Реферат: Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые. Метод определения суммы никеля и кобальта

.07122006.


http://mcportal.ru/docs/?content=item&item=505

НИКЕЛЬ, СПЛАВЫ НИКЕЛЕВЫЕ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММЫ НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА
ГОСТ 6689.3-92


Разработан и внесен Министерством металлургии СССР.
Разработчики: В.Н. Федоров, Б.П. Краснов, Ю.М. Лейбов, А.Н. Боганова, Н.А. Воробьева.
Утвержден и введен в действие Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 18.02.92 N 167.
Ссылочные нормативно-технические документы

----------------------------T-------------------------------------
Обозначение НТД, на который ¦      Номер пункта, подпункта,
        дана ссылка         ¦              раздела
----------------------------+-------------------------------------
ГОСТ 8.315-91               ¦4.3
ГОСТ 492-73                 ¦Вводная часть
ГОСТ 1277-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 3118-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 3760-79                ¦Разд. 2
ГОСТ 3769-78                ¦Разд. 2
ГОСТ 4139-75                ¦Разд. 2
ГОСТ 4204-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 4233-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 4328-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 4461-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 5828-77                ¦Разд. 2
ГОСТ 5841-74                ¦Разд. 2
ГОСТ 6563-75                ¦Разд. 2
ГОСТ 6689.1-92              ¦Разд. 1; 3.2.1; 3.2.2
ГОСТ 6689.2-92              ¦Вводная часть, 4.3
ГОСТ 6689.9-92              ¦Вводная часть, 4.3
ГОСТ 10484-78               ¦Разд. 2
ГОСТ 18300-87               ¦Разд. 2
ГОСТ 19241-80               ¦Вводная часть
ГОСТ 20478-75               ¦Разд. 2
ГОСТ 25086-87               ¦Разд. 1; 4.3

Настоящий стандарт устанавливает электрогравиметрический метод определения суммы никеля и кобальта (при массовой доле свыше 0,5%) в никелевых и медно-никелевых сплавах, кроме сплава хромель по ГОСТ 492 и ГОСТ 19241.
Метод основан на электролитическом осаждении никеля и кобальта из аммиачной среды в присутствии сернокислого аммония.
Допускается определение суммарной массовой доли никеля и кобальта сложением результатов раздельного определения никеля по ГОСТ 6689.2 и кобальта по ГОСТ 6689.9.

^ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 25086 с дополнением по разд. 1 ГОСТ 6689.1.

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ, РАСТВОРЫ

Электролизная установка постоянного тока.
Платиновые электроды по ГОСТ 6563.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 и разбавленная 1:1.
Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1 и 1:4.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 2 моль/дм3.
Смесь кислоты свежеприготовленной: готовят смешением трех частей концентрированной соляной кислоты с одной частью концентрированной азотной кислоты.
Аммиак водный по ГОСТ 3760 и разбавленный 1:1 и 1:50.
Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор 200 г/дм3.
Аммоний сернокислый по ГОСТ 3769.
Гидразин сернокислый по ГОСТ 5841, раствор 10 г/дм3.
Диметилглиоксим по ГОСТ 5828, спиртовой раствор 10 г/дм3.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233, насыщенный раствор.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, растворы 50, 100 г/дм3 и 2 моль/дм3.
Калий роданистый по ГОСТ 4139, раствор 10 г/дм3.
Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор 5 г/дм3.
Анионит АВ-17, АН-31 или ЭДЭ-10П.
2.1. Подготовка хроматографических колонок
50 г анионита помещают в стакан вместимостью 500 см3, заливают 400 см3 насыщенного раствора хлористого натрия и выдерживают в течение 24 ч при комнатной температуре. Раствор сливают и промывают анионит декантацией 2 моль/дм3 раствором соляной кислоты до удаления ионов железа (реакция с роданидом калия).
Анионит последовательно промывают раствором гидроокиси натрия 50 г/дм3, затем раствором 100 г/дм3 до полного удаления хлорид-ионов (реакция с азотнокислым серебром). Анионит промывают водой до слабощелочной реакции, затем обрабатывают тремя порциями 2 моль/дм3 соляной кислоты.
В нижнюю часть ионообменных колонок помещают стеклянную вату слоем 3 - 5 мм и заполняют колонки анионитом на высоту 30 - 32 см и заливают 2 моль/дм3 соляной кислотой, при этом тщательно следят, чтобы пузырьки воздуха не задерживались между зернами анионита. Перед пропусканием раствора через анионит слой соляной кислоты над анионитом должен быть 1 - 2 см.
По окончании хроматографического разделения анионит регенерируют, пропуская через колонку воду до слабощелочной реакции промывных вод, затем 100 см3 2 моль/дм3 соляной кислоты.

