국가 표준 ГОСТ 22536.11-87

ГОСТ 22536.11−87 탄소강 및 비합금 주철. 티타늄 측정 방법 (변경 N 1 포함)

ГОСТ 22536.11−87

그룹 B09
소련 국가 표준 (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР)

탄소강 및 비합금 주철

티타늄 측정 방법

Carbon steel and unalloyed cast iron.
Methods for determination of titanium

ОКСТУ 0809

유효기간 01.01.88부터
~ 01.01.98*
_______________________________
* 유효기간 제한은 Межгосударственный Совет(국가간 표준화·계량·인증 위원회) 의사록 N 7−95에 따라 해제됨 (ИУС N 11, 1995). — 주: «KODEKS».

정보

1. 소련 흑색금속부(흑색금속공업부)에서 개발·제출

작성자(실무자)

Д.К. Нестеров, 기술과학 후보; С. И. Рудюк, 기술과학 후보; Н. Н. Гриценко, 화학과학 후보(주제 책임자); В. Ф. Коваленко, 기술과학 후보; С. В. Спирина, 화학과학 후보(주제 책임자); О.М. Киржнер

2. 소련 표준위원회(Государственный комитет СССР по стандартам) 결의 1987.02.20 N 301에 의해 승인·시행

3. 대체: ГОСТ 22536.11−77

4. 참조 규범·기술 문서

5. 재발행. 1987년 12월.

변경 N 1이 소련 표준위원회 결의 1990.03.28 N 659로 도입되어 1990.10.01부터 시행되었으며 ИУС N 6, 1990에 게재됨.

변경은 ИУС N 6, 1990의 원문에 따라 반영되었음.


본 표준은 광도법(질량분율 티타늄 0,01~0,10%) 및 추출-광도법(질량분율 티타늄 0,005~0,10%)에 의한 탄소강 및 비합금 주철 내 티타늄 측정 방법을 규정한다.

(개정판, 변경 N 1).

1. 일반 요구사항

1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구사항은 ГОСТ 22536.0−87에 따름.

2. 광도법

2.1. 방법의 원리

이 방법은 염산성(염산성 매질)에서 디안티피릴메탄과 티타늄이 형성하는 노란색 착염(착색) 착물의 형성과, 생성된 착물의 395 nm 파장에서의 광흡수를 측정하는 데 기초한다. 철(III) 및 바나듐(V)의 간섭은 아스코르브산(비타민 C)을 첨가하여 제거한다.

(개정판, 변경 N 1).

2.2. 장비 및 시약

광전색도계(photoelectric colorimeter) 또는 분광광도계(spectrophotometer).

황산(ГОСТ 4204–77 또는 ГОСТ 14262–78) 및 희석액 1:4, 1:2 및 1:20.

질산(ГОСТ 4461–77 또는 ГОСТ 11125–84).

불산(플루오르하이드로산, ГОСТ 10484–84).

염산(ГОСТ 3118–77 또는 ГОСТ 14261–77), 희석 1:1, 1:6 및 1:9.

아스코르빈산(규범·기술 문서에 따름), 질량농도 100 g/дм, 신선하게 조제한 용액.

탄소철(карбонильное железо) (ГОСТ 13610–79).

디안티피릴메탄(규범·기술 문서에 따름), 질량농도 50 g/дм, 신선하게 조제: 디안티피릴메탄 50 g을 염산(희석 1:6) 300 см에 용해시키고, '화이트 립'(filter “белая лента”) 필터로 여과하여 용량 플라스크(1 дм)에 취하고 동일한 산으로 눈금까지 채운 다음 혼합한다.

범용 지시약(종이).

피로황산칼륨(Пиросернокислый калий, ГОСТ 7172–76).

암모니아수(ГОСТ 3760–79).

금속 티타늄(ГОСТ 19807–74)*.
_______________
* 현재 유효 규격: ГОСТ 19807–91. — 주: «KODEKS».

이산화티타늄(티타늄 산화물, 규범·기술 문서에 따름).

황산티타늄(표준용액).

용액 A: 0.1668 g을 1000 °C에서 신선히 소성한 이산화티타늄을 백금 도가니에 넣고 피로황산칼륨 2–3 g과 함께 750–800 °C에서 용융시킨다.

