ГОСТ 9853.3-96
GOST 9853.3−96 海綿チタン. 炭素の測定方法
GOST 9853.3−96
グループ V59
国家間規格
海綿チタン
炭素の測定方法
Sponge titanium. Methods for determination of carbon
ICS 77.120*
OKSTU 1709
____________________
* 2007年「国家標準」インデックス
ICS 77.120
施行日 2000年7月1日
序文
1 開発 国家間標準化技術委員会MTK 105、ウクライナ科学研究・設計チタン研究所
提出 ウクライナ国家標準化、測定、認証委員会
2 承認 国家間標準化、測定、認証評議会によって(1996年4月12日、議事録N 9)
承認に投票した国々:
| 国名 |
国家標準化機関名 |
| アゼルバイジャン共和国 |
Azgosstandart |
| ベラルーシ共和国 | ベラルーシ国標準 |
| カザフスタン共和国 |
カザフスタン共和国国標準 |
| ロシア連邦 |
ロシア国標準 |
| トルクメニスタン |
トルクメニスタン政府検査局 |
| ウクライナ |
ウクライナ国標準 |
3 ロシア連邦国家標準化・測定委員会の1999年10月19日の決議N 353-стにより、国家間規格
4
1 適用範囲
この標準は、海綿チタン中の炭素を測定する方法を定めており、
クロマトグラフ法は、酸素流中で酸化することによりチタンを燃焼させ、妨害不純物を除去した後、固体吸着剤を用いて二酸化炭素と酸素をクロマトグラフで分離する。この方法では、分析対象の混合物と不活性ガスの熱伝導を記録する検出器と自記記録ポテンショメータを組み合わせて二酸化炭素の量を測定します。
ガス容量法は、1523−1573 Kの温度で酸素流中でチタン試料を燃焼させ、生成された二酸化炭素を水酸化カリウム溶液で吸収させることにより、炭素含有量を求める方法です。
クーロメトリック法は、酸素流中でチタン試料を燃焼させ、生成された二酸化炭素をクーロメトリック法で測定する方法です。
誘導加熱法は、赤外スペクトル領域の放射を吸収するセンサーを用いて、酸素流中で酸化したチタン試料を燃焼させて生成された二酸化炭素を測定する方法です。
2 規範的引用
この規格では、次の規格を参照しています:
GOST 8.315−97 測定の統一性を確保する国家システム。標準試料。基本事項、開発、認定、承認、登録および適用の手順
GOST 450−77 工業用塩化カルシウム。技術条件
GOST 859−78* 銅。銅の等級
________________
* ロシア連邦の領土では
GOST 3776–78 六価クロム酸化物。技術条件
GOST 4140−74 塩化ストロンチウム六水和物。技術条件
GOST 4199−76 十水和物ホウ素酸ナトリウム。技術条件
GOST 4204−77 硫酸。技術条件
GOST 4207−75 フェロシアン化カリウム三水和物。技術条件
GOST 4232−74 ヨウ化カリウム。技術条件
GOST 4233−77 塩化ナトリウム。技術条件
GOST 4234−77 塩化カリウム。技術条件
GOST 4470−79 酸化マンガン(IV)。技術条件
GOST 5583−78 (ISO 2046−73) 工業用および医療用酸素ガス。技術条件
GOST 8074−82 工具用顕微鏡。タイプ、主要パラメータおよびサイズ。技術要求
GOST 9147−80 磁器製実験器具および装置。技術条件
GOST 9293−74 (ISO 2435−73) 窒素ガスおよび液体窒素。技術条件
GOST 10727−91 単方向ガラスフィラメント。技術条件
GOST 13045−81 流量計。一般技術条件
GOST 16539−79 酸化銅 (II)。技術条件
GOST 17746−96 海綿チタン。技術条件
GOST 18143−72 耐食性および耐熱性ステンレス鋼ワイヤー。技術条件
ГОСТ 18300-87 精製エタノール工業用。技術条件
ГОСТ 20490-75 過マンガン酸カリウム。技術条件
ГОСТ 23780-96 スポンジチタン。サンプルの採取と準備方法
ГОСТ 24363-80 水酸化カリウム。技術条件
ГОСТ 25086-87 非鉄金属及び合金。分析方法に関する一般要求事項
3 一般要求事項
