ГОСТ 13938.13-77
ГОСТ 13938.13−93 구리. 산소 측정 방법
ГОСТ 13938.13−93
그룹 B59
국가간 표준
구리
산소 측정 방법
Copper. Methods of determination of oxygen
ОКСТУ 1709
시행일 1995−01−01
서문
1. 러시아 국립표준기관(Госстандарт России)에서 제정
국가간 표준화·계량·인증 위원회의 기술비서국에서 제출
2. 1993년 10월 21일 국가간 표준화·계량·인증 위원회에서 채택됨.
채택에 찬성한 기관:
| 국가 명칭 | 국가 표준화 기관 명칭 |
| 벨라루스 공화국 | Белстандарт |
| 키르기스스탄 공화국 | Кыргызстандарт |
| 몰도바 공화국 | Молдовастандарт |
| 러시아 연방 | Госстандарт России |
| 타지키스탄 공화국 | Таджикстандарт |
| 투르크메니스탄 | Туркменглавгосинспекция |
| 우크라이나 | Госстандарт Украины |
3. 러시아 연방 표준·계량·인증 위원회 결의
4. 대체함:
정보 자료
참조 규범·기술 문서
| 참조된 규범·기술문서 표시 |
항목, 하위항목 번호 |
| ГОСТ 8.286−78 |
2.2.2 |
| ГОСТ 8.315−91 | 1.1.2; 2.2.2 |
| ГОСТ 8.326−89 |
2.2.1 |
| ГОСТ 8.423−81 |
2.2.2 |
| ГОСТ 61−75 |
2.2.2 |
| ГОСТ 1465−80 |
2.2.2 |
| ГОСТ 4045−75 |
2.2.2 |
| ГОСТ 4461−77 |
2.2.2 |
| ГОСТ 6552−80 |
2.2.2 |
| ГОСТ 6709−72 |
2.2.2 |
| ГОСТ 13083−77 |
2.2.2 |
| ГОСТ 13646−68 |
2.2.2 |
| ГОСТ 18300−87 |
2.2.2 |
| ГОСТ 21241−89 |
2.2.2 |
| ГОСТ 24104−88 |
2.2.2 |
| ГОСТ 25086−87 |
1.1 |
본 표준은 구리의 산소를 환원 용융법(전해 구리, 주조 또는 기계적 변형 재료에서 산소 질량분율 0.0003에서 0.5% 범위)과 금속조직학적 방법(주조 또는 변형 재료에서 산소 질량분율 0.01에서 0.15%)으로 결정하는 절차를 규정한다.
1. 일반 요구사항
1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구사항은
1.1.1. 분석 시료의 질량 결정은 측정 오차가 0.0005 g을 초과하지 않는 저울로 실시한다.
1.1.2. 분석 결과의 정확도는
________________
* 러시아 연방 영토에서는
1.1.3. 분석 결과 정확도 검증은 적어도 한 달에 한 번, 또한 시약 및 재료를 교체할 때마다 수행해야 한다.
2. 환원 용융법
이 방법은 도가니의 탄소가 용융된 시료의 산소와 반응하여 생성되는 일산화탄소의 양을 측정하는 데 기초한다.
환원 용융법에는 두 가지 변형이 있다: 진공에서의 환원 용융(진공 추출법)과 불활성(중성) 가스 흐름—운반가스에서의 환원 용융.
2.1. 측정 정확도 규범
2.1.1. 신뢰도 0.95에서 정확도 규범으로 다음을 사용한다:
수렴 규범 — 두 병렬 측정 결과의 허용 최대 차이;
재현성 규범 — 주측정과 재분석 결과의 허용 최대 차이.
2.1.2. 허용 편차 계산식은 표 1에 주어져 있으며, 여기서 — 두 병렬 측정의 산술평균, 그리고
— 동일 시료에 대한 두 분석 결과의 산술평균이다.
