ГОСТ R 51013-97

ГОСТ Р 51013−97 니켈계 내열·내식·정밀합금. 티타늄 측정방법(수정 포함)

ГОСТ Р 51013−97

그룹 В39

러시아 연방 국립 규격

니켈계 내열, 내식, 정밀 합금

티타늄 측정방법

니켈 기반 내열·내식·정밀 합금.
티타늄 결정 방법

ОКС 77.100.20*
ОКСТУ 0709
_______________
* 2008년 “국가 표준” 색인에서는 ОКС 77.120.40로 표기됨. - 데이터베이스 작성자 주.

시행일자 1997−07−01

서문

1 제정 및 제출: 기술위원회 ТК 145 «금속제품의 검사 방법»

2 채택 및 시행: 1997년 1월 22일 러시아 국표준 위원회 결의 N 10

3 처음 제정

4 부록 A에는 국제표준 ISO 11433−93 «니켈 합금. 티타늄 함량의 결정. 디안티피릴메탄을 이용한 분광광도법»의 완전한 원문이 수록되어 있다.


1997년 IUS(정보공보간행물) N 8에 게재된 수정이 포함됨.

수정은 데이터베이스 작성자가 반영함.

1 적용범위

이 규격은 니켈을 기반으로 하는 내열, 내식 및 정밀 합금에서 티타늄의 질량분율이 0.15∼3.0%인 경우에 대한 분광광도(포토메트릭)법을 규정한다.

티타늄은 국제표준 ISO 11433의 분광광도법(부록 A에 수록된 방법)에 따라 측정할 수 있다.

2 규범적 참조문헌

이 규격에서는 다음 규격들을 참고하였다:

ГОСТ 3118−77 염산. 기술조건

ГОСТ 3765−78 암모늄 몰리브덴산염. 기술조건

ГОСТ 4204−77 황산. 기술조건

ГОСТ 4461−77 질산. 기술조건

ГОСТ 5817−77 타르타르산(주석산). 기술조건

ГОСТ 6552−80 인산(오르토인산). 기술조건

ГОСТ 7172−76 피로황산칼륨. 기술조건

ГОСТ 11125−84 고순도 질산. 기술조건

ГОСТ 14261−77 고순도 염산. 기술조건

ГОСТ 14262−78 고순도 황산. 기술조건

ГОСТ 19807−91 티타늄 및 가공 가능한 티타늄 합금. 등급표

ГОСТ 28473−90 주철·강·페로합금·금속 크롬·망간. 분석방법에 대한 일반 요구사항

3 일반 요구사항

3.1 분석방법에 대한 일반 요구사항 — ГОСТ 28473에 준함.

4 티타늄의 포토메트릭 방법(0.15–3.0%)

4.1 방법의 본질

본 방법은 염화수소산(염산) 환경에서 디안티피릴메탄과 결합하여 황색 착색을 이루는 티타늄의 착화합물을 형성시키고, 파장 395 nm에서 용액의 흡광도를 측정하는 데 기초한다.

Fe(III)와 V(V)는 아스코르브산으로 환원한다.

W(텅스텐)과 Nb(니오뷔움)는 각각 오르토인산(인산)과 타르타르산으로 마스킹한다.

4.2 기기 및 시약

분광광도계 또는 390 nm 파장에서 용액의 광흡수를 측정할 수 있는 광전색도계.

염산 — ГОСТ 3118 또는 ГОСТ 14261, 용액: 1:1, 1:9, 1:100.

질산 — ГОСТ 4461 또는 ГОСТ 11125.

황산 — ГОСТ 4204 또는 ГОСТ 14262, 희석비 1:1, 1:2, 1:5.

오르토인산(인산) — ГОСТ 6552.

타르타르산(винная кислота) — ГОСТ 5817, 질량농도 200 г/дм³ 용액.

아스코르브산 — ГОСТ 5817, 질량농도 40 г/дм³ 용액, 사용 당일 제조.

디안티피릴메탄, 질량농도 40 г/дм³ 용액.

4 g의 디안티피릴메탄을 염산(1:6) 100 cm³에 용해시킨다.

티타늄 금속 — ГОСТ 19807.

표준 티타늄 용액: 0.1 g의 금속 티타늄을 250–300 cm³ 용량의 비커에 넣고 황산(1:2) 50 cm³를 가하여 가열하여 용해시킨다. 그 다음 색이 사라질 때까지 질산을 한 방울씩 가하고, 황산 증기가 올라올 때까지 증발시킨다. 용액을 식힌다. 비커 벽을 물로 조심스럽게 세척한 뒤 다시 황산 증기가 올라올 때까지 증발시킨다. 냉각 후 용액을 1 дм³ 용량의 부피플라스크로 옮기고 황산(1:5)로 메모리까지 채워 혼합한다.