^ 3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. Для сплавов, содержащих менее 0,05% меди
3.1.1. Для сплавов, содержащих менее 0,1% кремния
Навеску сплава 1 г помещают в стакан вместимостью 300 см3, добавляют 15 см3 азотной кислоты (1:1), накрывают часовым стеклом, стеклянной или пластиковой пластинкой и растворяют при нагревании. После растворения сплава часовое стекло или пластинку и стенки стакана ополаскивают водой, добавляют 10 см3 серной кислоты (1:1) и упаривают до обильного выделения дыма серной кислоты.
Остаток охлаждают и растворяют в 100 см3 воды при нагревании.
Для сплавов, содержащих марганец свыше 1%, в раствор добавляют 20 см3 раствора надсернокислого аммония. Раствор нагревают до кипения и слабо кипятят в течение 15 - 20 мин до полного разрушения избытка надсернокислого аммония (до прекращения выделения пузырьков кислорода).
В охлажденный раствор прибавляют аммиак до полного перехода никеля в растворимый аммиачный комплекс. В случае выделения осадка гидроокиси алюминия, железа и марганца раствор с осадком нагревают до 60 - 70 °С и выдерживают при этой температуре около 30 мин. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности и промывают стакан и фильтр с осадком 3 - 4 раза горячим аммиаком (1:50). Фильтрат сохраняют. Осадок растворяют в 10 см3 горячей серной кислоты (1:4). Фильтр тщательно промывают горячей водой, собирая раствор и промывную воду в стакан, в котором проводилось осаждение, и вновь осаждают гидроокиси алюминия, железа и марганца аммиаком. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности и тщательно промывают горячим раствором аммиака (1:50) до отрицательной реакции на никель (реакция с диметилглиоксимом, см. ниже). Оба фильтрата объединяют и упаривают до объема 120 см3.
Аммиачный раствор или фильтрат нагревают до 60 - 70 °С, прибавляют 25 см3 аммиака (1:1) и 3 г сернокислого аммония.
Погружают электроды в раствор и проводят электролиз при токе 2 - 3 А и перемешивании. Стакан с электролитом накрывают двумя половинками часового стекла, стеклянной или пластиковой пластинкой с прорезями для электродов и мешалки. Во время электролиза рекомендуется добавить в электролит небольшими порциями 0,5 - 1,5 см3 раствора сернокислого гидразина.
После обесцвечивания раствора электролиз продолжают 10 мин и затем контролируют полноту выделения никеля. Для этого в фарфоровую чашку отбирают несколько капель электролита, прибавляют несколько капель раствора диметилглиоксима и нагревают до удаления избытка аммиака. Если при этом не образуется красный осадок или раствор не окрашивается в розовый цвет, то электролиз считается законченным. Не выключая тока, электроды ополаскивают водой и промывают катод последовательно в трех стаканах с водой, а затем, выключив ток, промывают катод в стакане с 200 см3 этилового спирта. Одна порция спирта может быть использована для промывки не более 20 электродов. Катод высушивают при 105 °С до постоянной массы и взвешивают.
3.1.2. Для сплавов, содержащих более 0,1% кремния
Навеску сплава массой 1 г помещают в платиновую чашку, добавляют 10 см3 концентрированной азотной кислоты, 2 - 3 см3 фтористоводородной кислоты, накрывают крышкой из платины или фторопласта и растворяют при нагревании. После растворения сплава крышку и стенки чашки ополаскивают водой, добавляют 10 см3 серной кислоты (1:1) и упаривают до обильного выделения белого дыма серной кислоты. Охлажденный остаток растворяют в 100 см3 воды при нагревании, переносят в стакан вместимостью 300 см3 и далее поступают, как указано в п. 3.1.1.
3.2. Для сплавов, содержащих более 0,05% меди
3.2.1. Для сплавов, содержащих менее 0,1% кремния
Навеску сплава массой 2 г при массовой доле суммы никеля и кобальта менее 10% и 1 г при массовой доле более 10% помещают в стакан вместимостью 300 см3, добавляют 30 или 15 см3 азотной кислоты (1:1), накрывают стакан часовым стеклом, стеклянной или пластиковой пластинкой и растворяют при нагревании. После растворения пробы ополаскивают часовое стекло или пластинку и стенки стакана водой и кипятят раствор до удаления оксидов азота. Раствор разбавляют водой до 150 см3, добавляют 7 см3 серной кислоты (1:4) и выделяют медь электролизом по ГОСТ 6689.1.
В электролит после отделения меди добавляют 10 см3 серной кислоты (1:1) и упаривают до обильного выделения белого дыма серной кислоты и далее поступают, как указано в п. 3.1.1.
3.2.2. Для сплавов, содержащих более 0,1% кремния
Навеску сплава массой 1 г помещают в платиновую чашку, добавляют 10 см3 концентрированной азотной кислоты, 2 - 3 см3 фтористоводородной кислоты, накрывают крышкой из платины или фторопласта и растворяют при нагревании. После растворения сплава крышку и стенки чашки ополаскивают водой, добавляют 10 см3 серной кислоты (1:1) и упаривают до обильного выделения белого дыма серной кислоты. Остаток охлаждают и растворяют в воде при нагревании. Раствор переносят в стакан вместимостью 300 см3, разбавляют водой до 150 см3, прибавляют 15 см3 прокипяченной азотной кислоты (1:1) и выделяют медь электролизом по ГОСТ 6689.1.
Электролит после отделения меди упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты и далее поступают, как указано в п. 3.1.1.
3.3. Для сплава нейзильбер
Навеску сплава массой 1 г помещают в стакан вместимостью 300 см3, добавляют 20 см3 смеси кислот, накрывают часовым стеклом, стеклянной или пластиковой пластинкой и растворяют при нагревании.
Раствор выпаривают досуха. К остатку добавляют 10 см3 концентрированной соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. Эту операцию повторяют еще 3 раза до полного удаления азотной кислоты.
Охлажденный сухой остаток растворяют в 50 см3 соляной кислоты 2 моль/дм3 при нагревании.
Раствор охлаждают и пропускают через свежеприготовленную хроматографическую колонку со скоростью 5 см3/мин для выделения никеля и кобальта. Колонку и стакан промывают 2 моль/дм3 соляной кислоты до отрицательной реакции элюата на никель (проба с диметилглиоксимом). В элюат добавляют 10 см3 серной кислоты (1:1) и раствор упаривают до обильного выделения белого дыма серной кислоты. Остаток охлаждают, растворяют в воде при нагревании, разбавляют водой до 150 см3, прибавляют 15 см3 прокипяченной азотной кислоты (1:1) и далее поступают, как указано в п. 3.2.2.