표 1
| 산소 질량분율 구간, % |
측정 정확도 규범, % | |
| 0,0003에서 0,0030까지(포함) | 0,5 |
0,6 |
| 0,0030 초과 ~ 0,0100 이하 | 0,4 |
0,5 |
| 0,0100 초과 ~ 0,5000 이하 | 0,3 |
0,4 |
2.1.3. 정확도 규정은 수렴성(сходимость) 및 재현성(воспроизводимость) 지표와 다음 관계로 연결된다
여기서 — 결과 수렴성의 상대적 평균제곱근편차(상대 표준편차);
— 분석 결과 재현성의 상대적 평균제곱근편차(상대 표준편차)이다.
2.1.4. 체계적 오차가 제거된 상태에서 분석 결과의 오차는 다음 식으로 계산한다
2.1.5. 분석 결과의 수치 표기는 오차값이 시작되는 자리에서 유효숫자로 끝나야 한다.
2.2. 기기, 재료 및 시약
2.2.1. 진공 환원 용융법에 기반한 기기 및 설비:
Giredmet 설계의 С-911М1, С-1403М1 및 이와 유사한 기기.
중성 가스 운반 흐름에서 환원 용융법을 이용한 속성(신속) 산소 분석기: NPO Chermetavtomatika 설계의 АК-7516; РО-16; РО-116; РО-316(LEKO사, 미국) 및 이와 유사한 기기.
기기는 ГОСТ 8.326*에 따라 계량학적 인증을 받아야 한다.
______________
* 러시아 연방 영토에서는 ПР 50.2.009−94**가 적용된다.
** ПР 50.2.009−94는 러시아 산업통상부 명령(Минпромторг России) 2009년 11월 30일 N 1081에 따라 효력을 잃은 것으로 간주된다. — 데이터베이스 제작자 주.
2.2.2. 시료 준비 및 분석에 사용하는 재료와 시약은 다음과 같다:
질산(ГОСТ 4461);
아세트산(초산)(ГОСТ 61);
정인산(오르토인산)(ГОСТ 6552);
정제 에틸 알코올(공업용, 증류)(ГОСТ 18300);
증류수(ГОСТ 6709);
니켈 봉(ГОСТ 13083);
구리 성분의 기준시료(ГОСТ 8.315);
줄(напильники)(ГОСТ 1465);
수동 바이스(тиски ручные)(ГОСТ 4045);
실험실용 온도계(ГОСТ 13646);
스톱워치(секундомер) — ГОСТ 8.286 또는 ГОСТ 8.423에 따름;
핀셋(пинцет)(ГОСТ 21241);
실험실 저울(весы лабораторные)(ГОСТ 24104)*.
______________
* 러시아 연방 영토에서는 ГОСТ 24104–2001이 적용된다. — 데이터베이스 제작자 주.
비고:
1. 목록에는 특정 기기 종류의 운용 시 사용되고 해당 기기 설명서에 기재된 시약 및 재료는 포함되어 있지 않다.
2. 본 표준에 명시된 것과 같거나 더 나은 측정 정확도를 보장하는 다른 기기, 시약 및 재료의 사용을 허용한다.
2.3. 분석 준비
2.3.1 시료 준비
2.3.1.1. 시료 채취는 특정 제품에 대한 규범·기술 문서에 따라 수행한다. 분석용 시료는 덩어리, 와이어, 테이프, 포일 및 절삭 부산물(가루) 형태일 수 있다. 덩어리 시료는 균열, 바리, 함몰이 없어야 한다.
2.3.1.2. 시료 질량은 산소 질량분율에 따라 표 2에 제시되어 있다.