냉각 후 용융물을 300 cm³의 1:20로 희석한 황산에 녹여 부피 1 dm³의 정밀플라스크로 옮기고 1:20로 희석한 황산으로 눈금까지 채워 섞는다. 용액 A의 1 cm³에는 티타늄 0.0001 g이 들어 있다. 표준용액의 질량농도는 다음과 같이 정한다. 표준용액 A 50 cm³를 용량 200–250 cm³의 비이커에 넣고 물로 100 cm³까지 희석한 후, 교반하면서 범용 지시약으로 pH 8–9가 되도록 암모니아 용액을 가하고 이어 과량으로 3–5 cm³을 더한다. 침전이 생긴 용액을 끓인 다음 침전을 ‘백색 띠’ 필터에 여과하고, 암모니아 10 cm³/1 dm³을 포함한 온수로 3–4회 세척한다. 침전물이 붙은 필터를 미리 일정 질량이 될 때까지 소성하고 무게를 측정한 백금 도가니에 넣어 회화·소성한 뒤 1000–1100 °C에서 일정 질량이 될 때까지 가열한다. 데시케이터에서 냉각한 후 도가니와 침전물을 다시 무게를 잰다. 동시에 시약의 오염에 대한 대조실험을 실시한다. 황산티타늄 용액의 질량농도(용액 1 cm³당 티타늄 g)는 다음 식으로 계산한다: c = 0.5996 · ((m1 − m2) − (m3 − m4)) / V 여기서 - m1 — 이산화티탄 침전물을 포함한 도가니의 질량, g; - m2 — 이산화티탄 침전물이 없는 도가니의 질량, g; - m3 — 대조실험에서 침전물을 포함한 도가니의 질량, g; - m4 — 대조실험에서 침전물이 없는 도가니의 질량, g; - 0.5996 — 이산화티탄을 티타늄으로 환산하는 계수; - V — 적정 설정을 위해 취한 황산티타늄 용액의 부피, cm³. 표준용액 A의 조제. 표준용액 A는 금속 티타늄으로부터 조제할 수 있다. 이를 위하여 금속 티타늄 0.1 g을 용량 200−250 cm³의 비이커에 넣고, 1:2로 희석한 황산 50 cm³를 가해 가열하여 용해시킨다. 용해된 후 용액이 탈색될 때까지 질산을 점적로 가한 다음, 진한 황산 증기가 날 때까지 증발시킨다. 용액을 식힌 후 비이커의 벽을 물로 조심스럽게 씻어내고 다시 황산 증기가 날 때까지 증발시킨다. 냉각한 용액을 용량 1 dm³(=1 L) 메스플라스크로 옮기고, 1:20로 희석한 황산으로 눈금까지 채운 후 섞는다. 용액 B: (사용 직전에 조제) 용액 A 10 cm³를 용량 100 cm³ 메스플라스크에 넣고 1:20로 희석한 황산으로 눈금까지 채운 후 섞는다. 용액 B 1 cm³에는 티타늄 0.00001 g이 들어 있다. (수정판, 변경 N 1) 2.3. 분석의 수행 2.3.1. 강철 또는 주철 시료 0.5 g을 취해 용량 250 cm³ 비이커에 넣고, 1:4로 희석한 황산 25 cm³에 중간 정도로 가열하여 용해시킨다(비이커를 시계 유리로 덮음). 시료가 완전히 용해되면 질소산화물의 거품이 멈출 때까지 질산을 점적로 가하고 과량으로 1 cm³를 더 첨가한다. 용액을 질소 산화물이 제거될 때까지 끓인 다음, 황산 증기가 날 때까지 증발시킨다. 비이커 내용물을 식히고 비이커와 시계 유리를 물로 씻어내어 30 cm³의 물을 가한 후 용해될 때까지 가열한다. 냉각한 용액을 용량 100 cm³ 메스플라스크로 옮기고 물로 눈금까지 채운 후 혼합한다. 주철 분석 시 또는 규산(실리카산)이 침전될 경우에는, 염이 용해된 후 용액을 ‘백색 띠’ 필터를 통해 소량의 여과지 성분과 함께 여과하고, 침전물과 필터를 뜨거운 물로 5−6회 세척한다. 여과액과 세척수를 용량 100 cm³ 메스플라스크에 모은다. 침전물을 포함한 필터는 백금 도가니에 넣어 건조시키고 소성한 다음 800−900 °C에서 가열 소성한다. 