ГОСТ 29095-91

ГОСТ 29095–91 니켈계 내열·내식·정밀 합금 및 분말. 철의 정량 방법

ГОСТ 29095−91

그룹 В39

국가간 표준

니켈을 기본으로 한 내열성, 내식성, 정밀 합금 및 분말

철 정량 방법

Nickel-based precision, corrosion-resistant, heat-resistant alloys and powders. Methods of iron determination

МКС 77.120.40
ОКСТУ 0809

시행일 1993−01−01

정보

1. 제정 및 제출: 소비에트 연방 금속공업부

2. 승인 및 시행: 소비에트 연방 표준화·측정위원회 결의 1991.09.04 № 1419

3. 최초 제정

4. 참조 규격·기술 문서

5. 재간행. 2004년 7월.


본 표준은 철의 정량에 대해 포토메트릭 방법(질량분율 Fe 0.05% ~ 3% 범위)과 원자흡광법(질량분율 Fe 0.05% ~ 20% 범위)을 규정한다.

1. 일반 요구사항

분석 방법에 대한 일반 요구사항 — ГОСТ 28473에 따름.

2. 포토메트릭 방법

2.1. 방법의 요지

본 방법은 pH = 3−3.5에서 1,10-페난트롤린 또는 2,2-디피리딜과 철(II)이 착색 착물(복합체)을 형성하는 것에 기반한다. 용액 100 см³ 당 철의 질량은 40−150 μg이다.

철(III)를 환원하기 위해 히드록실아민 하이드로클로라이드(히드록실아민 염산염)를 사용한다.

크롬, 구리, 니켈, 코발트는 크롬과 코발트를 과황산암모늄으로 산화시킨 후 암모니아로 침전시켜 철로부터 분리한다. 텅스텐은 텅스텐산 형태로 분리한다.

2.2. 기기·시약

분광광도계 또는 광전 컬러리미터.

염산 — ГОСТ 14261에 따름, 희석 1:1, 1:20 준비.

질산 — ГОСТ 11125에 따름.

황산 — ГОСТ 4204에 따름, 희석 1:1 준비.

산 혼합액 (I): 염산 8부와 질산 1부를 혼합.

산 혼합액 (II): 염산 3부와 질산 1부를 혼합.

암모늄-알루미늄 황산염(암모늄 알루미늄 황산염, 알룸) — ГОСТ 4238, 50 g/dm³ 용액: 50 g의 알룸을 150−200 см³의 물에 녹이고 25 см³의 황산(1:1)을 첨가한 후 물로 1 dm³까지 정용한다.

질산은(질산 은) — ГОСТ 1277, 2.5 g/dm³ 용액.

과황산암모늄 — ГОСТ 20478, 250 g/dm³ 용액.

암모니아 수용액 — ГОСТ 3760, 희석 1:20 준비.

염화나트륨 — ГОСТ 4233, 50 g/dm³ 용액.

범용 지시지(시험)지.

히드록실아민 하이드로클로라이드 — ГОСТ 5456, 100 g/dm³ 신제조 용액.

초산나트륨 3수화물 — ГОСТ 199, 500 g/dm³ 용액.

타르타르산(주석산) — ГОСТ 5817, 100 g/dm³ 용액.

1,10-페난트롤린, 5 g/dm³ 용액(염산 용매, 몰농도 등가 0.1 mol/dm³).

2,2-디피리딜(α,α-디피리딜), 5 g/dm³ 용액.

카보닐 철, 고순도.

표준 철 용액.

용액 A: 카보닐 철 1 g을 비커에 넣어 약한 가열로 30 см³의 염산에 녹인다. 완전 용해 후 거품이 멎을 때까지 질산을 한 방울씩 추가하고 과량으로 2−3방울 더 넣는다. 용액을 질소산화물 제거를 위해 가열하여 휘발시킨 후 냉각하고, 1 dm³ 용량의 정량플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채우고 혼합한다.

1 см³의 용액은 0.001 g의 철을 포함한다.

용액 B: 용액 A 10 см³을 1 dm³ 정량플라스크에 취하고 염산(1:1) 50 см³를 가한 뒤 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

용액 B 1 см³는 0.00001 g의 철을 포함한다.

2.3. 분석 수행

2.3.1. 시료 취량은 철의 질량분율에 따라 표 1에 따른다.

표 1

2.3.2. 텅스텐을 함유하지 않는 합금의 철 정량

표 1에 따른 시료 취량을 비커에 넣고 온화한 가열하에서 산 혼합액(I 또는 II) 20−40 см³로 용해한다. 용액을 냉각시키고 15−20 см³의 황산(1:1)을 가한 뒤 황산의 증발이 일어날 때까지 증발시킨다. 비커 내용을 냉각시키고 벽을 물로 세척한 후 다시 황산 증기까지 증발시킨다. 염을 가열하여 50−60 см³의 뜨거운 물에 녹이고, 철의 질량분율이 0.2% 이하인 경우에는 암모늄 알루미늄 황산염 3 см³를 추가하고 용액을 뜨거운 물로 200−250 см³까지 희석한다.

