ГОСТ 11739.4-90

ГОСТ 11739.4−90　鋳造用および加工用アルミニウム合金 — ビスマスの測定方法

ГОСТ 11739.4−90 グループ В59 ソビエト連邦国立規格 アルミニウム鋳造用および加工用合金 ビスマスの測定方法 Aluminium casting and wrought alloys. Methods for determination of bismuth ОКСТУ 1709 有効期間：1991.07.01〜1996.07.01* ________________________________ * 有効期間の制限は、州間標準化・計量・認証評議会議事録 No.5−94 により解除された（ИУС No.11/12、1994年）。— データベース作成者注。 情報事項 1. 本規格はソ連航空工業省が作成・提出した。 作成者: В.Г. Давыдов（工学博士）、В.А. Мошкин（工学博士号候補）、Г.И. Фридман（工学博士号候補）、Л.А. Тенякова、М.Н. Горлова（化学博士号候補）、О.Л. Скорская（化学博士号候補）、Л.В. Антоненко 2. 承認・施行：ソ連国家製品品質管理・標準委員会の決議（1990.06.28）N1961 3. 置換：ГОСТ 11739.4−78 4. 見直し周期：5年 5. 参照される規格・技術文書（主な参照箇所を示す）: ГОСТ 3118−77（3.2）、ГОСТ 4038−79（3.2）、ГОСТ 4204−77（2.2，3.2）、ГОСТ 4232−74（2.2）、ГОСТ 4461−77（2.2，3.2）、ГОСТ 5457−75（3.2）、ГОСТ 6344−73（2.2）、ГОСТ 10484−78（3.2）、ГОСТ 10928−75（2.2，3.2）、ГОСТ 10929−76（3.2）、ГОСТ 11069−74（3.2）、ГОСТ 25086−87（1.1） 本規格は、ビスマスの定量についてフォトメトリック法（質量分率 0.005〜0.8% の範囲）および原子吸光法（質量分率 0.05〜1.0% の範囲）を規定する。 1. 一般要求事項 1.1. 分析方法の一般要求事項は ГОСТ 25086 に従う（ただし補足あり）。 1.1.1. 分析結果は、2回の平行測定の算術平均値を採用する。 2. フォトメトリック（光度）法によるビスマスの測定 2.1. 方法の要旨 試料を硫酸・硝酸混酸または水酸化ナトリウム溶液で溶解し、ヨウ化カリウムとビスマスが形成する橙黄色の錯体を生成させ、波長465 nm で溶液の光学濃度を測定することに基づく。 2.2. 装置、試薬および溶液 - 分光光度計または比色計。 - 硫酸（ГОСТ 4204）、密度 1.84 g/cm³、および希釈溶液 1:3。 - 硝酸（ГОСТ 4461）、密度 1.35−1.40 g/cm³、および希釈溶液 1:1。 - 水酸化ナトリウム（ГОСТ 4328）、溶液 400 g/dm³。溶液はポリエチレン容器で調製・保存する。 - 亜硝酸ナトリウム（ГОСТ 4197）、溶液 20 g/dm³。 - 酸混合液 N1: 100 cm³ の水に少量ずつ撹拌しながら 200 cm³ の硫酸を慎重に加え冷却し、さらに 200 cm³ の硝酸を加えて混合する。 - 酸混合液 N2: 400 cm³ の硫酸溶液に 50 cm³ の硝酸を加える。 - 酸混合液 N3: 400 cm³ の硫酸溶液に 50 cm³ の硝酸を加える。使用前に約 80°C まで加温し、さらに亜硝酸ナトリウム溶液 2 cm³ を加える。 - 塩化第二鉄（フリークリー）（ГОСТ 4147）、溶液 10 g/dm³（塩化鉄溶液）。 - ヨウ化カリウム（ГОСТ 4232）、新しく調製した溶液 200 g/dm³。 - チオ尿素（ТИОМочевина）（ГОСТ 6344）、溶液 100 g/dm³。 - ビスマス（ГОСТ 10928） 品位 ВИ0000 または ВИ000。 （注：ロシア連邦では ГОСТ 10928−90 が適用される。データベース作成者注） 標準ビスマス溶液：0.1 g のビスマスを 100 cm³ ビーカーに入れ、30 cm³ の硝酸溶液を加えて時計皿で覆い、穏やかに加熱して溶解する。