3.1 分析方法に関する一般要求事項は ГОСТ 25086 に準拠します。
3.2 サンプルの採取と調製は ГОСТ 23780 に準拠します。
3.3 炭素の質量分率は、2つの試料で決定します。
4 クロマトグラフィー法
4.1 計測ツールと補助装置
炭素含有量を決定する装置(図1)は、次の要素から構成されます: 酸素ボンベ 1、還元バルブ付き; スロットル 2; 温度1573K以上を確保する抵抗炉 3; 白金・プラチナロジウム熱電対 4; 電子ポテンショメータ 5 タイプ KSP-4、±5%の精度で設定された温度を調整する; 長さ750 mm、内径18-20 mmの未釉薬陶製のチューブ 6 および6'(チューブの両端は炉から少なくとも160 mm以上突き出ている必要があります。使用前に、全長にわたって1573Kで焼結する必要があります); 焼き結された状態で保存し、エシケーターのふたには潤滑剤を塗ってはならない; 粉末酸化銅を用いるフラックス—; 酸素流中で温度1073Kで6時間焼成します。フラックスの炭素比率は0.002%を超えてはならず、フラックスのないサンプルの燃焼を許可するが、炭素の完全抽出が条件になります。国家標準試料 ГОСТ 8.315に基づきます。
4.2 測定準備の順序
4.2.1 サンプルは、可能な汚染物質からクリーンにします。そのために、試料をエタノールで洗浄し、その後に完全なエタノールの除去まで乾燥させます。必要に応じて、清潔な試料をガラス製の容器に保存します。
マグネシウムパークロレートとアスカリットでそれぞれ充填し、U字型管10はゼオライト5Aで充填し、氷入りの容器11に置く。U字型管12は液体窒素入りの容器13に置き、カルシウム・クロリド管14はヨウ化カリウムと綿で充填する。
その後、装置のすべてのパーツを真空チューブやポリ塩化ビニルチューブを使用して密接に接続する。
クロマトグラフ及び電気炉をネットワークに接続し、作動状態にする際のパラメータは次の通り:焼成温度1523–1573K; 集中温度273K; 脱着温度753K; クロマトグラフ分離温度373K; 検出器ブリッジ電流(クロマトグラフ「ツヴェト-4」の場合)250μA; 酸素とヘリウムの消費量(混合) - 60cm³/分。
装置を組み立てた後、密閉性を確認する。
4.2.3 制御実験を行うため、バルブディスペンサー20を位置1に設定する。三方バルブ15を使用して、コンセントレータ16を装置の分析部に接続する。その後、コンセントレータを氷入りの容器11に浸す。準備されたボートと溶融フラックスを最も加熱された管部に配置し、二酸化炭素を10分間集中させる。
集中後、コンセントレータを装置の分析部から切り離し、753Kに加熱した炉17に置く。バルブディスペンサーを位置2に切り替え、ポテンショメーター23をオンにする。
残留酸素と二酸化炭素のピークが記録された後、ポテンショメーターをオフにする。
4.3 測定手順
バルブディスペンサーを位置1に設定する。三方バルブを使用して、装置の分析部をコンセントレータに接続し、コンセントレータを氷入りの容器に浸す。
ボートの底に0.5–1.0gのチタン試料を置き、1:4の比率で銅酸化物のフラックス層で覆い、最も加熱された磁器管部に置く。チタンの焼成はフラックスなしでも行えるが、その場合温度は1573Kを超える必要がある。
その後の分析は4.2.3に示された通りに行う。
4.4 測定結果の処理
質量百分率の炭素含量を計算式により計算する。
4.5 許容される測定誤差
4.5.1 測定結果と分析結果の間の不一致は、信頼度0.95の場合、表1に示された値を超えてはならない。
表1
| 質量分率の炭素 | 並列測定結果の許容差 | 分析結果の許容差 | 測定誤差限界 |
|-----------------|----------------------|--------------------|------------------------|
| 0.0010〜0.0030含む | 0.0005 | 0.0010 | 0.0008 |
| 0.003〜0.006 | 0.001 | 0.002 | 0.002 |
| 0.006〜0.010 | 0.002 | 0.003 | 0.002 |
| 0.010〜0.020 | | | |
4.5.2 分析結果の精度管理は、
分析結果の精度管理は、
5 ガス容量法
