ГОСТ 19863.13-91

GOST 19863.13−91 티타늄 합금. 지르코늄 측정 방법

GOST 19863.13−91

그룹 В59

소비에트 사회주의 공화국 연합 국가 표준

티타늄 합금

지르코늄 측정 방법

Titanium alloys.
Methods for the determination of zirconium

OKSTU 1709

도입 날짜 1992−07−01

정보 데이터

1. 소련 항공 산업부에서 개발 및 제출

개발자들

V.G.다비도프, 공학 박사; V. A. 모슈킨, 공학 후보; G. I. 프리드만, 공학 후보; L. A. 테냐코바; M. N. 골로바, 화학 박사; L. V. 안토넨코; O. L. 스코르스카야, 화학 박사

2. 소련 품질관리 및 표준 관리 국가 위원회의 5.05.91 N 626 명령에 따라 승인 및 발효

3. GOST 19863.13−80 대체

4. 재검토 주기 — 5년

5. 참조 규범 기술 문서

참조된 NTD의 지정	항목 번호
GOST 3118–77	4.2
GOST 3759–75	4.2
GOST 3760–79	3.2
GOST 3772–74	2.2
GOST 3773–72	3.2
GOST 4204–77	2.2; 3.2
GOST 4461–77	4.2
GOST 5456–79	3.2
GOST 5457–75	4.2
GOST 9656–75	4.2
GOST 10484–78	4.2
GOST 10652–73	3.2
GOST 10929–76	2.2
GOST 17746–79	3.2
GOST 22867–77	2.2
GOST 25086–87	1.1
TU 6−09−1678−86	2.2; 3.2
TU 6−09−3986−76	3.2
TU 95−259−88	4.2

본 표준은 중량측정법(질량 백분율 0.5%~20.0%), 광도계법(질량 백분율 0.02%~0.5%), 원자 흡광법(질량 백분율 0.5%~20.0%)에 의한 지르코늄 측정 방법을 규정합니다.

1. 일반 요구 사항

1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구 사항 — GOST 25086 및 추가 사항에 따릅니다.

1.1.1. 분석 결과는 두 가지 병렬 측정 결과의 산술 평균을 취합니다.

2. 지르코늄 중량측정법

2.1. 방법의 본질

이 방법은 시험 시료를 황산에 용해시키고, 과산화수소 존재 하에 이인산 암모늄으로 지르코늄을 침전시키며, 섭씨 (1000±10) 도에서 침전물을 용융하여 지르코늄 파이로인산염을 형성하고 용융된 침전물을 측정하는 것에 기초합니다.

2.2. 장비, 시약 및 용액

온도 제어가 가능한 무플로 오븐.

무회 필터 TU 6−09−1678.

황산 GOST 4204 밀도 1.84 g/cm, 용액 1:3 및 1:4.

과산화수소 GOST 10929.

이인산 암모늄 GOST 3772, 용액 100 g/dm.

질산 암모늄 GOST 22867, 용액 50 g/dm.

세척 용액: 1 dm 용량의 원뿔 플라스크에 100 cm의 이인산 암모늄 용액을 넣고, 900 cm의 1:4 황산 용액을 첨가한 후 혼합합니다.

2.3. 분석 실시

2.3.1. 표 1에 따라 시험 시료를 250 cm 용량의 원뿔 플라스크에 놓고, 50 cm의 1:3 황산 용액을 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 초기 부피를 물로 유지하며 가열합니다.

표 1

지르코늄의 질량 백분율, %	표본 중량, g
0.5에서 5.0 포함	0.5
5.0 초과 10.0 초과	0.25
10.0 초과 20.0 초과	0.1