표 2
| 산소 질량분율, % |
시료 질량, g |
| 0,0003에서 0,0010까지(포함) |
3,000–1,200 |
| 0,0010 초과 ~ 0,0050 이하 |
1,200–0,800 |
| 0,0050 초과 ~ 0,0100 이하 |
0,800–0,500 |
| 0,0100 초과 ~ 0,5000 이하 |
0,500–0,100 |
비고. 가스 운반체 흐름형 산소 분석기 모델 중 도가니(크루시블) 용량이 작은 경우 시료 질량의 상한을 2–3배 낮추는 것을 허용한다.
2.3.1.3. 덩어리 시료는 바이스에 고정하여 미세 치형의 줄로 연마하여 바리를 제거하고, 알코올로 탈지한 다음 깨끗한 표면에서 건조한다.
2.3.1.4. 산소 질량분율이 0.003% 미만인 시편과 표면 기계가공이 어려운 복잡한 형상 시편 또는 두께(직경)가 3 mm 미만인 시편은 산소 질량분율에 관계없이 신선하게 조제한 식각액에 추가로 식각한다. 식각액 조성은 초산 62.5 체적부, 인산(정인산) 27.5 체적부, 질산 10.0 체적부로 한다. 식각 조건: 조제한 식각액을 60 °C까지 가열한 후 시편을 담그고 60초 동안 식각한다. 그 다음 시편을 증류수와 알코올로 세척한다. 동일 배치 금속의 시편들은 한 용량의 식각액에서 동시에 식각하는 것이 허용된다. 식각 후 시편 표면은 얼룩 없이 밝고 광택이 있어야 한다.
2.3.1.5. 분석을 위해 준비한 시편은 공기 중에 2시간을 초과하여 보관하지 않는다.
2.3.2. 중재(또는 감정) 분석 및 산소에 대해 친화력이 높은 불순물을 포함한 구리의 산소 질량분율을 진공 환원용융법으로 결정할 때에는 니켈 용탕, 즉 사전에 탈가스 처리된 니켈 합금을 사용해야 한다.
2.3.2.1. 용탕 재료를 준비하기 위해 니켈을 1.5−2 g의 조각으로 절단하고 알코올로 세척한 후 건조시킨다.
2.3.3. 장비 준비
2.3.3.1. 장비는 제조사의 작업 지침에 따라 작동 준비를 한다.
2.3.3.2. 니켈 용탕은 도가니 탈가스 처리 완료 후에 준비한다. 도가니 온도를 1700 °C로 유지한 상태에서 3.5−4.0 g의 니켈을 투입하고 용융물의 5−7분간 탈가스 후 온도를 1650 °C로 낮춘다.
2.3.3.3. 본 표준이 규정한 질량분율 범위에서 구리의 산소 분석에 대한 장비의 준비 상태를 나타내는 지표는 대조 실험 보정값의 안정화된 평균치와 그 수렴성이다.
참고. 대조 실험 보정값의 평균치에 따라 마이크로그램(µg) 단위로 환산한 산소의 최소 검출가능량(절대 검출한계)은 다음 식으로 평가한다.
(4)
2.3.3.4. 진공 환원용융법 장비의 경우, 3분 간의 추출 시간으로 측정한 대조 실험 보정값의 평균을 산소로 환산한 값은 다음을 넘지 않아야 한다: 1350 °C에서는 1.5 µg; 1650 °C에서는 3.0 µg. 또한 연속적으로 측정한 보정값들 간의 최대 차이는 산소로서 1.0 µg를 초과해서는 안 된다.
2.3.3.5. 운반가스 흐름 방식의 환원용융법 장비를 분석에 준비할 때에는 다음을 포함한다:
- 서로 다른 도가니를 사용하여 최소 두 번의 대조 실험을 수행하고, 얻어진 대조 실험 보정값들의 산술평균 및 그들 간의 최대 차이를 계산한다. 이 값들이 각각 3 µg 및 2 µg를 넘지 않으면 장비는 분석 준비가 완료된 것으로 본다;
- 계량 장치(도징 장치)를 사용한 교정가스에 의한 분석기 측정 셀의 교정(기존 교정의 확인) 수행 또는 분석 대상 구리와 유사한 수준의 산소 질량분율을 갖는 공인 표준시편을 사용한 교정 수행.