5.1 測定器と補助装置
炭素含有量を測定する装置(図2)は、圧力調整弁を備えた酸素ボンベ1、質量濃度40 g/dmの過マンガン酸カリウム溶液を含むティシェンコ瓶2、質量濃度400 g/dm
の水酸化カリウム溶液、硫酸を含むティシェンコ瓶3、前半にソーダ石灰、後半に塩化カルシウムが充填されたU字型管4、アスカライトと塩化カルシウムの両方が充填されたU字型管5、シリコンカーバイドヒーターと電圧レギュレータを備えた電気炉6、白金-白金ロジウム熱電対8、温度調節器9、長さ750 mm、内径18−20 mmの無釉磁器管10(管の端は各側から160 mm未満で炉から出るべきであり、使用前に管は1573 Kの全長で焼成されるべき)、クロム混合物を含む瓶11、ガラス綿で満たされた管12、質量濃度100 g/dm
のヨウ化カリウム溶液を含む瓶13、冷却コイル14、三方弁15(ガスメスビュレット16を冷却器と吸収器に接続する)、ガスメスビュレットを大気と接続する単一通路バルブ18を含むガスアナライザーGOO。
図2
二酸化炭素を吸収する容器は、アルカリ溶液で満たされたときに吸収剤を密閉するフロート付きのバルブで装備されています。吸収剤は、吸気中にアルカリ溶液を移動する円筒状の容器に接続されます。ガス状混合物を移動させるために、600−700 cmの体積を持つ平衡瓶19が塩化ナトリウム溶液で満たされています。
ガスメスビュレット・エフディオメーター20は、0.25%までの炭素を測定するスケールを持ち、上部が広がった狭い円筒形の容器であり、体積は250 cmです。ビュレットは二重の壁を持ち、その間のスペースは水で満たされており、環境はビュレット内のガス温度にほとんど影響しません。ビュレットの上部には、ガス温度を測定するための温度計が設置されており、ここにはビュレットが満たされたときに上昇し、上部の開口部を封じる中空フロートがあります。ビュレットの狭い部分にはガスの体積を測定するための移動可能なスケールが付き、そのスケールの目盛りは調査対象物質1 gに含まれる炭素の直接的な含有量に対応しています。ビュレットは、温度289 Kおよび圧力1・10
Paで校正されているため、他の条件に対しては温度および大気圧への補正を行います。補正係数の表は、エフディオメーターの操作指示書に含まれています。ガスメスビュレットは、1-2ヶ月に1回の頻度でクロム混合物で洗浄する必要があります。
磁器の舟N 2は、
耐熱低炭素ワイヤーのフック、
溶解した塩化カルシウム、
エタノール(精製エチルアルコール)技術、
クローム(IV)酸化物(酸化クロム)、
ソーダ石灰。
規定のドキュメントに基づくアスカライト。
酸素ガス、
クロム混合物: 85gのクロム酸化物(VI)を120 cm3の蒸留水に溶かし、この溶液に500 cm3の濃硫酸を少量ずつ加えながら攪拌する。溶液は密閉ボトルに保存する。
カリウム水酸化物(ГОСТ 24363に基づく)、濃度400 g/dm3の溶液。
カリウム過マンガン酸塩(ГОСТ 20490に基づく)、濃度40 g/dm3の溶液: 20gの過マンガン酸カリウムを500 cm3の水酸化カリウム溶液に溶かす。
メチルオレンジ(有効な規範文書に基づく)、濃度1 g/dm3の溶液。
硫酸(ГОСТ 4204に基づく)。
塩化ナトリウム(ГОСТ 4233に基づく)、濃度260 g/dm3の溶液: 260gの塩化ナトリウムを1000 cm3の水に溶かし、5 cm3の硫酸と2-3滴のメチルオレンジの溶液を加える。
ヨウ化カリウム(ГОСТ 4232に基づく)、濃度160 g/dm3の溶液。
フラックス - 銅酸化物粉末(ГОСТ 16539に基づく)。銅酸化物はあらかじめ酸素流中で1073 Kで6時間焼成する必要がある。
最大限の炭素抽出を保証する他の材料をフラックスとして使用することもできる。フラックス中の炭素含有量は0.002%を超えてはいけない。フラックスを使用しない場合は完全に炭素を抽出する必要がある。
国家標準試料(ГОСТ 8.315に基づく)。
5.2 測定準備手順
5.2.1 サンプルから可能な汚染物質を取り除く。これには、10gの分析対象サンプルに対し10 cm3のエタノールで洗い流し、その後エタノールを完全に除去するまで乾燥させる。必要に応じて、浄化された分析サンプルはガラス容器に保存する。