溶解後、室温まで冷却し、1000 cm³ メスフラスコに移し、水で目盛りまで希釈して混合する。1 cm³ のこの溶液は 0.0001 g のビスマスを含む。 - アルミニウム（ГОСТ 11069） 品位 A999。 （注：ロシア連邦では ГОСТ 11069−2001 が適用される） - 吸着剤（マセラート紙）：100 g の粉砕したろ紙（「赤帯」）を 500 cm³ ビーカーに入れ、300 cm³ の熱湯を加えて攪拌し均一になるまで混ぜる。 2.3. 分析の実施 2.3.1. 表1 に従い所定質量の試料を秤量し、次のいずれかの方法で溶解する。 表1（抜粋） - 質量分率ビスマス (%): 0.005〜0.02 含む — 秤量 1 g、アリコートは全溶液、硫酸溶液量：無し、キュベット厚さ 50 mm - 0.02超〜0.08 — 秤量 0.5 g、アリコートは全溶液、硫酸溶液量：無し、キュベット 30 mm - 0.08超〜0.4 — 秤量 0.5 g、アリコート 20 cm³、硫酸 20 cm³、キュベット 30 mm - 0.4超〜0.8 — 秤量 0.25 g、アリコート 20 cm³、硫酸 20 cm³、キュベット 30 mm 2.3.1.1. ケイ素質量分率が 0.5% 未満の場合 秤量した試料を容量 250 cm³ の円錐フラスコに入れ、混酸 N1 を 25 cm³ 加える。激しい反応が収まったら完全溶解するまで加熱し、30 cm³ の水を加え 1−2 分間沸騰させる。溶液が透明でない場合は、中等度濾紙（「白帯」）と吸着剤を用いて 100 cm³ メスフラスコへろ過し、ろ過時にフラスコを洗い、フィルターを 2−3 回に分けて熱水で洗浄し（各 10 cm³ ずつ）ろ液の体積が 80 cm³ を超えないようにし、室温まで冷却する。 ビスマス質量分率が 0.08% 未満のときは、全溶液を 100 cm³ メスフラスコに移して光度測定を行う。0.08% を超える場合は溶液を水で目盛りまで希釈し、次の 2.3.2 に進む。 2.3.1.2. ケイ素質量分率が 0.5% を超える場合 秤量試料をフッ素樹脂（フッ素プラスチック）またはガラス炭素製の 200 cm³ ビーカーに入れ、塩化鉄溶液を 1 cm³ 加える（試料中の塩化鉄相当分が 0.2% 未満の場合）。続いて 5−7 cm³ の水を加え、冷却を続けながら少量ずつ水酸化ナトリウム溶液を 50 cm³ 加える。激しい反応が収まったら加熱して試料を完全に溶解させ、穏やかに加熱して 15−20 cm³ まで蒸発濃縮する。灰色の濁りが残ればケイ素未溶解の徴候なので透明になるまで加熱を続ける。冷却後に 180−200 cm³ の水を慎重に加えて塩類を溶解する。溶液を中等度濾紙（「白帯」）と吸着剤でろ過し、ろ紙上の残渣を 8−10 回熱水で洗浄し（各回 20 cm³ ずつ）、洗浄液を同じビーカーに集める。ろ液と洗浄液を 70−80 cm³ まで濃縮し、室温に冷却して 100 cm³ メスフラスコへ移す。 ビスマス質量分率が 0.08% 未満のときは全秤量分の溶液を 100 cm³ メスフラスコに移して測定する。0.08% を超える場合は水で目盛りまで希釈し混合する。 2.3.2. 試料溶液または表1 のアリコート（100 cm³ メスフラスコ）に、表1 の硫酸溶液、チオ尿素溶液 5 cm³、ヨウ化カリウム溶液 10 cm³ を加え、水で目盛りまで希釈して混合する。 2.3.3. 光学濃度は、添加後 20 分で波長 465 nm において、表1 に従った厚さのキュベットで測定する。比較溶液は、2.3.1.1 または 2.3.1.2 と 2.3.2 に従って全ての試薬を用いて用意する対照実験用溶液とする。ビスマスの質量分率は校正曲線から求める。 2.3.4. 校正曲線の作成 2.3.4.1. ケイ素質量分率が 0.5% 未満の場合、100 cm³ 容量のメスフラスコ6本（合計7本用意）のうち6本に標準ビスマス溶液をそれぞれ 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 cm³ 取り（それぞれ 0.00005、0.0001、0.0002、0.0003、0.0004、0.0005 g のビスマスに相当）、各々に 30 cm³ の硫酸溶液を加え、続いて 2.3.2、2.3.3 に従って処理する。 