国家規格 GOST 18317-94

ГОСТ 18317–94 金属粉末. 水分の測定方法

ГОСТ 18317−94

グループ В59

国際国家規格

金属粉末

水分の測定方法

Metallic powders. Methods for determination of water

ОКС 77.120*
ОКСТУ 1790

____________________
* 「国家規格」索引（2008年）では ОКС 77.160. — データベース作成者注。

施行日 1997−01−01

序文

1 作成： ウクライナ国立科学アカデミー（НАН України）I. N. フランツェヴィチ記念材料科学問題研究所（ТК 150「粉末冶金」）

提出： ウクライナ国家標準・計量・認証委員会

2 採択： 国家間規格・計量・認証評議会（議事録 N 6、1994年10月21日）

採択に賛成した国：

3 ロシア連邦標準・計量・認証委員会の決議（1996年6月19日 N 401）により、国際国家規格 ГОСТ 18317–94 は1997年1月1日付でロシア連邦の国家規格として直接施行された。

4 置換： ГОСТ 18317–73

1 適用範囲

本規格は、粉末冶金に用いられる金属粉末中の水分を、滴定法（質量分率0.02〜2.0%の範囲）および揮発・重量法（質量分率0.1〜5.0%の範囲）によって測定する方法を規定する。

これらの方法は、分析用試料中の成分の質量分率の測定と併用して単独に、あるいは同時に適用し、得られた値から絶対乾燥粉末中の質量分率を算出する。

本規格は、加熱（105〜110 °C）して不活性ガスで水分を引き抜く際に、110 °Cまで加熱すると不活性雰囲気中で水と反応する、または分解して水を生じるような有機物が表面に付着している金属粉末には適用しない。

本規格は認証目的に適用できる。

2 引用規格

本規格では以下の規格への参照を使用している：

ГОСТ 450−77 塩化カルシウム（工業用）. 技術条件

ГОСТ 804−93 一次マグネシウム（インゴット）. 技術条件

ГОСТ 1770−74 容量計量用ガラス器具. シリンダー、メス、フラスコ、試験管. 技術条件

ГОСТ 2222−78 メタノール-試薬（毒物扱い）. 技術条件

ГОСТ 4159−79 ヨウ素. 技術条件

ГОСТ 4204−77 硫酸. 技術条件

ГОСТ 5955−75 ベンゼン. 技術条件

ГОСТ 6709−72 蒸留水. 技術条件

ГОСТ 6995−77 メタノール-試薬. 技術条件

ГОСТ 7995−80 ガラス製接続コック. 技術条件

ГОСТ 8984−75 シリカゲル-指示薬入り. 技術条件

ГОСТ 9932−75 ガラス製ラボ用リオメーター. 技術条件

ГОСТ 13647−78 ピリジン. 技術条件

ГОСТ 23148−78* 金属粉末. 試料の採取および前処理方法
________________
* ロシア連邦の領域では ГОСТ 23148–98 が適用される。以降同様。 — データベース作成者注。

ГОСТ 23932−90 ガラス製実験器具および装置. 一般技術条件

ГОСТ 25336−82 ガラス製実験器具および装置. 種類、主要パラメーターおよび寸法

3 滴定法による水分の測定

3.1 方法の原理

本法は、105〜110 °Cで予め乾燥させた粉末から不活性ガスで吹き飛ばして得た水分が、フィッシャー試薬と反応し、電極式滴定により定量されることを基本とする。

3.2 器具、器具類および試薬

フィッシャー試薬による電極式滴定で水分の質量分率を測定するための装置（図1）。

図1

装置は次の要素から成る：

ガラス製ラボ用リオメーター 1（ГОСТ 9932に準拠）;

ガス洗浄用の二つの洗浄瓶 2（ГОСТ 25336に準拠）、濃硫酸（ГОСТ 4204）で満たす;

前もって200 °C以上で焼成した活性炭を詰めた吸着器 3;

指示薬入りシリカゲルを充填した螺旋状トラップ 4（ГОСТ 8984に準拠）;

三方コック 5（ГОСТ 7995に準拠）で、二つの位置を持つ：

A  —  — 不活性ガスの流れが石英管 6 に向けられる;