1 cm³의 이 표준용액은 0.0001 g의 티타늄을 포함한다.

피로황산칼륨 — ГОСТ 7172.

암모늄 몰리브덴산염 — ГОСТ 3765, 용액 준비: 몰리브덴산 암모늄 1.8402 g을 300 cm³ 용량의 비커에 넣고 가온하여 물에 녹인다. 식힌 후 용액을 1 дм³ 용량의 부피플라스크로 옮기고 물로 메모리까지 채워 혼합한다.

1 cm³의 이 용액은 0.001 g의 몰리브덴을 포함한다.

4.3 분석의 수행

4.3.1 텅스텐과 니오뷔움이 포함되어 있지 않은 합금의 시료용액 제조

0.1 g 시료를 100–150 cm³ 용량의 비커에 넣고 염산 20 cm³, 질산 5 cm³를 가하여 가열하면서 용해시킨다. 황산(1:1) 15 cm³를 가하고 용액을 황산 증기가 날 때까지 증발시킨 후 냉각시킨다. 염산(1:9) 20 cm³를 가하여 가열하면서 염을 용해시킨다.

4.3.2 텅스텐과 니오뷔움이 포함된 합금의 시료용액 제조

0.1 g 시료를 100–150 cm³ 용량의 비커에 넣고 염산 30 cm³, 황산(1:1) 15 cm³ 및 오르토인산 3 cm³를 가하여 가열해 용해시킨다. 질산 5–7 cm³를 가하고 황산 증기가 나올 때까지 증발시킨다. 용액이 담긴 비커를 식히고 타르타르산 용액 15 cm³와 염산(1:9) 20 cm³를 가하여 가열하여 염을 용해시킨다.