2.3.4.2. ケイ素質量分率が 0.5% を超える場合、200 cm³ 容量のフッ素樹脂またはガラス炭素製ビーカー7個にそれぞれアルミニウムの秤量を 0.5 g 入れ、うち6個には標準ビスマス溶液を 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 cm³ 加える（上記と同等のビスマス量）。その後 2.3.1.2 に従って処理し、100 cm³ メスフラスコ内の全秤量分の溶液で 2.3.2 および 2.3.3 に従って光度測定を行う。比較溶液はビスマスを含まない溶液とする。得られた光学濃度と対応するビスマス質量から校正曲線を作成する。 2.4. 結果の処理 2.4.1. ビスマスの質量分率 w（%）は次式で計算する： w = (m_B / m_sample) × 100 ・・・ (1) ここで m_B は校正曲線から求めた試料溶液中のビスマス質量（g）、m_sample は秤量した試料の質量、またはアリコート中の試料質量（g）である。 2.4.2. 結果のばらつきは表2 に示す許容差を超えてはならない。 表2（抜粋） - ビスマス質量分率 0.005〜0.015%：平行測定の絶対許容差 0.002%、分析結果の許容差 0.003% - 0.015超〜0.040%：0.004%、0.006% - 0.040超〜0.080%：0.008%、0.010% - 0.080超〜0.20%：0.01%、0.02% - 0.20超〜0.40%：0.02%、0.04% - 0.40超〜0.80%：0.04%、0.06% 3. 原子吸光法によるビスマスの測定 3.1. 方法の要旨 試料を塩酸中で過酸化水素存在下に溶解し、その後アセチレン−空気炎中で波長 223.1 nm におけるビスマスの原子吸光を測定することに基づく。 3.2. 装置、試薬および溶液 - ビスマス用の光源を備えた原子吸光分光光度計。 - アセチレン（ГОСТ 5457）。 - 塩酸（ГОСТ 3118）、密度 1.19 g/cm³、溶液 1:1 および 1:99。 - 硝酸（ГОСТ 4461）、密度 1.35−1.40 g/cm³、溶液 1:3。 - 硫酸（ГОСТ 4204）、密度 1.84 g/cm³。 - フッ化水素酸（ГОСТ 10484）。 - 過酸化水素（ГОСТ 10929）。 - 塩化ニッケル（ГОСТ 4038）、溶液 1 g/dm³。 - アルミニウム（ГОСТ 11069） 品位 A999（ビスマス質量分率 < 0.001%）。 アルミニウム溶液 20 g/dm³ の調製：10 g のアルミニウムを 500 cm³ ビーカーに入れ 50 cm³ の水を加え、次いで 300 cm³ の塩酸（1:1）を少量ずつ加えながら穏やかに加熱して溶解し、塩化ニッケル溶液 1 cm³ を加える。冷却後 500 cm³ メスフラスコに移して水で目盛りまで希釈する。 ビスマス（ГОСТ 10928） 品位 ВИ0000 または ВИ000。 標準ビスマス溶液 - 溶液 A: 0.5 g のビスマスを 300 cm³ ビーカーに入れ、100 cm³ の硝酸を加えて穏やかに溶解する。発生する窒素酸化物を除去するために沸騰させ、冷却後 500 cm³ メスフラスコに移して水で目盛りまで希釈する。1 cm³ の溶液 A は 0.001 g のビスマスを含む。 - 溶液 B: 溶液 A 50 cm³ を 100 cm³ メスフラスコに移し、硝酸溶液 5 cm³ を加え、水で目盛りまで希釈する。1 cm³ の溶液 B は 0.0005 g のビスマスを含む。 - 溶液 C: 溶液 A 10 cm³ を 100 cm³ メスフラスコに移し、硝酸溶液 5 cm³ を加え、水で目盛りまで希釈して使用直前に調製する。1 cm³ の溶液 C は 0.0001 g のビスマスを含む。 3.3. 分析の実施 3.3.1. 0.5 g の試料を 250 cm³ 円錐フラスコに入れ、約 10 cm³ の水を加え、ついで 25 cm³ の塩酸（1:1）を少量ずつ加える。