В — 流入する不活性ガスは石英管を経ずに直接滴定容器に送られる。 石英管6（長さ400 mm、内径30 mm以上）にはニッケル製ボート7を入れる。 ニクロム加熱体8を備え、300 °Cまでの温度に耐える管状炉。 三方コック9（以下の2位置をもつ）： - A — 不活性ガス流は滴定容器へ向けられる。 - B — 不活性ガス流は大気へ放出される。 滴定用容器10（容量300〜400 cm3、図2参照）。 滴定の進行を監視するための電気回路11。 微量ビュレット12（ГОСТ 1770に規定のタイプ II、容量25 cm3）。大気中の水分から保護するために、ГОСТ 25336に規定の塩化カルシウム管13が取り付けられている。 フッシャー試薬を入れたフラスコ14（容量2000 cm3）。 着色・乾燥したシリカゲルで満たした U字管15（ГОСТ 25336）。 ガス洗浄用フラスコ16（ГОСТ 25336）と、ГОСТ 4204に準拠した濃硫酸。 ゴム球17。 滴定容器（図2）は以下の要素で構成される： - 容量300–400 cm3のガラス球1； - 液抜きコック8； - 不活性ガスの出入口用の管2（球に封入されている）； - A29型のすり合わせ継手3（乾燥管4付き、またはすり合わせ栓付き）； - 栓5（その開口部に、必要な長さに引き伸ばした毛細管6を備えたすり合わせアダプタを差し込む）．アダプタにはГОСТ 1770に規定のタイプ II の微量ビュレットの吐出管を接続する； - 白金電極7。電極は滴定容器の開口部にすり合わせされたガラス管に封入される。電極は容器底近くに位置しなければならない； - 滴定の指示用電気回路9：1.5 Vの電池、2000Ωおよび7000Ωの2つの抵抗器、スイッチ、及び全指針偏差が100 mA以下の電流で起こる感度を持つガルバノメータで構成される。 （図2） 滴定容器内の溶液容量は少なくとも60 cm3であること。溶液は白金電極を完全に覆うこと。 滴定容器の構造は、コック8を介した液の円滑な排出を妨げないようになっていなければならない。 容量フラスコ（ГОСТ 1770）容量50および100 cm3。 ピペット（ГОСТ 1770）タイプ I、容量5および10 cm3。 ガラスドロッパー（ГОСТ 25336）タイプ II。 一次マグネシウム（鋳塊、ГОСТ 804）、等級 Mg96。 メタノール（ГОСТ 6995 または ГОСТ 2222 に準拠）、乾燥・A.1 に従って蒸留済み。 フィッシャー試薬（A.3 に従って調製）。 硫酸（ГОСТ 4204）、濃硫酸。 活性炭。 ピリジン（ГОСТ 13647）、分析用、乾燥・A.2 に従って蒸留済み。 塩化カルシウム（溶融品、ГОСТ 450）、新たに焼成したもの。 ベンゼン（ГОСТ 5955）、分析用。 ヨウ素（ГОСТ 4159）、純品。 イザチン、分析用。 指示薬付シリカゲル（ГОСТ 8984）。 蒸留水（ГОСТ 6709）。 3.3 採取 3.3.1 試験用試料は ГОСТ 23148 に従って採取・調製する。試験用試料量は少なくとも200 gとする。粉末中の推定水分質量分率に応じた試験用秤量質量は表1の要件に従う。 表1 - 粉末中の推定水分質量分率, % — 秤量質量, g, 最低 - 0.02 から 0.2 まで — 50.0 g - ＞0.2 から 0.5 まで — 20.0 g - ＞0.5 から 1.0 まで — 10.0 g - ＞1.0 ･･･ （以下、原文の続きに従う） « 2,0
5,0

3.3.2 粉末は納入状態、すなわち空気乾燥状態で試験する。粉末を空気中で前もって乾燥してもよい。

3.3.3 試料の秤量質量は誤差0.0002 g以下で求める。

3.3.4 試験は少なくとも2回の秤量で行う。

3.4 分析の準備

3.4.1 図1に示す配管図に従って、金属粉末中の水分の電気機械的滴定用装置を組み立てる。装置の連結部にはポリエチレン製のホース、または予め乾燥させた半真空ホースを用いる。バルブや摺合せ面の潤滑にはシリコーン潤滑剤を使用する。クォーツ管6には、予め乾燥させ、質量の誤差が0.0002 g以下で秤量したニッケル製ボートに所定量の金属粉末を入れて収める。滴定容器10には白金電極を封入したガラス管を入れ、図2に示すように電気回路を組む。容器の中央の孔には毛細管付アダプタを挿入し、これに塩化カルシウム管13付きのマイクロビューレット12を接続する。容器14には、付属書Aに記載の方法で調製したフィッシャー試薬を注ぐ。