5.2.2 使用するための装置を準備する。磁器製の管の両端をゴム栓で閉じ、ガラス管を挿入する。オーブンからのガス出口でゴム栓が燃えないように、栓の内側端面をアスベストのパッキングで覆う。吸収容器を水酸化カリウム溶液で満たし、調整瓶に400-450 cm3の塩化ナトリウム溶液を注ぎ入れる。
メチルオレンジの赤色が黄色に変わった場合、吸収容器からアルカリ溶液がビュレットに浸透していることを示す。この場合、ビュレット内の液体を新しいものと交換する。調整瓶を新しい液体で満たした後、二酸化炭素で液体を満たすために、一または二回の予備焼成を行うのが推奨される。そうしない場合、炭素含有量を新しい液体で測定すると、新しい結果が低く評価される可能性がある。
磁器管の一端をゴムホースで酸素ボンベと接続し、もう一端はGOE装置に接続する。その後、炉の作動温度で装置のシール性を確認する。中央の三方コック15をビュレットと吸収容器、冷却器を分離する位置に設定する。コック18を開け、調整瓶を上げてビュレットが液体で満たされるようにする。液体がビュレットを満たしたら、コック18を閉じ、中央のコック15を吸収容器にビュレットを接続する位置に設定する。
調整瓶を下げて、液体がビュレットから調整瓶に流れるようにする。この時、アルカリ溶液のレベルが吸収容器で上がり、フロートを押し上げる。フロートが吸収容器からの出口を閉じるとすぐに、中央のコック15とコック18をビュレットと吸収容器を接続する位置に設定する。
液平衡瓶を下げ、液体をビュレットから平衡瓶に流します。このとき、吸収器内のアルカリ溶液のレベルが上がり、フロートが上がります。フロートが吸収器の出口をふさぐと、中央バルブ15とバルブ18をビュレットが大気に接続される位置に設定します。平衡瓶を上げてビュレットに液体を満たし、上限まで到達したらバルブ18を閉じ、平衡瓶を下げます。装置が気密である場合、吸収器はアルカリで満たされたままであり、ガス測定ビュレット内の液体レベルは変わらないはずです。もしガス測定ビュレット内の液体が下がる場合、装置が気密ではないことを示すため、分解してバルブを拭き、ワセリンで滑らせ、再度気密性を確認します。
作業開始前および作業中の2〜3時間ごとに装置の動作を監視するため、試料に近い炭素含有量の既知のチタンの試料を2〜3回燃焼します。
### 5.3 測定の手順
5.3.1 皿の底に1gのチタンの試料を置き、上に4:1の割合で銅酸化物の溶剤をかけ、皿を陶器の管の最も熱い部分に置きます。管を栓で閉じて、酸素ボンベと炉を接続します。その後、4〜5個/秒の速度で事前に浄化された酸素を流します。バルブ15を一時的に開放して冷却器とエウディオメータを分離し、酸素圧下で燃焼を開始します。バルブ15をガス測定ビュレットにガス混合物が入る位置に切り替えます。平衡瓶をガスアナライザーの上部にある台に置きます。この位置にして、酸素と燃焼生成物がエウディオメータの上部から液体を押し出すまでそのままにします。その後、平衡瓶を下の位置に移動し、測定ビュレットの液体レベルが約0になるまで待ち、次に栓を陶器の管から取り外し、皿を取り出します。液体のレベルはエウディオメータでゼロメモリに設定され、平衡瓶内の液体レベルはビュレット内の液体レベルと水平になるようにします。その後、バルブ15を調整して、ガス測定ビュレット内のガス混合物(二酸化炭素+酸素)を吸収器に移し、ビュレットの上部にガス泡が残らないようにします。吸収器の残りを再びビュレットに移します。この操作を2回繰り返します。その後、バルブ15をガス測定ビュレットと吸収器の完全分離位置に設定し、ビュレット内のガス体積を測定します。これを行うには、1分間平衡瓶と測定ビュレットの液面を揃えて、ビュレットの壁に残った液体が流れるまで待ち、測定ビュレットの目盛りに水平にして二酸化炭素の吸収量を測定し、温度を同時に記録します。
5.3.2 分析の各段階を通じて、制御実験を行います。これには、5.3.1で規定された量のフラックス-銅酸化物を皿に入れ、5.3.1に従って操作を続けます。
分析後、ビュレットをガスから解放し、次の分析のために装置を準備します(5.2.2参照)。
### 5.4 測定結果の処理
質量百分率での炭素含量██は、次の式で計算されます:
██ = ███(2)
ここで、██は試料燃焼後のエウディオメータの目盛り、%;
██は制御試験後のエウディオメータの目盛り、%;