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4.3.3 불용성 침전물이 있을 경우 4.3.1 또는 4.3.2에 따라 얻은 용액을 중간 밀도 여과지(“화이트 밴드”)로 여과하고, 여과지를 염산(1:100)으로 두 번 씻은 다음 물로 씻는다. 여과액은 보관한다(주여과액). 침전물이 있는 여과지는 백금 도가니에 넣고 건조한 후 잔류물을 소각(회화)하여 600–700°C에서 가열 소성한 다음 1 g의 황산수소칼륨(KHSO4)과 함께 용융시킨다. 도가니를 냉각시키고 150 cm³ 용기(비커)에 넣고 20–30 cm³의 염산(1:9)로 가열하면서 용융물을 용해시킨다. 도가니를 꺼내어 염산(1:9)으로 세척한다. 얻어진 용액을 주여과액에 합친다. 4.3.4 착색 발색 4.3.4에 따라 얻은 용액(4.3.1, 4.3.2 또는 4.3.3)은 200 cm³ 정밀 플라스크에 옮기고 염산(1:9)으로 정용량까지 채운 다음 혼합한다. 100 cm³ 용량의 두 정밀 플라스크에 각각 표 1에 따라 용액의 분취 부분(알리콰트)을 취한다. 표 1 - 티타늄 질량 분율, % - 용액의 알리콰트, cm³ - 0.15에서 1.0(포함) — 20 - >1.0에서 2.0(포함) — 10 - >2.0에서 3.0(포함) — 5 각 플라스크에 아스코르브산 용액 5 cm³를 넣고 용액을 혼합한 뒤 5–10분 방치한다. 염산(1:1) 15 cm³를 가하고, 한 개의 플라스크에는 디안티피릴메탄 용액 10 cm³를 첨가한다. 두 플라스크의 용액을 물로 정용량까지 채우고 혼합한 후 40분 동안 방치한다. 얻어진 용액의 광학 밀도(흡광도)는 파장 395 nm에서 액층 두께 1 cm의 큐벳을 사용하는 분광광도계로 측정하거나, 투과 최대가 390–405 nm 범위에 있는 필터를 사용하는 광전색도계로 측정하되, 최적의 흡광도 값을 얻기 위해 적절한 큐벳을 선택한다. 비교용 용액으로는 디안티피릴메탄을 제외한 모든 시약을 포함한 알리콰트 부분을 사용한다. 분석과 동시에 시약의 오염 여부를 확인하기 위한 대조실험을 실시한다. 티타늄 함량은 검량곡선으로부터 구한다. 4.4 검량곡선 작성 100–150 cm³ 용량의 6개 비커에 각각 표준 티타늄 용액을 1.0; 2.0; 4.0; 6.0; 8.0; 10.0 cm³씩 취한다. 분석 대상 합금에 몰리브덴이 포함되어 있으면 각 비커에 분석 대상 합금의 몰리브덴 함량에 해당하는 양의 암모늄 몰리베데이트 용액을 첨가한다. 7번째 비커는 대조실험용으로 둔다. 이후 분석은 4.3에 따라 수행한다. 알리콰트 부피는 20 cm³이다. 흡광도 측정 시 비교용 용액으로는 대조실험 용액을 사용한다. 검량곡선은 검량용 액의 티타늄 함량에 대한 흡광도의 관계를 그려 작성한다. 4.5 결과 처리 티타늄의 질량 분율 w_Ti, %는 다음 식으로 계산한다: w_Ti = (m / m0) · 100% (1) 여기서 m — 검량곡선으로부터 구한 분석 시료 내 티타늄 질량, g; m_k — 검량곡선으로부터 구한 대조실험에서의 티타늄 질량, g; m0 — 알리콰트에 해당하는 시료의 질량(시료 навеска), g. 정확도 기준 및 관리 규정은 표 2에 제시되어 있다. 표 2 (열 제목: 티타늄 질량 분율, % | 분석 결과의 오차 — 서로 다른 조건에서 수행된 두 평균값 | 두 병렬 측정치 | 세 병렬 측정치 | 표준물질 결과와 공인값의 허용 차이) - 0.15–0.20 포함: 0.02 | 0.03 | 0.02 | 0.03 | 0.01 - >0.20–0.50: 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.02 - >0.50–1.0: 0.05 | 0.06 | 0.05 | 0.06 | 0.03 - >1.0–2.0: 0.07 | 0.09 | 0.07 | 0.09 | 0.04 - >2.0–3.0: 0.11 | 0.14 | 0.11 | 0.14 | 0.07 부록 A (필수). ISO 11433–93 니켈 합금 — 티타늄 함량 결정 — 디안티피릴메탄을 이용한 분광광도법 부록 A (필수) A.1 적용 범위 본 표준은 니켈 합금 내 티타늄을 0.3%에서 5.0%(하한 0.05%까지 확장 가능) 범위에서 분광광도법으로 결정하는 방법을 규정한다. 