3.4.2 マイクロビューレットを、ゴム球を介して濃硫酸でガスを洗浄するフラスコ16および予め着色・焼成したシリカゲルを充填した管を通した乾燥空気を用いてフィッシャー試薬で満たす。

3.4.3 装置の電気回路を点検する。図2のようにガルバノメータが滴定容器の回路に直列に入る場合もあれば、シャント接続される場合もある。前者では滴定終了時にガルバノメータは終点で「0」を示し、後者では滴定中に指針が一方向に偏る。電極を短絡させるため電極端子に金属片を近づける。電極が短絡したとき、指針は目盛りいっぱいに振れること。

3.4.4 フィッシャー試薬の水当量（トータル力価）を設定する。これには、乾いた滴定容器の孔3（図2参照）からピペットで白金電極が完全に被覆されるまで少なくとも60 cm³のメタノールを入れる。バルブ5を位置Bにして不活性ガスの流れを乾燥系に通し、直接滴定容器へ送り込む。装置の吹掃は5〜7分間行う。電気回路を作動させ、メタノール中の水をフィッシャー試薬で滴定する。滴定開始時はフィッシャー試薬を1滴/秒の速度で滴下する。このときガルバノメータの指針はほとんど零点から外れない。指針が大きく振れ始めたら試薬の供給を1滴/5秒に遅くし、当量点に近づいたら1滴/10秒の速度にする。

滴定はガルバノメータの指針が30〜60秒間安定した位置に定まるまで行う。1〜2滴のフィッシャー試薬を加えても指針の位置が変化しないことが滴定の終了を示す。脱水済みメタノールの滴定に消費された試薬量は計算に含めない。

次に、金属粉末から水を追い出すために使用する不活性ガスの乾燥状態の完全性を確認する。このため滴定容器に1時間ガスを通し続ける。ガルバノメータの指針がメタノールの滴定で得られた位置からずれる場合は、不活性ガス中の水をフィッシャー試薬で再滴定し、ガルバノメータの安定した位置が得られるまで行う。ガス中に含まれる水を滴定するのに消費したフィッシャー試薬量を求める。実験はもう一度繰り返し、再び1時間滴定容器に不活性ガスを吹き込む。もしガス中の水が1時間の吹掃当たり0.002%以上であれば、それは金属粉末中の水の計算に考慮しなければならない。次に滴定力価を設定するため、乾燥させた混合物に孔3（図2参照）を通して容量滴下器で約10 mgの蒸留水を一滴入れる。滴下器を抜き、すり合わせの孔を栓で閉じる。滴下器は液滴を採取する前後で質量を誤差0.0002 g以下で秤量する。バルブ5を位置Bにして窒素流を滴定容器に通し、上記の方法でフィッシャー試薬により水を滴定する。

フィッシャー試薬の水当量（滴定力価）、g/cm³は次式で計算する。

, (1)

где — титрованияフラスコにピペットで入れた水の質量、g；

— 水の滴定に消費したフィッシャー試薬の体積、cm。

フィッシャー試薬の水当量は、3 回の平行測定の算術平均とし、それらの間の許容差は 0.00004 g/cm を超えてはならない。

3.4.5 分析のためにニッケル製ボートを準備する。使用前にこれをムッフル炉中で 105−110 °C にて 1 時間保持し、ついで乾燥剤の上に置いたデシケーターに入れて冷却する。

3.5 分析の実施

装置の石英管 6（図 1）を通して不活性ガスを流す（バルブ 5 は位置 A、バルブ 9 は位置 B にある）。炉を 15−20 分間パージする。不活性ガスの流速は 3.4.4 におけるフィッシャー試薬の水当量を確定したときと同じとする。

同時に、3.4.5 に従って準備したニッケルボートに、表 1 の要求に合う質量の粉末を秤量する。

炉を 105−110 °C まで加熱する。炉出口の石英管から栓を抜き、不活性ガスの流れ中で、冷たい部位の石英管内に粉末を入れたニッケルボートを挿入する。石英管に栓をし、5−7 分後にスライド機構を用いてボートを炉の高温域に移動し、粉末からの水の放出が止まるまで 105−110 °C にて保持する。放出された水は、3.4.4 に示す方法に従ってフィッシャー試薬で系統的に電測滴定を行う。

