Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения галлия

УДК 669.715.001.4:006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ И

ДЕФОРМИРУЕМЫЕ

Методы определения галлия
Aluminium casting and wrought alloys.
Methods for determination of gallium

ОКСТУ 1709

Натрий хлористый по ГОСТ 4233.
Родамин С, раствор водный 5 г/дм3.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
Бутиловый эфир уксусной кислоты по ТУ 6—09—781 (бутилаце­тат) с обязательной перегонкой и использованием фракции с тем­пературой кипения (125 ± 1)°С.
Бензол по ГОСТ 5955.
Смесь бутилацетата и бензола 1:4 по объему.
Галлий металлический по ГОСТ 12797.
Стандартные растворы галлия.
Раствор А: 0,25 г галлия растворяют при нагревании в 30 см3 раствора соляной кислоты, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доливают до метки тем же раствором со­ляной кислоты.
1 см3 раствора А содержит 0,00025 г галлия.
Раствор Б: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вме­стимостью 1000 см3, доливают до метки раствором соляной кисло­ты и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0000025 г галлия.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы массой 0,25 г помещают в коническую кол­бу вместимостью 100 см3, приливают 20—30 см3 раствора соляной ■кислоты и растворяют при нагревании. Если проба содержит медь, то добавляют по каплям азотную кислоту до полного растворения пробы. Раствор выпаривают до влажных солей. В случае добав­ления азотной кислоты в колбу приливают 10 см3 раствора соля­ной кислоты и снова выпаривают раствор досуха. Эту операцию повторяют дважды. Растворяют соли в 10 см3 раствора соляной кислоты и переводят раствор в мерную колбу вместимостью 25 см3; колбу, в которой проводили растворение, обмывают 5—10 см3 то- то же раствора соляной кислоты и сливают его в ту же мерную колбу. Добавляют к раствору пробы 1 —1,5 см3 треххлористого ти тана до устойчивой фиолетовой окраски и доливают раствором со­ляной кислоты до метки. Раствор из колбы переносят в делитель­ную воронку вместимостью 100—150 см3, колбу ополаскивают из пипетки 10 см3 того же раствора соляной кислоты и сливают его :в делительную воронку.
2.3.2. К раствору в делительной воронке добавляют пипеткой или из бюретки 35 см3 бутилацетата и встряхивают раствор в те­чение 1 мин. Отделяют водную фазу и дважды промывают орга­ническую фазу (экстракт) 5 см3 раствора соляной кислоты, встря­хивая экстракт с раствором кислоты в течение 1 мин.
2.3.3. К экстракту добавляют 15 см3 воды и встряхивают в те­чение 1 мин. Водную фазу (реэкстракт) сливают в фарфоровую чашку вместимостью 50 см3 и повторяют реэкстракцию. Вторую
водную фазу сливают в ту же фарфоровую чашку, добавляют 0,1 г сухого хлористого натрия и выпаривают реэкстракты на водяной бане досуха. Содержимое чашки растворяют в 10 см3 раствора со­ляной кислоты и переводят раствор в мерную колбу вместимостью* 25 см3. Доливают раствор тем же раствором соляной кислоты до метки и перемешивают.
2.3.4. В пробирку с пробкой вместимостью 25—30 см3 отбира­ют аликвотную часть раствора согласно табл. 1, при необходимо­сти доливают пипеткой до 5 см3 раствора соляной кислоты, при­ливают 0,2 см3 треххлористого титана, 10 см3 смеси бутилацетата и бензола и 0,5 см3 раствора родамина С. Встряхивают содержи­мое пробирки в течение 2 мин. Отделяют органическую фазу (эк­стракт) в делительной воронке и фильтруют ее через маленький бумажный фильтр «белая лента» в кювету для измерения оптиче­ской плотности.
Таблица I

Масса навески пробы
Массовая доля галлия, %
части раствора, см3
в аликвотной части раствора, г
От 0,001 до 0,01 включ.
5,0
0,05
Св. 0,01 » 0,05 »
1,0
0,01
» 0,05 » 0,1 »
0,5
0,005

2.3.5. Оптическую плотность экстракта пробы измеряют сразу после экстракции при длине волны 564 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм. Раствором сравнения служит смесь бутилацетата и бензола.
2.3.6. Раствор контрольного опыта готовят по п. 2.3.1 со всеми используемыми в анализе реактивами. Среднюю оптическую плот­ность растворов двух контрольных опытов вычитают из оптической плотности раствора пробы. Массовую долю галлия рассчитывают по градуировочному графику.
2.3.7. Построение градуировочного графика
В девять конических колб вместимостью по 100 см3 помещают навески алюминия массой 0,25 г, растворяют по п. 2.3.1 и в семь колб отмеряют 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 см3 стандартного ра­створа Б, что соответствует 0,0000025; 0,000005; 0,00001; 0,000015; 0,00002; 0,000025; 0,00003 г галлия. Затем растворы выпаривают, растворяют соли в растворе соляной кислоты, экстрагируют гал­лий бутилацетатом по п. 2.3.2, реэкстрапируют галлий водой по п. 2.3.3, экстрагируют комплекс галлия с родамином С по п. 2.3.4 и измеряют оптическую плотность экстракта согласно п. 2.3.5.
В качестве контрольных растворов используют растворы, не со­держащие галлия.
По полученным значениям оптической плотности экстрактов и соответствующим им массам галлия строят градуировочный гра­фик.
2.4. Обработка результатов
'2.4.1. Массовую долю галлия (X) в процентах вычисляют по формуле
Х=— -100, (1)
где т — масса галлия в растворе пробы, найденная по градуиро­вочному графику, г;
гп\—-масса навески в аликвотной части раствора пробы, г.
2.4.1. Расхождения результатов не должны превышать значе­ний, приведенных в табл. 2.
Таблица 2
Массовая доля галлия, %
Абсолютное допускаемое расхождение, %