フラスコを時計皿で覆い、試料が完全に溶解するまで加熱し、過酸化水素を 3−5 滴加えて 3 分間沸騰させる。時計皿とフラスコ壁を水で洗い流し、冷却後 100 cm³ メスフラスコに移して水で目盛りまで希釈し混合する。 3.3.2. ケイ素質量分率が 1% 未満の場合、溶液が透明でなければ中等度濾紙（「白帯」）の乾いたフィルターでビーカーに濾過し、最初に出るろ液は捨てる。 3.3.3. ケイ素質量分率が 1% を超える場合、3.3.1 のあと中等度濾紙（「白帯」）で 100 cm³ メスフラスコへろ過する。フィルター上の残渣は塩酸 1:99 の熱溶液（各 10 cm³ ずつ）で 3−4 回洗浄する（これは主ろ液）。フィルターと残渣は白金るつぼに入れて乾燥し、焼却（発火しないよう注意）した後 500−600°C で 3 分間焼成する。冷却後、硫酸を数滴加え、フッ化水素酸 5 cm³ を加え、さらに少量ずつ硝酸を加えて透明溶液とする。溶液をほぼ乾燥するまで蒸発させ、冷却後に 2−3 cm³ の水で湿らせ、加熱して 2−3 cm³ の塩酸（1:1）で溶解する。この溶液を主ろ液に加えて 100 cm³ メスフラスコへ入れ、目盛りまで水で希釈して混合する。 3.3.4. 対照（ブランク）溶液は 3.3.1、3.3.2 または 3.3.3 に従って試料の代わりにアルミニウム秤量を用いて調製する。 3.3.5. 校正曲線の作成 3.3.5.1. ビスマス質量分率 0.05〜0.10% の範囲では、100 cm³ メスフラスコを7本用意し各フラスコに 25 cm³ のアルミニウム溶液を加える。6本には標準溶液 C をそれぞれ 2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 cm³ 取り（それぞれ 0.00025、0.0003、0.00035、0.0004、0.00045、0.0005 g のビスマスに相当）処理する。 3.3.5.2. ビスマス質量分率 0.1〜0.5% の範囲では、100 cm³ メスフラスコ 6 本に各々 25 cm³ のアルミニウム溶液を加え、うち5本に標準溶液 B をそれぞれ 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 cm³ （それぞれ 0.0005、0.001、0.0015、0.002、0.0025 g のビスマス）取り処理する。 3.3.5.3. ビスマス質量分率 0.5〜1.0% の範囲では、100 cm³ メスフラスコ 7 本に各々 25 cm³ のアルミニウム溶液を加え、6本に標準溶液 A をそれぞれ 2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 cm³（それぞれ 0.0025、0.003、0.0035、0.004、0.0045、0.005 g のビスマス）取り処理する。 3.3.6. 3.3.5 の各溶液を水で目盛りまで希釈し混合する。 3.3.7. 試料溶液、対照溶液および校正用溶液をアセチレン−空気炎で噴霧し、波長 223.1 nm におけるビスマスの原子吸光を測定する。得られた吸光度と対応するビスマス濃度から校正曲線を作成し、試料溶液および対照溶液のビスマス質量濃度を校正曲線で求める。 3.4. 結果の処理 3.4.1. ビスマスの質量分率 w（%）は次式で計算する： w = [(c_sample − c_blank) × V / m] × 100 ・・・ (2) ここで - c_sample は校正曲線から求めた試料溶液中のビスマス質量濃度（g/cm³）、 - c_blank は校正曲線から求めた対照溶液中のビスマス質量濃度（g/cm³）、 - V は試料溶液の体積（cm³）、 - m は秤量した試料の質量（g）である。 3.4.2. 結果のばらつきは表3 に示す許容差を超えてはならない。 表3（抜粋） - ビスマス質量分率 0.050〜0.100%：平行測定の絶対許容差 0.010%、分析結果の許容差 0.015% - 0.100超〜0.250%：0.015%、0.020% - 0.25超〜0.50%：0.03%、0.04% - 0.50超〜1.00%：0.05%、0.06% （以上）