不活性ガスが粉末から水を追い出す際に水を含まなくなったときに分析を終了したと見なす。その際、分析に要した時間を記録する。

滴定終了後、ボートを石英管の冷部に移動して冷却し、バルブ 9 を位置 B に切り替えてからボートを管から取り出す。炉の加熱を停止し、ガスの流れを止める。

滴定フラスコを用いて複数の粉末試料を分析することを許容する。この場合、滴定フラスコが吸収したメタノール中の水の質量分率は 0.5% を超えてはならない。

3.6 結果の処理

3.6.1 不活性ガス中の水の質量分率がパージ 1 時間当たり 0.002% 以下である場合、粉末中の水の質量分率 W, % は次式で計算する。

, (2)

ここで — 粉末の秤量質量から放出された水の滴定に消費したフィッシャー試薬の体積、cm；

— フィッシャー試薬の水当量、g/cm；

— 秤量した粉末の質量、g。

3.6.2 不活性ガス中の水の質量分率がパージ 1 時間当たり 0.002% を超える場合、粉末中の水の質量分率 W, % は次式で計算する。

, (3)

ここで — 不活性ガス中に含まれる水の滴定に消費したフィッシャー試薬の体積、cm。

注 — 粉末秤量中に含まれる水および不活性ガス中に含まれる水の滴定時間は一致していなければならない。

3.6.3 分析の結果は、少なくとも 2 回の平行測定の算術平均値とする。平行測定の結果の絶対許容差は表 2 に示す値を超えてはならない。


表 2

パーセント表示

3.6.4 試験（測定）の結果は，次を含む記録に記載する：

— 粉末の名称（銘柄）および保管条件と組成に関する情報；

— 試料全体および分析に用いた秤量試料の質量，g；

— 滴定に使用したフィッシャー試薬の体積，cm；

— フィッシャー試薬の水当量（滴定当量），g/cm；

— 分析結果の算術平均，％；

— 本規格の表示；

— 試験日付。

4 水分の重量法（グラビメトリック）による測定

4.1 方法の原理

本法は，空気中で予め乾燥させるか空気乾燥状態のまま採取した粉末試料の秤量分を，105−110 °C の乾燥炉で恒量まで乾燥し，失われた質量から水分を求めることに基づく。

4.2 装置，器具および試薬

3.2 に示した装置（図1）。

擦り合わせ蓋付きの秤量容器（ビュクス）― ГОСТ 23932 および ГОСТ 25336 に従うもの。

デシケーター（乾燥器）― ГОСТ 23932 および ГОСТ 25336 に従うもの。

デシケーター充填用の塩化カルシウム（焼成700−800 °C または溶融したもの）。

4.3 試料採取

試験用の粉末試料は 3.3 の要求事項を満たして採取・調製する。秤量試料の質量は，粉末中に含まれると思われる水分の質量分率に応じて表3の要求に合致させること。


表3

4.4 分析の実施

分析用の装置（図1）を準備する。石英管 6 を介して分析を行う場合は，乾燥した不活性ガスを常時送気しなければならない（バルブ5は位置A，バルブ9は位置B）。分析時の乾燥不活性ガス中の水分質量分率は0.005％以下でなければならない。これを 3.4.4 に従って分析間に定期的に確認する。

ビュクスを，予め乾燥炉8（図1）中で乾燥不活性ガスの流れ中，温度105−110 °C にて乾燥し，蓋とともに秤量する。粉末の秤量分を秤量したビュクスに入れ，蓋をして秤量する。

粉末中の水を除去するために，秤量したビュクスを開放して乾燥炉に入れる。粉末は乾燥不活性ガスの流れ中で105−110 °C にて乾燥する。このとき，三方コック9の後の炉8を通る不活性ガスの速度は25 mm/s 以上でなければならない。1時間後にビュクスを炉から取り出し，直ちに蓋をし，デシケーターで20−30分冷却する。デシケーターからビュクスを取り出して秤量する。秤量前にビュクスの蓋を少し開けて（通気させて）からすばやく閉める必要がある。

粉末を入れたビュクスについて，乾燥（30分），冷却および秤量の手順を，最後の二回の質量差が0.0005 g 未満になるまで繰り返す。

分析中のすべての秤量は誤差0.0002 g 以下で行うこと。

規格文書で特定の粉末についてその指示がある場合は，不活性ガスを用いず温度制御された電気加熱の乾燥炉または真空中で秤量試料を乾燥してもよい。

4.5 結果の処理

4.5.1 水分の質量分率,％ は次の式で計算する。

, (4)