результатов парал­лельных определений
результатов анализа
От
0,001»
до
0,0020

ВКЛЮЧ.

0,0005
0,0006
Св.
0,0020
»
0,0050
»
0,0010
0,0015

0,005

0,010
»
0,002
0,003
>
0,010
>
0,020
>
0,003
0,004

0,020

0,050
>
0,005
0,006
>
0,050
»
0,080
>
0,008
0,010

0,080
»
0,100
»
0,010
0,015

3. АТОМНО АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЛЛИЯ

3.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте в при­сутствии пероксида водорода и последующем измерении атомной абсорбции галлия при длине волны 287,4 нм в пламени ацетилен- закись азота.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излуче­ния для галлия.
Ацетилен по ГОСТ 5457.
Закись азота медицинская.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, плотностью 1,19 г/см3, раство­ры 1 : 1, 1 : 99.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, плотностью 1,35—1,40 г/см3.
Смесь соляной и азотной кислот в соотношении 3:1.
Кислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см3.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773, раствор 100 г/дм3.
Никель хлористый по ГОСТ 4038, раствор 1 г/дм3.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
Раствор алюминия 20 г/дм3: 10 г алюминия помещают в стакан: вместимостью 500 см3, добавляют 50 см3 воды, а затем небольши­ми порциями 300 см3 раствора соляной кислоты (1:1) и раство­ряют при умеренном нагревании, добавляя 1 см3 раствора хлори­стого никеля. Раствор охлаждают до комнатной температуры, пе­реносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до- метки и перемешивают.
Галлий металлический по ГОСТ 12797.
Стандартные растворы галлия
Раствор А: 1 г металлического галлия помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, добавляют 30 см3 смеси соляной ш азотной кислот и растворяют при умеренном нагревании. Раствор- охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, добавляют 100 см3 раствора соляной кис­лоты (1 : 1), доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,001 г галлия.
Раствор Б: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вме­стимостью 100 см3, приливают 10 см3 раствора соляной кислоты (1 : 1), доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г галлия.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г помещают в коническую кол­бу вместимостью 250 см3, приливают приблизительно 10 см3 во­ды и затем небольшими порциями 25 см3 раствора соляной кис­лоты (1:1). Колбу накрывают часовым стеклом и нагревают до* полного растворения навески. Добавляют 3—5 капель пероксида водорода и кипятят раствор в течение 3 мин.
Часовое стекло и стенки колбы ополаскивают водой. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, добавляют 10 см3 раствора соляной кисло­ты (1:1), 10 см3 хлористого аммония, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3.2. При массовой доле кремния менее 1% раствор, если он: не прозрачен, фильтруют через сухой фильтр средней плотности («белая лента») в стакан, отбрасывая первые порции фильтрата.
3.3.3. При массовой доле кремния свыше 1 % после окончания растворения по п. 3.3.1 раствор фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в мерную колбу вместимостью 100 см3. Осадок на фильтре промывают 2—3 раза горячим раствором со­ляной кислоты (1:99) порциями по 10 см3 (основной фильтрат).
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают,, озоляют, не допуская воспламенения, и прокаливают при темпера­туре 500—600°С в течение 3 мин. После охлаждения к содержи­мому тигля добавляют четыре капли серной кислоты, 5 см3 фто­ристоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до получе­ния прозрачного раствора. Далее раствор упаривают досуха и после охлаждения остаток смачивают 2—3 см3 воды и растворяют в 2—3 см3 раствора соляной кислоты 1 : 1 при нагревании.
Раствор присоединяют к основному фильтрату в мерной колбе вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
3.3.4. Раствор контрольного опыта готовят согласно пп. 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3, используя вместо навески пробы навеску алюминия.
3.3.5. Построение градуировочных графиков
3.3.5.1. При массовой доле галлия от 0,05 до 0,1% в семь мер­ных колб вместимостью по 100 см3 приливают по 25 см3 раствора алюминия, в шесть из них отмеряют 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 см® стандартного раствора Б, что соответствует 0,00025; 0,0003; 0,00035; 0,0004; 0,00045; 0,0005 г галлия.
3.3.5.2. При массовой доле галлия от 0,1 до 1,0% в семь мерных колб вместимостью по 100 см3 приливают по 25 см3 раствора алю­миния, в шесть из них отмеряют 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стан­дартного раствора А, что соответствует 0,0005; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005 г галлия.
3.3.5.3. В растворы колб (по пп. 3.3.5.1, 3.3.5.2) добавляют п