침전물을 1:4로 희석한 황산 2−3방울로 적신 뒤 불산 5−6 cm³를 가하고 조심스럽게 황산 증기가 날 때까지 증발시킨다. 도가니에 남은 잔류물을 800−900 °C에서 5−10분간 소성한 다음 피로황산칼륨 1 g과 함께 용융시킨다. 용융물을 냉각시킨 후 1:9로 희석한 염산 20−30 cm³에 가열하여 용해시키고, 얻어진 용액을 용량 100 cm³ 메스플라스크의 여과액에 합친다. 플라스크 내 용액을 물로 눈금까지 채우고 혼합한다. 용액의 일부는 건조한 필터로 건조한 플라스크에 여과하되, 처음 나오는 여과액 부분은 버린다. 두 개의 용량 100 см³짜리 용량 플라스크에 질량분율 티타늄이 0.01−0.05%인 경우에는 각 25 см³씩, 티타늄 질량분율이 0.05−0.1%인 경우에는 각 10 см³씩 용액의 앨리콰트 부분을 취한다. 각각에 아스코르브산 용액 15 см³를 첨가하여 혼합한 후 5−7분 간 방치한다. 그 다음 1:1로 희석한 염산 15 см³를 첨가하고, 한 플라스크에는 디안티피릴메탄(диантипирилметан) 용액 10 см³를 넣는다. 그런 다음 다시 1:1로 희석한 염산 10 см³를 첨가하고, 한 플라스크에 디안티피릴메탄 용액 10 см³를 넣는다. 플라스크들에 물을 넣어 눈금까지 정용한 후 혼합한다. 40분 후에 분석용액의 광학 밀도(흡광도)를 최대 투과가 390−405 nm 범위에 있는 광필터를 장착한 광전자 컬러리미터(photoelectrocolorimeter) 또는 파장 395 nm에서의 분광광도계로 측정한다. 비교용 용액은 디안티피릴메탄을 첨가하지 않고 만든 용액을 사용한다. 큐벳의 흡광층 두께는 광학 밀도의 최적값을 얻도록 선택한다. 분석 수행과 동시에 시약 오염에 대한 대조 실험을 실시한다. 각 분석용액의 광학 밀도 값에서 대조 실험의 광학 밀도 값을 빼서 보정한다. 티타늄의 질량은 교정 곡선으로부터 구하거나 표준시료와의 비교법으로 구한다. (개정판, 변경 N 1). 2.3.2 교정 곡선 작성 각 용량 250 см³짜리 비커 6개에 카보닐 철 또는 분석 대상 시료와 조성이 유사하고 티타늄을 포함하지 않는 강을 각각 0.5 g 넣는다. 티타늄을 0.05−0.1% 범위에서 정할 때는 그 중 5개 비커에 표준용액 A를 각각 2.5; 3.0; 4.0; 4.5; 5.0 см³씩 첨가하는데, 이는 각각 0.00025; 0.00030; 0.00040; 0.00045; 0.00050 g의 티타늄에 해당한다. 티타늄을 0.01−0.05% 범위에서 정할 때는 5개 비커에 표준용액 B를 각각 2.5; 5.0; 10.0; 20.0; 25.0 см³씩 첨가하는데, 이는 각각 0.000025; 0.000050; 0.000100; 0.000200; 0.000250 g의 티타늄에 해당한다. 여섯 번째 비커는 대조 실험용으로 사용한다. 그 다음 2.3.1항에 기술된 바와 같이 분석을 수행한다. 얻어진 광학 밀도 값들과 이에 대응하는 티타늄 질량 값을 사용하여 교정 곡선을 작성한다. 교정 곡선은 좌표축을 '광학 밀도 — 티타늄 질량분율'로 하여 작성해도 된다. (개정판. 변경 N 1). 2.4 결과 처리 2.4.1 티타늄의 질량분율 w(Ti)%는 다음 식으로 계산한다. w(Ti)% = (m_Ti / m_sample) × 100 여기서 m_Ti는 교정 곡선으로부터 구한 분석시료 중의 티타늄 질량(g), m_sample은 시료의 시비(시료 채취 질량)(g)이다. 2.4.2 티타늄 질량분율 측정의 정확도 기준 및 정확도 관리 규정은 표에 제시되어 있다.