용액을 실온까지 냉각하고 150cm³의 물, 20cm³의 과산화수소를 추가한 후, 소량씩 20cm³의 이차 인산 암모늄 용액을 천천히 섞으면서 넣습니다. 그 후 40~50°C로 가열하고 유리 막대로 철저히 섞은 후 실온에서 최소 3시간 동안 방치합니다. 침전물을 중밀도 필터('흰 띠')로 걸러내고, 8회 씻은 세척액과 3회 질산 암모늄 용액으로 씻어서 침전물과 필터에서 노란색을 완전히 제거합니다. 침전물과 필터는 온도가 (1000±10)°C로 고정되고 무게가 측정된 자기 도가니에 넣어 건조 후 조심스럽게 소성하여 종이를 불타지 않게 합니다. 무열 오븐에서 (1000±10)°C로 30분 동안 소성한 후, 디시케이터에서 냉각하고 무게를 측정합니다. 2.4. 결과 처리 2.4.1. 질량 백분율을 계산하기 위해 다음 공식을 사용합니다. 여기서 - 침전물을 포함한 도가니의 질량(g), - 도가니의 질량(g), - 시료의 질량(g), 0.344 - 지르코늄으로 변환하기 위한 환산 계수입니다. 2.4.2. 결과의 편차는 표 2에 명시된 값을 초과해서는 안 됩니다. 표 2 지르코늄의 질량 백분율, % 허용 편차(%) 병행 시험 결과 분석 결과 0.50에서 1.00까지 포함 0.05 0.07 1.00 초과 2.50 이하 0.07 0.10 2.5 초과 5.0 이하 0.1 0.2 5.0 초과 10.0 이하 0.2 0.3 10.0 초과 20.0 이하 0.3 0.4 3. 포토메트릭 지르코늄 결정 방법 3.1. 방법의 본질 이 방법은 시료가 황산에 용해될 때 발생하는 지르코늄과 크실렌올 오렌지 간의 오렌지-레드 착물 형성과 용액의 광학 밀도를 536nm에서 측정하는 데 기반합니다. 3.2. 장비, 시약 및 용액 무열 오븐과 온도 조절 장치. 스펙트로포토미터 또는 광전 칼로리미터. TU 6-09-1678에 따른 제재되지 않은 필터. GOST 4204에 따른 황산, 밀도 1.84 g/cm³, 용액 1:4 및 0.05 mol/dm³. GOST 5456에 따른 하이드록실아민 하이드로클로라이드, 용액 200 g/dm³. GOST 3773에 따른 염화암모늄. GOST 3761에 따른 질산 암모늄, 용액 200 g/dm³. GOST 3760에 따른 수성 암모니아. GOST 10652에 따른 에틸렌디아민 N, N, N', N'-테트라초산, 2수화물(Trilon B), 용액 0.025 mol/dm³: 9.3 g의 Trilon B를 400 cm³의 비커에 넣고 물 200 cm³를 첨가하여 녹입니다. 용액을 여과지 주름 필터를 통해 1dm³ 용량의 눈금 플라스크에 여과하고 물로 눈금까지 채운 다음 혼합합니다. 크실렌올 오렌지, 용액 1 g/dm³, 새로 준비된 것. GOST 17746*에 따른 스펀지 티타늄, TG-100 등급. _________________ * 대한민국 내에서는 ГОСТ 17746–96이 시행되고 있습니다. — 데이터베이스 제조자의 주석.

황산 지르코늄의 사양은 ТУ 6–09–3986에 따릅니다.

지르코늄 표준 용액

용액 A: 3.9g의 황산 지르코늄을 원추형 플라스크(용량 250 cm)에 넣고, 50 cm의 물을 첨가하여 용질을 녹인 후, 25 cm의 황산을 조심스럽게 첨가하고, 냉각한 후, 용액을 1000 cm의 눈금이 있는 플라스크에 옮긴 후, 물로 눈금까지 채워 혼합합니다.

1 cm의 용액에는 0.001g의 지르코늄이 들어 있습니다.

지르코늄 표준 용액의 질량 농도 ()을 측정합니다. 25 cm의 용액 부분을 300 cm의 비커에 넣고, 70–80 cm의 물을 첨가한 후, 1g의 염화 암모늄을 첨가하고, 60–70°C로 가열한 후, 암모니아를 방울방울 첨가하며 혼합하고, 냄새가 강하게 날 때까지 첨가합니다.

앉은 찌꺼기가 포함된 용액을 끓여서 20분간 40–50°C에서 보온한 후, 중간 밀도의 여과지("흰색 띠")로 여과합니다.

여과지 위의 찌꺼기를 질산 암모늄 용액으로 5번 세척합니다. 여과지와 찌꺼기는 (1000±10)°C의 온도로 일정한 질량이 될 때까지 건조하고, 백금 도가니에 넣고, 조심스럽게 소각하고, (1000±10)°C의 머플로 1시간 동안 소성한 후, 이탈시키고 무게를 잽니다.

지르코늄 표준 용액의 질량 농도 (), g/cm는 다음 공식을 통해 계산합니다:

, (2)

여기서 는 소성 후의 찌꺼기의 질량, g;

0.7403는 이산화 지르코늄을 지르코늄으로 변환하는 계수입니다;

는 지르코늄을 결정하기 위해 사용된 지르코늄 표준 용액의 부피, cm입니다.

용액 B: 10 cm의 표준 용액 A를 피펫으로 1000 cm의 눈금 플라스크로 옮긴 후, 0.05 몰/ dm의 황산 용액으로 눈금까지 채우고 혼합합니다.

1 cm의 용액에는 0.00001g의 지르코늄이 들어 있습니다

.

3.3. 분석 수행

3.3.1. 시료 0.25g을 100 cm 용량의 원추형 플라스크에 넣고, 피펫으로 15 cm의 황산 1:4 용액을 첨가한 후, 시계 유리나 깔때기로 덮고, 시료가 녹을 때까지 가열하여, 초기 부피를 물로 유지합니다. 동시에 같은 조건에서 0.25g의 스펀지 티타늄을 녹입니다.