이 방법은 텅스텐(w) 및/또는 탄탈륨(Ta)을 포함하는 합금에도 적용 가능하다. A.2 규범 참조 본 표준에서는 다음 표준을 참조한다: - GOST 1770–74 실험실 유리 계량기구(실린더, 메저컵, 플라스크, 시험관)·기술조건 - GOST 7565–81 주입·절삭 편차 등 화학분석을 위한 시료 채취 방법 - GOST 29169–91 실험실 유리기구·단일 눈금 피펫 - GOST 29251–91 실험실 유리기구·뷰렛(제1부 일반 요구사항) A.3 방법의 본질 시료를 염산 및 질산으로 용해시킨다. 용액을 증발시켜 염산과 질산을 제거하여 황산의 증기까지 농축한다. 디안티피릴메탄과 티타늄의 착물을 형성시키고 파장 390 nm에서 용액의 흡광도를 측정한다. A.4 시약 분석에는 별도 규정이 없는 한 분석급 시약과 증류수 또는 이에 상응하는 정제수를 사용한다. - 염산, 밀도 ρ = 1.18 g/cm³. - 염산(1:1) 희석액. - 황산, 밀도 ρ = 1.84 g/cm³, 1:1로 희석 — 물 100 cm³에 황산 100 cm³를 천천히, 지속적으로 교반하면서 가한다. - 질산, 밀도 ρ = 1.41 g/cm³. - 수산화암모늄 용액, 밀도 ρ ≈ 0.88 g/cm³. - 아스코르브산 용액: 아스코르브산 20 g을 물에 용해하여 200 cm³로 희석하고 혼합한다. - 황산수소칼륨 (KHSO4). - 옥살산(2수화물) 용액: 옥살산 10 g을 물에 녹여 200 cm³로 희석하고 혼합한다. - 디안티피릴메탄 용액: 디안티피릴메탄 단수화물 4 g을 염산 25 cm³ 함유 용수(염산 1:1)에 용해하여 200 cm³로 희석하고 혼합한다. - 염화나트륨 용액: NaCl 117 g을 물에 녹여 500 cm³로 희석하고 혼합한다. - 티타늄 기본 표준용액(0.200 g/dm³): 이 용액은 이수화된 티타닐 옥살레이트 칼륨(KTiO(C2O4)·2H2O) 0.739 g을 물에 녹여 50 cm³의 희석 황산을 가한 후 증발하여 증기를 제거하고 냉각하여 물로 희석한 뒤 500 cm³ 정밀 플라스크로 옮겨 정용량까지 채워 준비한다. - 티타늄 표준용액(25 cm³/dm³): 기본 표준용액 25.0 cm³를 200 cm³ 정밀 플라스크로 옮기고 희석 황산 20 cm³를 더한 뒤 냉각하고 물로 정용량까지 채운다. A.5 기기 - 원추 플라스크 125 cm³. - 정밀 플라스크 50, 100, 200, 250, 500 cm³( GOST 1770 기준). - 5 cm³ 피펫 (GOST 29169). - 마이크로뷰렛 10 cm³(눈금 0.02 cm³, GOST 29251). - 분자 흡광 분광광도계(파장 390 nm에서 흡광을 측정 가능). A.6 시료 채취 및 준비 A.6.1 실험실 시료의 채취 및 준비는 통상 합의된 방법으로 시행하거나 이견이 있을 경우 GOST 7565에 따른다. A.6.2 실험실 시료는 절삭 또는 드릴 절삭 칩 형태가 정상이며 추가 준비가 필요 없다. A.6.3 시료가 절삭 또는 드릴 중 기름이나 윤활제로 오염되었다고 의심되면 고순도 아세톤으로 세척하고 공기 중에 건조시킨다. A.6.4 시료가 크기 분포가 넓은 입자나 조각을 포함하면 분할하여 시험시료를 취한다. A.7 분석 절차 A.7.1 시험 용액의 조제 A.7.1.1 시험시료의 취량 시험시료의 취량은 A.1 표에 따라 0.1 mg까지 정밀하게 저울에 달아 취한다. 표 A.1 - 예상 티타늄 함량, % (Ti) - 시료 질량, g - 0.3–3.0 포함: 0.19–0.21 g - >3.0–5.0: 0.099–0.11 g A.7.1.2 산에서의 용해 시험시료를 125 cm³ 원추 플라스크에 넣고 염산 10 cm³와 질산 3 cm³를 가한다. 반응이 시작되도록 가열한 후 완전히 용해될 때까지 가열을 계속한다. 합금이 용해되지 않을 경우 산 혼합 비율을 조정한다. 염산을 1 cm³씩 추가하면서 용해될 때까지 가열을 계속한다. A.7.1.3 최종 시험용액의 조제 희석 황산 7 cm³를 가하고 용액을 흰 증기가 나기 시작할 때까지 증발시킨다. 내용물을 냉각한 뒤 탄탈륨의 존재 여부에 따라 A.7.1.3.1 또는 A.7.1.3.2에 따라 처리한다. A.7.1.3.1 탄탈륨이 없음 옥살산 20 cm³를 가하고 염이 용해될 때까지 가열한다. 용액을 냉각하고 텅스텐이 없는 합금의 경우 A.7.1.4에 따라 분석을 계속한다. A.7.1.3.1.1 합금에 텅스텐이 포함된 경우 수산화암모늄 용액을 가하여 알칼리성 상태로 만든 다음 텅스텐산이 용해될 때까지 끓인다. 용액을 냉각하고 염산 20 cm³를 가하여 산성화시킨 다음 냉각하고 A.7.1.4에 따라 분석을 계속한다. A.7.1.3.2 탄탈륨이 있는 경우 물 30 cm³를 가하고 염이 용해될 때까지 가열한 뒤 냉각한다. 