여 용해시킨다. 그 다음 4개 플라스크에 표준 바나듐 용액 0.5; 1.0; 3.0; 5.0 cm³를 취해 각각 0.00005; 0.0001; 0.0003; 0.0005 g의 바나듐에 해당하도록 한다.

2.3.6.2. 바나듐 질량분율 0.05~0.1% 범위에서는 250 cm³ 원뿔플라스크 7개에 알루미늄 시료 0.5 g씩을 넣고 40 cm³ 혼합산으로 용해시킨 뒤, 5개 플라스크에 표준 바나듐 용액 2.5; 3.5; 4.0; 4.5; 5.0 cm³를 취해 각각 0.00025; 0.00035; 0.0004; 0.00045; 0.0005 g의 바나듐에 해당하도록 한다.

2.3.6.3. 바나듐 질량분율 0.1~0.5% 범위에서는 250 cm³ 원뿔플라스크 7개에 알루미늄 시료 0.2 g씩을 넣고 40 cm³ 혼합산으로 용해시킨 뒤, 5개 플라스크에 표준 바나듐 용액 2.0; 4.0; 6.0; 8.0; 10.0 cm³를 취해 각각 0.0002; 0.0004; 0.0006; 0.0008; 0.001 g의 바나듐에 해당하도록 한다.

2.3.6.4. 각 플라스크에 20 cm³의 황산을 가하고 2.3.1, 2.3.2 및 2.3.3항의 절차를 계속 수행한다.

바나듐을 포함하지 않는 용액들이 검량곡선 작성 시 대조 실험용 용액으로 사용된다.

얻어진 추출물의 광학밀도와 대응하는 바나듐 질량값으로 검량곡선을 작성한다.

2.4. 결과 처리

2.4.1. 바나듐의 질량분율(%)은 다음 식으로 계산한다.

, (1)

여기서 m — 검량곡선에서 얻은 시료 용액 중 바나듐의 질량, g;

m1 — 알리쿼트 부분에서의 시료 취급량(질량), g.

2.4.2. 결과들의 차이는 표 2에 기재된 값을 초과해서는 안 된다.

표 2

3. 바나듐을 측정하는 원자흡광법

3.1. 방법의 본질

본 방법은 시료를 과산화수소가 존재하는 염산에 용해시키고 이어서 아세틸렌–아산화질소(아세틸렌–산화질소) 불꽃에서 318.5 nm 파장에서 바나듐의 원자흡광을 측정하는 데 기반한다.

3.2. 기기, 시약 및 용액

바나듐용 방출원(램프)을 갖춘 원자흡광 분광광도계.

아세틸렌 — ГОСТ 5457.

아산화질소(의료용).

염산 — ГОСТ 3118, 밀도 1.19 g/cm³, 희석액 1:1 및 1:99.

질산 — ГОСТ 4461, 밀도 1.35−1.40 g/cm³.

황산 — ГОСТ 4204, 밀도 1.84 g/cm³, 희석액 1:1.

불화수소산 — ГОСТ 10484.

과산화수소 — ГОСТ 10929.

염화니켈 — ГОСТ 4038, 1 g/dm³ 용액.

알루미늄 — ГОСТ 11069 A999 등급.

알루미늄 용액 20 g/dm³: 알루미늄 10 g을 500 cm³ 비커에 넣고 물 50 cm³를 가한 다음 소량씩 300 cm³의 염산(1:1) 용액을 첨가하여 온화하게 가열하면서 용해시킨다. 염화니켈 용액 1 cm³를 첨가한다. 용액을 실온으로 식힌 후 500 cm³ 눈금플라스크로 옮겨 물로 표선까지 채우고 혼합한다.

암모늄 메타바나데이트 — ГОСТ 9336.

표준 바나듐 용액.

용액 A: 암모늄 바나데이트 2.2963 g을 250 cm³ 원뿔플라스크에 넣고 물 50 cm³, 염산(1:1) 100 cm³를 가하여 온화하게 가열해 용해시킨다. 용액을 실온으로 식힌 후 1000 cm³ 눈금플라스크로 옮겨 물로 표선까지 채우고 혼합한다.