(개정본. 개정 N 1).

3. 추출-포토메트릭 방법

3.1. 방법의 본질

이 방법은 디안티피릴메탄과 염화 주석과의 반응으로 생성되는 노란색 착화합물의 형성에 기초하며, 이를 클로로포름으로 추출한 후 파장 395 nm에서 얻어진 추출액의 흡광도를 측정한다.

3.2. 기기 및 시약

항 2.2의 기기 및 시약에 다음을 추가:

염산 — ГОСТ 3118–77 또는 ГОСТ 14261–77 규격의 염산 및 1:9로 희석한 용액;

클로로포름 — ГОСТ 20015–74 규격;

금속 주석 — 규격서에 따른 과립형;

이염화 주석(2수화물) — TU-09–5393–88, 신선히 조제한 용액: 염화 주석 200 g을 뜨거운 염산 145 cm에 녹인다. 용액을 냉각시키고 주석 몇 알갱이를 넣은 후 물로 희석하여 1 дм로 만든다.

카보닐 철 — ГОСТ 13610–79 규격, 질량농도 20 g/дм 용액: 카보닐 철 2.0 g을 용량 250 cm 비이커에 넣고 25 cm의 농도 1:4로 희석한 황산에 용해시켜 온화하게 가열한다. 시료가 완전히 용해된 후 거품이 멈출 때까지 질산을 한 방울씩 가하고 1 cm 과량으로 첨가한다. 용액을 끓여 질소 산화물을 제거한 후 황산 증기가 날아올 때까지 증발시킨다. 비이커 내용물을 냉각시키고 비이커 벽을 50 cm의 1:9 희석 염산으로 씻어 용해될 때까지 가열한다. 냉각된 용액을 용량 100 cm 정량 플라스크로 옮기고, 1:9로 희석한 염산으로 눈금까지 채운 다음 혼합한다.

(개정본, 개정 N 1

).

3.3. 분석 수행

3.3.1. 질량분율 티타늄이 0,005–0,01%인 경우에는 강 또는 주철 시료 1 g, 0,01–0,1%인 경우에는 0.5 g을 취하여 용량 250 cm 비이커에 넣고 25 cm의 1:4로 희석한 황산에 온화하게 가열하면서 용해시키고 비이커를 시계유리로 덮는다. 시료가 완전히 용해된 후 거품이 멈출 때까지 질산을 한 방울씩 가하고 1 cm 과량으로 첨가한다. 용액을 끓여 질소 산화물을 제거한 후 황산 증기가 날아올 때까지 증발시킨다. 비이커 내용을 냉각시키고 비이커 및 시계유리를 물로 씻어내고 30 cm의 1:9 희석 염산을 가한 다음 염이 용해될 때까지 가열한다. 냉각된 용액을 용량 100 cm 정량 플라스크로 옮기고 1:9 희석 염산으로 눈금까지 채운 다음 혼합한다. 주철 분석의 경우 용액을 “흰 리본” 필터로 여과하여 용량 100 cm 정량 플라스크로 채우고 1:9 희석 염산으로 5–6회 세척한다.

필터와 침전물을 플래티넘 도가니에 넣고 건조, 회화(ash)한 후 800–900 °C에서 소성한다. 침전물에 2–3방울의 1:4 희석 황산을 적시고 5–6 cm의 불산을 가한 다음 황산 증기가 날아올 때까지 조심스럽게 증발시킨다. 도가니 잔류물을 800–900 °C에서 5–10분 동안 소성하고 황산칼륨(pyrosulfate) 1 g과 융해한다. 용융물을 식힌 뒤 가열하여 20–30 cm의 1:9 희석 염산으로 용해한다. 얻은 용액을 정량 여과 된 여과액에 결합하여 용량 100 cm 정량 플라스크에 넣는다. 플라스크의 용액을 1:9 희석 염산으로 눈금까지 채우고 혼합한다.