시료 용액에 크롬이 포함된 경우 질산은 용액 10 см³를 가하고 거의 끓을 때까지 가열한다. 뜨거운 용액에 과황산암모늄 용액 15−45 см³를 조심스럽게 가하고 크롬과 망간이 완전히 산화될 때까지 가열한다. 과황산암모늄 과량이 분해되도록 3−5분간 끓인다. 끓는 용액에 염화나트륨 용액 5−10 см³를 넣고 망간산의 완전한 환원될 때까지 끓인다.

용액에 암모니아 용액을 가하여 수산화물 침전이 일어나게 하고 과량 5−10 см³를 더한다. 용액과 침전물을 조심스럽게 가열하여 응집이 일어나도록 따뜻한 장소에서 5−10분간 유지한다.

침전물을 중밀도의 여과지에 여과하고 비커와 여과지 위의 침전물을 뜨거운 암모니아 용액(1:20)으로 5−8회 세척한다. 여과액은 버린다. 여과지 위의 침전물을 용해하기 위해 원래 침전이 진행된 비커에서 30−50 см³의 뜨거운 염산(1:1)을 사용한다. 여과지는 뜨거운 물로 충분히 세척한 후 버린다.

크롬과 니켈이 철로부터 충분히 분리되지 않은 경우 용액에 20−25 см³의 황산(1:1)을 추가하고 황산 증기까지 증발시켜 크롬의 재산화, 침전 및 수산화물의 용해 과정을 앞서와 같이 반복한다.

얻은 용액을 50−60 см³까지 졸여 냉각시키고 100 см³ 정량플라스크에 옮겨 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

표 1에 따른 분취 부분을 비커에 취하고 타르타르산 용액 3 см³, 히드록실아민 하이드로클로라이드 용액 10 см³를 가한다. 혼합 후 초산나트륨 용액으로 pH = 3−3.5(범용 지시지로 확인)가 되도록 중화하고 초과량 2 см³를 가한다. 그 후 1,10-페난트롤린 용액 10 см³ 또는 2,2-디피리딜 용액 10 см³를 가하고 100 см³ 용량의 정량플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 희석하고 혼합한다. 용액의 광학밀도는 비교용액에 대한 상대값으로 1시간 후 파장 510−520 nm에서 측정한다. 비교용액은 표준 용액을 제외한 모든 시약을 동일하게 가한 분석용 분취 용액으로 한다.

동시에 시약 오염에 대한 공시험(블랭크)을 수행한다.

철의 질량은 보정곡선(교정곡선)으로부터 공시험의 값을 고려하여 산출한다.

2.3.3. 텅스텐을 포함하는 합금의 철 정량

시료를 2.3.2항과 같이 용해한 후 용액을 텅스텐산 침전이 생기도록 가열한다. 질산 5−10 см³를 넣고 다시 용액을 가열하여 황색의 텅스텐산 침전을 얻는다.

용액을 습염 상태까지 졸이고 염산 10 см³를 가하여 염을 용해한 뒤 100−120 см³의 뜨거운 물을 가하고 약한 불에서 1시간 동안 둔다.

텅스텐산 침전은 이중의 고밀도 여과지(여과지 매스 포함)에 여과하고 뜨거운 염산(1:20)으로 8−10회 철저히 세척한다. 텅스텐산이 붙은 여과지는 버린다. 여과액과 세척수는 보존한다.

얻어진 용액에 황산(1:1) 15−20 см³를 가하고 황산 증기까지 증발시킨다. 비커를 냉각시키고 벽을 물로 세척한 후 다시 황산 증기까지 증발시킨다. 염을 가열하여 50−60 см³의 물에 녹이고 철의 질량분율이 0.2% 이하인 경우 암모늄 알루미늄 황산염 3 см³를 가한다. 용액을 뜨거운 물로 200−250 см³까지 희석한 다음 2.3.2항에 따라 계속 처리한다.

2.3.4. 보정곡선 작성

비커에 표준 철 용액(농도 0.00001 g/cm³) 3, 5, 10, 15, 20 см³를 취하고 타르타르산 3 см³를 넣은 다음 2.3.2항의 절차를 따른다. 비교용액은 표준 철 용액을 제외한 모든 시약을 포함한 용액으로 한다.

2.4. 결과 처리

2.4.1. 철의 질량분율(%)는 다음 식으로 계산한다.

W(Fe) = (m1 / m) · 100,

여기서 m1 — 보정곡선으로부터 얻은 철의 질량, g;

m — 분취 부분에 해당하는 시료의 질량, g.