용액을 여과지로 여과하고 침전물을 따뜻한 물로 세척한다. 여과액은 보관한다. 여과지를 백금 도가니에 넣고 800°C에서 소각한 다음 냉각한다. 황산수소칼륨 1 g을 넣고 백금 뚜껑으로 덮은 후 불로 천천히 용융시킨다. 도가니를 냉각하여 150 cm³ 비커에 옮기고 옥살산 용액 20 cm³를 넣고 용융물이 녹을 때까지 조심스럽게 가열한다. 백금 도가니를 꺼내어 세척하고 옥살산 용액을 원래 여과액과 합쳐 A.7.1.4에 따라 계속한다. A.7.1.4 희석 A.7.1.4.1 티타늄 함량이 1.0% 미만일 경우 시험용액(A.7.1.3.1, A.7.1.3.1.1 또는 A.7.1.3.2)을 100 cm³ 정밀 플라스크로 옮기고 물로 정용량한다. A.7.1.4.2 티타늄 함량이 1–5%일 경우 시험용액을 250 cm³ 정밀 플라스크로 옮기고 물로 정용량한다. A.7.2 착색 발현 A.7.2.1 시험용액의 알리콰트(5 cm³)를 피펫으로 취해 각각 50 cm³ 정밀 플라스크 두 개에 옮긴다. A.7.2.2 두 정밀 플라스크에 각각 희석 염산(1:1) 5.0 cm³, 아스코르브산 용액 5.0 cm³ 및 염화나트륨 용액 20 cm³를 넣고 혼합한 뒤 몇 분 방치한다. A.7.2.3 한 정밀 플라스크에 디안티피릴메탄 용액 10.0 cm³를 첨가한다. A.7.2.4 두 플라스크의 용액을 물로 정용량까지 채우고 40분간 방치한다. A.7.3 분광 측정 A.7.3.1 A.7.2.4에 따라 얻은 두 용액의 흡광도를 물을 비교용액으로 하여 분자 흡광 분광광도계에서 파장 390 nm, 큐벳 길이 1 cm로 측정한다. A.7.3.2 착물(디안티피릴메탄을 포함한) 용액의 흡광도에서 비착물 용액의 흡광도를 빼서 순수 착물의 흡광도를 구한다. A.7.4 대조실험 분석과 동시에 동일한 절차와 동일량의 시약으로 시약 오염에 대한 대조실험을 수행한다. A.7.5 검량 A.7.5.1 50 cm³ 정밀 플라스크 6개에 마이크로뷰렛을 사용하여 표준 티타늄 용액을 0; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 cm³씩 넣는다. A.7.5.2 A.7.2.2와 동일하게 희석 염산, 아스코르브산 및 염화나트륨 용액을 첨가한다. A.7.5.3 각 용액에 디안티피릴메탄 용액 10.0 cm³를 첨가한 뒤 물로 정용량하고 혼합하여 40분 방치한다. 이 계열은 0:0, 0:1, 0:2, 0:2.5 mg/cm³의 티타늄에 해당한다. A.7.5.4 A.7.3에 따라 검량용액의 흡광도를 측정한다. 티타늄을 포함하지 않는 검량용액의 흡광도를 나머지 검량용액들의 흡광도에서 뺀다. A.7.5.5 검량용액의 티타늄 함량에 대한 흡광도 그래프(검량곡선)를 작성한다. A.7.6 결정 횟수 티타늄 결정은 최소 두 개의 병렬 취량으로 수행한다. A.7.7 품질 관리 방법의 품질 관리는 동일한 합금의 하나 이상의 시료(티타늄 함량이 알려진)를 병행하여 분석함으로써 제어할 수 있다. A.8 결과 처리 A.8.1 계산 A.8.1.1 검량곡선으로부터 시험용액(А.7.3.2) 및 대조실험의 티타늄 농도를 결정한다. A.8.1.2 티타늄 함량 w_Ti, %는 다음 식으로 계산한다: w_Ti = (C − C_k) · V / m · 100% (A.1) 여기서 C — 시험용액의 티타늄 농도(А.8.1.1), μg/cm³; C_k — 대조실험의 티타늄 농도(А.8.1.1), μg/cm³; V — 시험용액의 부피(А.7.1.4.1 또는 А.7.1.4.2), cm³; m — 시험 취량(А.7.1.1), g. A.8.2 정밀도 A.8.2.1 실험실 시험 본 분석법의 실험에는 4개의 시료(화학성분은 표 A.2 참조)에 대해 4개국 11개 실험실이 참여했고, 각 시료는 서로 다른 날에 두 번 분석되었다. 표 A.2 — 시험 시료의 화학 조성, % (원소별) (표: 시료 RE-1~RE-4에 대한 원소별 조성 — 원문 표에 따름) A.8.2.2 통계분석 실험 간 프로그램의 결과는 두 회 평균값을 사용하여 코크란(Cochran) 및 딕슨(Dixon) 기준으로 통계처리되었다. A.8.2.3 반복성 및 재현성은 95% 신뢰도로 계산되었으며, 통계분석 결과는 표 A.3에 제시되어 있다. 표 A.3 — 통계분석 결과 (표: 표준시료별 평균값, 실내표준편차, 실험실간 표준편차, 반복성, 재현성 — 원문 표에 따름) A.9 방해(간섭) 니켈 합금에 몰리브덴이 존재하면 검량곡선에 의한 티타늄 값(A.8.1.2)이 몰리브덴 1.0%당 Ti로 약 0.001% 정도 과대 평가될 수 있다.