2.4. 분석의 실시
2.4.1. 시편을 에어록을 통해 로 내부로 투입한 다음 도가니에 넣어 용융시키며, 용융물 내의 산소가 탄소와 반응한다. 추출된 가스는 장비의 측정부로 이송된다. 이송 방법은 사용되는 장비의 종류에 따라 진공 펌프 또는 운반가스 흐름을 이용한다.
참고. 산소 질량분율이 0.002%를 초과하는 시편을 운반가스 흐름 방식 환원용융 분석기에서 분석할 때에는 도가니의 탈가스 과정을 거친 후 에어록을 통과하지 않고 시편을 직접 도가니에 적재하는 것이 허용된다.
2.4.2. 진공 환원용융법에 기반한 분석기에서는 용탕 없이 분석할 때 온도를 1300−1350 °C로 한다. 니켈 용탕을 사용하는 경우 추출 온도는 1600−1650 °C이다. 용융물에서 니켈의 질량분율은 구리에 의해 희석되면서 50% 아래로 떨어지면 안 되므로, 용융물에 유입되는 구리의 질량을 기록하고 주기적으로 니켈 조각으로 보충해야 한다. 두 온도 조건 모두에서 추출 시간은 구리 내 산소 질량분율에 따라 3−5분이다.
2.4.3. 운반가스 흐름 방식 환원용융법 분석기에서는 운반가스 유량과 분석 조건(탈가스 및 산소 추출의 온도와 지속시간)은 기기 형식과 제조사의 권장사항 및 시편의 산소 질량분율에 의해 결정되며, 일반적으로 20−30초이다. 높은 추출 속도는 도가니-캡슐을 2500−2600 °C까지 급속 가열함으로써 확보된다.
추출의 완전성은 분석한 시료에서 산소를 재측정하여 확인한다. 재측정 결과는 제어 실험 보정의 허용값을 초과해서는 안 된다. 제어 실험은 5–6회의 측정 후에 수행한다. 2.5. 결과 처리 2.5.1. 마이크로프로세서 또는 전자장치가 장착된 장비를 사용하는 경우, 측정 결과는 자동으로 출력된다. 기타 기기에서는 제조업체의 방법에 따라 계산한다. 2.5.2. 분석 결과는 두 병행측정의 산술평균값을 채택한다(단, 두 값의 절대차가 표 1에 따라 산출된 허용값을 초과하지 않는 경우). 2.5.3. 동일 시료에 대한 분석 결과들의 절대적 차이는 표 1에 따라 산출된 허용 편차를 초과해서는 안 된다. 2.5.4. 분석 결과의 정확성 관리는 항목 1.1.2에 따라 수행한다. 표준시료의 분석 결과는, 그 시료에 인증된 산소 질량분율과 규정된 수렴성으로 얻은 두 병행측정의 산술평균으로 재현된 값의 차이가 규정 재현성의 0.71배를 초과하지 않을 때 규정 측정 정확도에 부합하는 것으로 본다. 규정값들은 표 1에 의해 계산된다. 시료량 변화법에 의한 정확성 관리는 구리 배치 분석과 동시에 수행한다. 이를 위해 하나의 시료를 대조시료로 선택하고, 표 2에 정해진 시료량과는 최소 2배 이상 차이가 나는 시료 중량에서 대조시료에 대해 산소를 추가로 두 번 측정한다. 대조시료의 분석 결과는, 서로 다른 시료량에서 얻은 두 분석 결과의 차이가 공식(5)에 의해 산출된 값을 초과하지 않을 때 규정 정확도에 부합하는 것으로 본다. (공식(5)에서 …는 수렴 지표이다.) 3. 금속조직학적 방법 (범위 0,01–0,15%) 이 방법은 주조 또는 변형된 구리 시료로부터 제작한 연마시편을 현미경으로 기준 마이크로사진과 비교하여 판정하는 것에 기반한다. 3.1. 시료 채취 3.1.1. 주괴(잉곳)로부터는 길이 방향과 횡(가로) 방향으로 각각 최소 10×10×20 mm 크기의 시료 두 개를 절취한다. 연마시편의 작업 면적은 최소 10×10 mm 이상이어야 하며, 주조 피막(주조 껍질)과 배관부(riser)로부터 최소 20 mm 이상 떨어져야 한다. 3.1.2. 변형 구리 및 제품을 분석할 경우 작업 면적은 더 작을 수 있으나 최소 20 mm^2 이상이어야 한다. 참고. 두께가 2 mm 미만인 제품의 산소 질량분율은 측정하지 않는다. 3.2. 연마시편 준비 연마시편의 작업 면은 기계적으로 가공하고 연마하여 거울면을 얻은 다음 알코올로 탈지한다. 연마면은 배제(작은 경사)나 배율 200배에서 눈에 띄는 흠집이 있어서는 안 된다. 3.3. 분석 수행 각 연마시편은 확산광 하에서 배율 200배로 길이 방향 및 횡 방향으로 관찰한다. 각 연마시편에서 임의로 최소 5개의 시야를 선택하고, 각 시야에 대해 기준 사진(도 1–12)과의 비교로 산소 질량분율을 판정한다. 산화구리(산화아구리) 포함물의 동정은 편광광에서 수행하며, 이 경우 포함물은 루비빛 적색을 나타낸다. 