생성된 용액에 용액이 변색될 때까지 히드록실아민 하이드로클로라이드 용액을 한 방울씩 첨가하고, 이후 과량으로 2-3 방울을 더 넣습니다. 20㎤의 물을 추가한 후, 1-2분간 끓입니다. 용액이 든 플라스크를 실온으로 식힌 후, 용액을 100㎤ 부피 눈금 플라스크로 옮기고, 물을 눈금까지 채운 후 섞습니다.

3.3.2. 표 3에 따라 일정량의 용액을 50㎤ 부피 눈금 플라스크에 넣습니다. 0.05mol/㎤ 황산 용액을 20㎤(표 3)까지 추가하고, 2.5㎤의 히드록실아민 하이드로클로라이드 용액과 2㎤의 자일렌올 오렌지 용액을 추가합니다. 물로 눈금까지 채우고 섞습니다.

표 3

지르코늄 함유율, %	용액의 일정량, ㎤	0.05 몰/㎤ 황산 용액의 부피, ㎤
0.02~0.05 포함	20	-
0.05 초과~0.10 이하	10	10
0.10 초과~0.25 이하	5	15
0.25 초과~0.50 이하	2.5	17.5

3.3.3. 용액의 광학 밀도는 30mm 두께의 큐벳을 이용하여 536nm 파장에서 15분 후에 측정합니다.

비교 용액으로는, 자일렌올 오렌지가 추가되기 전 0.5㎤ 트릴론 B 용액이 추가된 시험 용액의 일정량과 같은 반응물이 포함된 보상용 용액을 사용합니다.

3.3.4. 지르코늄의 함량은 검량선으로 계산합니다.

3.3.5. 검량선 작성

100㎤ 용량의 6개의 원뿔 플라스크에 티타늄 용액을 10㎤씩 추가한 후 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0㎤의 표준 용액 B를 각각 첨가하여 0.00001, 0.00002, 0.00003, 0.00004, 0.00005g의 지르코늄에 해당하는 용액을 만들어 줍니다. 그런 다음 0.05mol/㎤ 황산 용액을 각각 10.0, 9.0, 8.0, 7.0, 6.0, 5.0㎤ 추가하여 3.3.2와 3.3.3의 절차에 따라 분석을 진행합니다.

비교 용액은 지르코늄이 포함되지 않은 용액으로 사용됩니다.

용액의 광학 밀도와 각각의 지르코늄 질량에 따른 검량선을 작성합니다.

3.4. 결과 처리

3.4.1. (%)로 표시되는 지르코늄의 함량은 아래 공식으로 계산합니다.

검량선에 따라 지르코늄의 양 () 및 (용액의 일정량에 포함된 샘플 질량, g)을 사용합니다.

3.4.2. 결과의 불일치는 표 4에 명시된 값 초과하지 않아야 합니다.

표 4

지르코늄 함유율, %	허용 가능한 절대 오차, %
	병렬 측정 결과	분석 결과
0.02~0.05 포함	0.006	0.010
0.05 초과~0.10 이하	0.01	0.02
0.10 초과~0.30 이하	0.02	0.03
0.30 초과~0.50 이하	0.03	0.05

4. 원자 흡수법에 의한 지르코늄 측정법

4.1. 방법의 본질

이 방법은 염산과 수소 불소산에 시료를 녹이고 아세틸렌-산화질소 불꽃에서 360.1nm 파장에서 지르코늄의 원자 흡수를 측정하는 것에 기반합니다.

4.2. 장비, 시약 및 용액

지르코늄에 대한 방사 소스를 갖춘 원자 흡수 분광광도계.

ГОСТ 5457에 따른 아세틸렌.

의료용 산화질소.

ГОСТ 3118에 따른 밀도 1.19g/㎤인 염산, 2:1 용액.

ГОСТ 4461에 따른 밀도 1.35-1.40g/㎤인 질산.

ГОСТ 9656에 따른 붕산 및 포화 용액.

ГОСТ 10484에 따른 수소 불소산.

불화붕산: (10±2)℃에서 280㎤의 수소 불소산에 130g의 붕산을 넣고 섞습니다. 시약은 폴리에틸렌 용기에 준비 및 보관됩니다.

ГОСТ 3759에 따른 염화 알루미늄, 100g/㎤ 용액.

특별히 순수한 금속 지르코늄 ТУ 95-259에 따름.