██は温度および圧力補正係数;
██は分析試料の質量、g。
### 5.5 測定の許容誤差
5.5.1 測定結果と分析結果の間の不一致(信頼度が0.95の場合)は、4.5.1に指定された値を超えないものとします。
5.5.2 分析結果の精度管理は、
6 クーロメトリー法
6.1 測定機器と補助装置
アナライザー AN-7560 型。
チューブ炉 US-7077 型。
アナライザー製造元が推奨する耐火性ムライトシリカチューブ。
ペトリャノフ生地 FPP-25–3 型。
アスカリト(現在の規格に基づく)。
吸着溶液:50g の塩化カリウムと 50g の塩化ストロンチウムを 1000 cmの水に溶かし、混合。
補助溶液:50g の塩化カリウム、50g のカリウム鉄シアニド、1g の四ホウ酸ナトリウムを 1000 cmの水に溶かし、混合。
6.2 測定準備手順
6.2.1 試料を汚染物質から洗浄します。そのために、分析試料1g あたり 10 cm のエタノールで洗浄し、エタノールを完全に除去するまで乾燥します。必要に応じて、洗浄した分析試料をガラス容器で保管します。
6.2.2 AN-7560 アナライザーの準備は、パスポートに記載された指示に従って行います。
炉を1473–1573Kまで加熱します。
ガストラックの要素を接続し、系に酸素を供給します。酸素の流量を0.6–0.7 dm/分に設定します。
トロットルとセンサー容器をつなぐゴム管を締めることで機器のガストラック接続の気密性を確認します。ロタメーターのフロートが下まで落ちることは、システムの気密性を示します。
システムの気密性を確認した後、AN-7560 アナライザーをオンにします。30–40分の間に、吸着溶液のpHが自動的に10.5まで設定されます。
AN-7560 アナライザーの校正には、化学成分が分析試料に類似した国家標準試料を使用し、
校正過程で、対照試験の結果得られた指示が考慮されます。
6.3 測定手順
6.3.1 炭素質量比が0.1%以下の場合0.5g、0.1%以上の場合0.25gのチタンを釣り具に乗せ、酸化銅を質量比1:2で均等に覆います。分析試料と酸化銅は、誤差0.001g以内のラボスケールで計量します。
チタンと溶剤を載せた舟をすばやく金属で塞がれたチューブの作業領域に置き、「リセット」を押し、指示器を「ゼロ」に設定します。1473–1573Kの温度でチタンと溶剤を焼きます。焼成中、指示器には連続的に指示が表示されます。溶剤を使用せずに分析を行うことも許されます(品質評価において意見が一致しない場合、溶剤を使用して分析を行います)。
表示が1分間変化しない、または機器のバックグラウンドカウントの値で変化する場合、分析は終了したとみなされます。
6.3.2 対照試験は分析のすべての段階を通じて行います。そのため、舟に4.3で規定された量の溶剤(酸化銅)を入れ、
不安定な値の制御試験結果の場合、交代勤務中に1〜2回繰り返して実施します。制御試験結果の平均値は、表2に示されている分析試料の許容範囲を超えてはなりません。
表2
| | | | |
|--------------|---------------|----------------|---------------|
| 炭素の重量比 | 並行測定結果の許容差 | 分析結果の許容差 | 測定誤差の限界 |
| 0.003~0.010 | 0.002 | 0.003 | 0.002 |
| 0.010~0.030 | 0.003 | 0.005 | 0.004 |
| 0.030~0.080 | 0.005 | 0.008 | 0.006 |
| 0.080~0.200 | 0.020 | 0.030 | 0.024 |
6.4 測定結果の処理
炭素の重量比を次式で求めます。
\[ C = \frac{\text{重量比}}{\text{測定装置の指示値}} \]
ここで、各変数は次の意味を持ちます。
- 度量の質量、g
- 装置のデジタル表示値、%
- デジタル表示値の算術平均、%
- 試料の質量、g
自動量り付きの分析装置を使用する場合、式は次のようになります。
\[ C = \frac{\text{質量比}}{\text{重量測定装置の指示値}} \]
6.5 測定誤差の許容範囲
6.5.1 測定値と分析結果のずれは、信頼度0.95で表2の値を超えてはなりません。
6.5.2 分析結果の精度管理は、