1 cm³ 용액 A에는 0.001 g의 바나듐이 포함되어 있다.

용액 B: 용액 A 10 cm³을 100 cm³ 눈금플라스크로 옮기고 염산(1:1) 10 cm³를 가한 뒤 물로 표선까지 채워 혼합한다.

1 cm³ 용액 B에는 0.0001 g의 바나듐이 포함되어 있다.

3.3. 분석 절차

3.3.1. 시료 0.5 g을 250 cm³ 원뿔플라스크에 넣고 약 10 cm³의 물을 가한 다음 염산(1:1) 용액 25 cm³를 소량씩 가하면서 용해시킨다. 플라스크를 시계형 유리로 덮고 완전 용해될 때까지 가열한 뒤 과산화수소 3−5방울을 넣고 3분간 끓인다.

시계형 유리와 플라스크 벽을 물로 세척한다. 용액을 실온으로 식힌 다음 100 cm³ 눈금플라스크로 옮기고 물로 표선까지 채워 혼합한다.

3.3.2. 규소 질량분율이 1% 미만인 경우 용액이 투명하지 않으면 중간 정도 여과지(‘흰 띠’)로 건식 여과하여 비커로 여과한다. 여과 초기의 일부 여과액은 버린다.

3.3.3. 규소 질량분율이 1%를 초과하는 경우 3.3.1항의 용해가 끝난 뒤 용액을 ‘흰 띠’ 중간 정도 여과지로 100 cm³ 눈금플라스크로 여과한다. 여과지에 남은 잔류물은 염산(1:99) 용액을 10 cm³씩 세 번에서 네 번 뜨거운 용액으로 씻어(주여과액) 회수한다.

여과지의 잔류물을 백금 도가니에 넣고 건조한 뒤 발화되지 않도록 재로 만들고 500−600 °C에서 3분간 소성한다. 냉각 후 도가니 내용물에 황산 4방울과 불화수소산 5 cm³를 넣고 질산을 방울로 더해 투명한 용액을 얻는다. 이어 용액을 졸여 건조시키고, 식힌 후 잔류물을 2−3 cm³의 물로 적신 다음 염산(1:1) 2−3 cm³로 가열하여 용해시킨다.

그 용액을 100 cm³ 눈금플라스크의 주여과액에 합치고 물로 표선까지 채워 혼합한다.

3.3.4. 대조 실험용 용액은 3.3.1, 3.3.2 또는 3.3.3항에 따라 시료 대신 알루미늄을 사용하여 제조한다.

3.3.5. 검량곡선 작성

100 cm³ 용량의 눈금플라스크 7개에 각각 25 cm³의 알루미늄 용액을 넣고, 그 중 3개에는 표준 용액 B를 2.5; 5.0; 10.0 cm³씩 계량하고, 다음 3개에는 표준 용액 A를 1.5; 2.0; 2.5 cm³씩 계량한다. 이는 각각 0.00025; 0.0005; 0.001; 0.0015; 0.002; 0.0025 g의 바나듐에 해당한다. 눈금플라스크들을 물로 표선까지 채워 혼합한다.

3.3.6. 시료 용액, 대조용 용액 및 검량곡선 작성을 위한 용액들을 아세틸렌–아산화질소 불꽃으로 분무하여 318.5 nm에서 바나듐의 원자흡광을 측정한다.

얻은 원자흡광 값과 이에 대응하는 바나듐의 질량농도로부터 검량곡선을 작성한다.

시료 용액과 대조용 용액의 바나듐 질량농도는 검량곡선에서 판정한다.

3.4. 결과 처리

3.4.1. 바나듐의 질량분율(%)은 다음 식으로 계산한다.

, (2)

여기서 C — 검량곡선에서 얻은 시료 용액 중 바나듐의 질량농도, g/cm³;

C0 — 검량곡선에서 얻은 대조용 용액의 바나듐 질량농도, g/cm³;

V — 시료 용액의 부피, cm³;

m — 시료의 질량, g.

3.4.2. 결과들의 차이는 표 3에 제시된 값을 초과해서는 안 된다.

표 3