지르코늄 표준 용액

용액 A: 1g의 금속 지르코늄을 100㎤ PTFE 비커에 넣고, 소량의 물을 첨가하여 샘플을 적신 후, 1부의 수소 불소산과 1부의 질산 혼합물을 10㎤씩 조심스럽게 첨가합니다. 찬물에서 용해 진행한 후, 포화 붕산 용액 50㎤를 추가하고 10분간 방치합니다. 용액을 교반하여 100㎤ 부피 플라스크에 옮기고, 물로 채운 후, 용해가 이루어진 같은 비커에 옮깁니다.

용액 A 1㎤에는 0.01g의 지르코늄이 포함됩니다.

용액 B: 용액 A의 10㎤를 100㎤ 부피의 눈금 플라스크에 옮기고, 20㎤ 염산을 추가하여 물로 채운 후, 섞습니다.

용액 B 1㎤에는 0.001g 지르코늄이 포함됩니다.

4.3. 분석 수행

표 5에 따른 샘플의 무게를 100㎤ 원뿔 플라스크에 넣고, 20㎤ 염산과 5㎤ 불화붕산을 첨가하여 온화하게 가열하여 녹입니다.

표 5

지르코늄 함유율, %	샘플 무게, g
0.5~5.0	0.5
5.0 초과~20.0 이하	0.25

시료가 녹으면 용액을 실온으로 냉각하고, 100㎤ 부피의 눈금 플라스크로 옮깁니다. 10㎤ 불화붕산과 알루미늄 염화물 용액을 각각 10㎤ 첨가하고, 물로 채운 후 섞습니다.

4.3.2. 대조 용액은 4.3.1에 따라 준비됩니다.

4.3.3. 검량선 작성

4.3.3.1. 지르코늄 함량이 0.5~2.0% 범위일 때

동일한 성분이지만, 지르코늄을 포함하지 않은 0.5g의 합금 샘플을 100㎤ 원뿔 플라스크에 넣고, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0㎤의 표준 용액 B 를 각각 첨가하여 0.0025, 0.005, 0.0075, 0.01g의 지르코늄에 해당하는 용액을 만들어 줍니다. 그런 다음 4.3.1에 따라 절차를 수행합니다.

4.3.3.2. 지르코늄 함량이 2.0% 초과~5.0%일 때

동일한 성분이지만, 지르코늄을 포함하지 않은 0.5g의 합금 샘플을 100㎤ 원뿔 플라스크에 넣고, 표준 용액 A의 1.0, 1.5, 2.0, 2.5㎤를 각각 첨가하여 0.01, 0.015, 0.02, 0.025g의 지르코늄에 해당하는 용액을 만들어 줍니다. 그런 다음 4.3.1에 따라 절차를 수행합니다.

4.3.3.3. 지르코늄 함량이 5.0% 초과~12.0%일 때

동일한 성분이지만, 지르코늄을 포함하지 않은 0.25g의 합금 샘플을 100㎤ 원뿔 플라스크에 넣고, 표준 용액 A의 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0㎤를 각각 첨가하여 0.01, 0.015, 0.02, 0.025, 0.03g의 지르코늄에 해당하는 용액을 만들어 줍니다. 그런 다음 4.3.1에 따라 절차를 수행합니다.

4.3.3.4. 지르코늄 함량이 12.0% 초과~20.0%일 때

동일한 성분이지만, 지르코늄을 포함하지 않은 0.25g의 합금 샘플을 100㎤ 원뿔 플라스크에 넣고, 표준 용액 A의 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0㎤를 각각 첨가하여 0.03, 0.035, 0.04, 0.045, 0.05g의 지르코늄에 해당하는 용액을 만들어 줍니다. 그런 다음 4.3.1에 따라 절차를 수행합니다.

4.3.4. 샘플 용액, 대조 용액 및 검량선 구성 용액을 환원성 아세틸렌-산화질소 불꽃에 분사하고 360.1nm에서 지르코늄의 원자 흡수를 측정합니다.

기록된 원자 흡수 값과 해당하는 지르코늄의 질량 농도를 사용하여 "원자 흡수 값 - 지르코늄의 질량 농도(g/㎤)" 좌표로 검량선을 작성합니다.

샘플 용액과 대조 용액의 지르코늄 질량 농도는 검량선을 사용하여 결정됩니다.

4.5. 결과 처리

4.5.1. (%)로 표시되는 지르코늄의 함량은 아래 공식으로 계산합니다.

검량선에 따라 지르코늄의 질량 농도 ()을 대입하여 계산합니다.

4.5.2. 결과의 불일치는 표 6에 명시된 값을 초과하지 않아야 합니다.

표 6

지르코늄 함유율, %	허용 가능한 절대 오차, %
	병렬 측정 결과	분석 결과
0.50~1.00 포함	0.05	0.10
1.00 초과~2.50 이하	0.10	0.15
2.50 초과~5.00 이하	0.15	0.20
5.0 초과~10.0 이하	0.2	0.3
10.0 초과~20.0 이하	0.3	0.4