해당 연마시편의 산소 질량분율은 선택된 시야들의 질량분율 평균값으로 결정한다. 동일한 절차를 두 번째 연마시편에도 적용한다. 3.4. 결과 처리 두 연마시편의 검사에서 얻은 결과의 산술평균을 분석 결과로 채택한다. 단, 두 값의 차이가 신뢰도 0.95에서 공식(6)에 의해 계산된 규정 허용값을 초과하지 않아야 한다. 만약 편차가 허용값을 초과하면, 새로 채취한 시료로 재분석한다. 도 1. 표준 N1. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,01%, 조명 — 확산광 표준 N1 (도 1. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,01%, 조명 — 확산광) 도 2. 표준 N2. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,03%, 조명 — 확산광 표준 N2 (도 2. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,03%, 조명 — 확산광) 도 3. 표준 N3. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,06%, 조명 — 확산광 표준 N3 (도 3. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,06%, 조명 — 확산광) 도 4. 표준 N4. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,09%, 조명 — 확산광 표준 N4 (도 4. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,09%, 조명 — 확산광) 도 5. 표준 N5. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,12%, 조명 — 확산광 표준 N5 (도 5. 재료 — 변형 구리, 산소 질량분율 — 0,12%, 조명 — 확산광) 도 6. 표준 N6. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,01%, 조명 — 확산광 표준 N6 (도 6. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,01%, 조명 — 확산광) 도 7. 표준 N7. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,015%, 조명 — 확산광 표준 N7 (도 7. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,015%, 조명 — 확산광) 도 8. 표준 N8. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,022%, 조명 — 확산광 표준 N8 (도 8. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,022%, 조명 — 확산광) 도 9. 표준 N9. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,035%, 조명 — 확산광 표준 N9 (도 9. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,035%, 조명 — 확산광) 도 10. 표준 N10. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,06%, 조명 — 확산광 표준 N10 (도 10. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,06%, 조명 — 확산광) 도 11. 표준 N11. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,09%, 조명 — 확산광 표준 N11 (도 11. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,09%, 조명 — 확산광) 도 12. 표준 N12. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,15%, 조명 — 확산광 표준 N12 (도 12. 재료 — 주조 구리, 산소 질량분율 — 0,15%, 조명 — 확산광)