^ 4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Массовую долю суммы никеля и кобальта () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса катода с выделившимся осадком никеля и кобальта;
- масса катода, г;
- масса навески, г.
4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых расхождений, приведенных в таблице.

-------------------------T----------------------------------------
  Массовая доля никеля   ¦       Допускаемые расхождения, %
      и кобальта, %      +------------------T---------------------
                         ¦         d        ¦          D
-------------------------+------------------+---------------------
От  0,5  до 1,0 включ.   ¦0,04              ¦0,06
Св. 1,0  до 3,0  "       ¦0,05              ¦0,07
"   3,0  "  5,0  "       ¦0,06              ¦0,08
"   5,0  "  7,0  "       ¦0,07              ¦0,1
"   7,0  "  9,0  "       ¦0,08              ¦0,1
"   9,0  "  11,0 "       ¦0,10              ¦0,1
"   11,0 "  18,0 "       ¦0,13              ¦0,2
"   18,0 "  35,0 "       ¦0,2               ¦0,3
"   35,0 "  55,0 "       ¦0,3               ¦0,4
"   55,0 "  75,0 "       ¦0,4               ¦0,5
"   75,0                 ¦0,5               ¦0,7

4.3. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам (ГСО) или по отраслевым стандартным образцам (ОСО) или по стандартным образцам предприятия (СОП) никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, утвержденным по ГОСТ 8.315, в соответствии с ГОСТ 25086.