ここで， — 乾燥前の粉末を入れたビュクスと蓋の質量，g；

— 乾燥後のビュクスと蓋と粉末の質量，g；

— 粉末の秤量分の質量，g。

4.5.2 分析結果は，少なくとも2回の平行測定の算術平均を採用する。

平行測定の許容差は表4に示す値を超えてはならない。


表4

％表示

4.5.3 試験（測定）の結果は，次を含む記録に記載する：

— 粉末の名称（銘柄）および保管条件と組成に関する情報；

— 試料全体および分析に用いた秤量試料の質量，g；

— 分析結果の算術平均；

— 本規格の表示；

— 試験日付。

付録A（推奨） 試薬の調製

付録A
(推奨)

A.1 無水メタノールの調製

無水メタノールはメチルマグネシウム（メチラート）で処理して得る。これはメタノール中の水と反応して水酸化マグネシウムを生成する。

容量1 dm（1 L）の丸底フラスコに逆流冷却器と塩化カルシウム管を付け，マグネシウムの切粉5 g，昇華ヨウ素0.5 g を入れ，250−300 mL のメタノールを注ぐ。すると激しく水素が発生する。水素の発生が弱い場合は，マグネシウムの溶解と完全なメチル化を促すために混合物を湯浴で軽く加熱する。次に冷却器の上部からフラスコにさらに500−600 mL のメタノールを注ぎ，混合物を30分間沸騰回流する。無水メタノールは枝状デフレグマター（樹状デフレグマター）を用いて留出し，塩化カルシウム管を備えたガラス受器に101330 Pa における沸点64−65.5 °C の分留画分を集める。蒸留中は空気中の水分が留出液に混入しないよう注意すること。メタノールの脱水（乾燥）は水分質量分率が0.02％以下になるように行うこと。

メタノールの作業空気中許容濃度は 5 mg/m3 である。

同一の試験室でメタノールとエタノールを同時に使用してはならない。

換気設備のない状態でメタノールを扱ってはならない。

メタノールはガラス容器で保存し，空容器は水で洗浄すること。

A.2 無水ピリジンの調製

ピリジンの脱水はベンゼンとの共沸蒸留により行う。容量1 dmの丸底フラスコにピリジン500 mL とチオフェンを含まないベンゼン100 mL を入れる（チオフェンの有無はイザチン反応で確認する：イザチンの結晶を濃硫酸で数滴湿らせ，さらにベンゼンを加えると，チオフェン存在下で青色を呈する）。フラスコ内容を5−10分間よく振とうし，枝状デフレグマターを用いて蒸留する。受器（塩化カルシウム管付き）に101330 Pa における沸点114−116 °C の分留画分を集める。蒸留中は空気中の水分が留出液に混入しないよう注意すること。

ピリジンの脱水（乾燥）は水分質量分率が0.02％以下になるように行うこと。

ピリジンの作業空気中許容濃度は 5 mg/m3 である。

換気設備のない状態でピリジンを扱ってはならない。

無水メタノールまたは無水ピリジンの調製は，それらの水分質量分率が0.02％以下であることを保証できる他の任意の方法により行ってもよい。

A.3 フィッシャー試薬の調製

フィッシャー試薬は添付の指示に従って調製すること。フィッシャー試薬の水当量（滴定当量）は0.003〜0.004 g/cmでなければならない。次の方法でも調製できる：容量2000 mL の乾燥したフラスコ（擦り合わせ栓付き）に無水ピリジン800 mL を量り取り，ガラス栓をゴム栓に替え，そのゴム栓にガラス管を2本通す。1本はフラスコ底近くまで届きガス導入用，もう1本はガス抜き用である。フラスコを秤量し氷水で冷却する。導入管を冷媒充填のガラスサイフォン（冷凍工業で用いられる二酸化硫黄）に接続し，連続撹拌下でガスをフラスコに通し，フラスコと内容物の総質量が40 g 増加するまで行う。次にゴム栓と管を外し，昇華ヨウ素90 g を加える。ガラス栓で閉じてヨウ素を溶解するために振とうし，暗所で24時間放置した後，反応容器へ移す。

フィッシャー試薬の保存容器は暗色ガラス製であるか，暗色布で覆って光から保護すること。

フィッシャー試薬の水当量（滴定当量）は調製後24時間で決定し，以降は少なくとも1日1回はその値を確認すること。