용액에서 알리쿼트 부분을 취한다: 티타늄 질량분율이 0,005–0,05%인 경우 20 cm(또는 20 cm³)이며, 0,05–0,1%인 경우 10 cm(또는 10 cm³)을 취하여 용량 100 cm 비이커에 넣고 아스코르빈산 용액 15 cm을 가하고 혼합한다. 5분 후에 1:9 희석 염산 15 cm, 디안티피릴메탄 용액 10 cm를 차례로 넣고 용액을 다시 혼합한다. 40분 후 용액을 용량 200 cm 분액 깔때기로 옮기며 비이커 벽을 1:9 희석 염산으로 씻는다. 염화 주석 용액 5 cm를 가하고 혼합한 뒤 클로로포름 20 cm를 첨가한다.

분액 깔때기를 1분간 흔들어 층을 분리한 후 유기층을 용량 50 cm 정량 플라스크로 내려받는다. 추출을 두 번 더 반복하여 매회 클로로포름 5 cm를 첨가하고 유기층을 같은 플라스크에 모은다. 플라스크의 추출액을 클로로포름으로 눈금까지 채우고 혼합한 다음 건조한 필터로 여과하여 마른 플라스크에 담고 플러그로 막아 둔다. 색이 있는 추출액의 광학 밀도는 최고 투과가 390–405 nm 범위인 필터가 장착된 광전염색측정기(photoelectrocolorimeter) 또는 파장 395 nm로 설정한 분광광도계에서 측정한다. 비교용 용매로는 클로로포름을 사용한다.

큐벳의 흡수층 두께는 최적의 광학 밀도를 얻을 수 있도록 선택한다.

분석과 동시에 시약 오염 여부를 확인하기 위한 대조실험을 수행한다.

각 분석 용액의 광학 밀도값에서 대조실험의 광학 밀도값을 뺀다.

티타늄의 질량은 교정곡선에 의해 또는 표준시료와의 비교법으로 구한다.

(개정본

, 개정 N 1).

3.3.2. 교정곡선 작성

6개의 비이커에 카보닐 철 용액을 각각 10 cm(티타늄 질량분율 0,005–0,01%의 경우) 또는 5 cm(티타늄 질량분율 0,01–0,05%의 경우) 또는 2.5 cm(티타늄 질량분율 0,05–0,1%의 경우)의 용액을 넣는다. 다섯 개의 비이커에는 순서대로 1; 2; 3; 4; 5 cm의 표준 B형 티타늄 용액을 가한다. 이는 각각 0.00001; 0.00002; 0.00003; 0.00004; 0.00005 g의 티타늄에 해당한다. 여섯 번째 비이커는 대조실험용이다.

비이커 용액에 아스코르빈산 용액 15 cm를 넣고 혼합한다. 5분 후 1:9 희석 염산 15 cm, 디안티피릴메탄 용액 10 cm를 가하고 다시 혼합한다. 이후 용액을 항 3.3.1에 따라 추출 준비를 한다. 흡광도 측정 시 비교용으로는 티타늄을 포함하지 않는 여섯 번째 비이커의 추출액을 사용한다. 측정된 광학 밀도 값과 그에 대응하는 티타늄 질량값으로 교정곡선을 작성한다. 교정곡선은 광학 밀도 — 티타늄 질량분율 좌표계로 작성하는 것도 허용된다.

(개정본, 개정 N 1)

.

3.4. 결과 처리

3.4.1. 티타늄의 질량분율 (W) 를 백분율로 계산한다:

,

여기서 — 교정곡선으로부터 구한 분석 시료 중의 티타늄 질량, g;

— 알리쿼트 부분에 해당하는 시료의 질량, g.

(개정본, 개정 N 1).

3.4.2. 티타늄 질량분율 결정의 정확도 기준 및 정확도 관리 규정은 표에 제시되어 있다.

(개정본, 개정 N 1).