3. 원자흡광법

3.1. 방법의 요지

본 방법은 공기-아세틸렌 화염에서 분석용 용액을 분무할 때 생성되는 자유 원자 철이 공명선 248.3 nm에서 방출하는 복사에 대한 흡광도를 측정하는 것에 기반한다.

3.2. 기기·시약

원자흡광(플레임) 분광광도계.

철 측정용 속이 빈 음극램프.

아세틸렌 용기.

압축공기를 공급하는 콤프레서 또는 압축공기 용기.

염산 — ГОСТ 3118.

질산 — ГОСТ 4461.

황산 — ГОСТ 4204, 희석 1:4.

카보닐 철, 고순도.

표준 철 용액.

용액 A: 정확도 0.0002 g로 칭량한 카보닐 철 1 g을 20−30 см³의 염산에 녹이고 천천히 5−7 см³의 질산을 방울씩 가한다. 용액을 냉각하여 500 см³ 정량플라스크로 옮기고 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

용액 A 1 см³는 2 mg의 철을 포함한다.

용액 B: 용액 A 10 см³를 100 см³ 정량플라스크에 취하고 물로 눈금까지 채워 혼합한다(사용 직전에 준비).

용액 B 1 см³는 0.2 mg의 철을 포함한다.

3.3. 분석 수행

3.3.1. 시료 취량 및 용액 희석은 철의 질량분율에 따라 표 2에 따른다.

표 2

규정된 정확도를 만족시키는 다른 희석 비율도 허용된다.

시료 취량을 150−300 см³ 용량의 비커 또는 플라스크에 넣고 염산 15−30 см³ 및 질산 5−10 см³로 온화하게 가열하여 용해한다. 용액을 조심스럽게 졸여 습염 상태로 만든 뒤 염산 5 см³를 추가하고 염을 용해한다.

완전 분해를 보장하고 이후 분석 단계 변경을 필요로 하지 않는 다른 용해 방법도 허용된다.

시료에 티타늄과 니오븀이 존재하는 경우 용해 후 용액을 냉각시키고 최종 부피 100 см³당 황산(1:4) 10 см³를 가하여 황산 증기까지 졸인다. 50−60 см³의 물을 가하고 가열하여 염을 용해한다.

얻은 용액을 표 2에 따른 정량플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채운 뒤 혼합한다. 일부 용액은 두 겹의 건조한 여과지를 통해 여과하고 초기 몇 방울의 여과액은 버린다.

동시에 시약 오염에 대한 공시험을 수행한다.

3.3.2. 보정곡선용 용액 준비

3.3.2.1. 철 질량분율이 5.0% 이하인 합금의 경우

100 см³ 정량플라스크 5개에 표준 용액 B를 순서대로 1.0; 2.5; 5.0; 7.5; 10 см³씩 넣는다. 여섯 번째 플라스크는 공시험용으로 사용한다.

3.3.2.2. 철 질량분율이 5.0%를 초과하는 합금의 경우

100 см³ 정량플라스크 7개에 표준 용액 B를 순서대로 4.0; 5.0; 6.0; 7.0; 8.0; 9.0; 10.0 см³씩 넣는다. 여덟 번째 플라스크는 공시험용으로 사용한다.

3.3.2.3. 3.3.2.1 및 3.3.2.2에 따라 준비된 각각의 플라스크에 염산 5 см³ 또는 황산(1:4) 10 см³를 가하고 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

3.3.3. 장비 준비 및 원자 흡광 측정

장비는 사용 설명서에 따라 작동 준비를 한다. 분광광도계를 248.3 nm 공명선에 맞춘다. 가스공급 시스템을 켜고 버너를 점화한 후 물을 분무하여 기기의 영점(제로)을 설정한다. 공시험 용액을 분무한 다음 보정곡선용 용액과 분석용 용액을 철 농도가 증가하는 순서로 분무한다. 각 용액에 대해 안정된 표시를 얻을 때까지 측정을 계속한다. 각 분석용 용액을 분무하기 전에 물을 분무하여 기기의 영점을 확인한다. 각 분석용 용액의 흡광 평균값에서 공시험의 흡광 평균값을 빼고 보정곡선으로부터 철의 질량농도를 산출한다.

3.3.4. 공시험 흡광값을 고려한 보정곡선(흡광 대 농도)을 작성한다.

3.4. 결과 처리

3.4.1. 철의 질량분율(%)는 다음 식으로 계산한다.

W(Fe) = (m1 · 100) / (V · m),

여기서 m1 — 보정곡선으로부터 얻은 철의 양, μg/cm³;

V — 분석용액의 부피, см³;

m — 시료 취량, g(용액 희석을 고려한 값).

3.4.2. 철 질량분율 측정의 정확도 규정 및 정확도 관리 규정은 표 3에 따른다.

표 3