ГОСТ 12351-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ванадия. стр. 2

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, растворы массовой концентрации 25 г/дм³ и с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/дм³.

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, свежеприготовленные растворы массовых концентраций 20 и 2 г/дм³.

Кислота серная по ГОСТ 4204, ГОСТ 14262 и разбавленная 1:4, 1:9 и 1:20.

Мочевина по ГОСТ 6691, свежеприготовленный раствор массовой концентрации 100 г/дм³.

Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор массовой концентрации 200 г/дм³.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Натрий уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 199, раствор массовой концентрации 500 г/дм³.

Ванадия пятиокись, особо чистая.

Стандартные растворы ванадия.

Раствор А: 1,7852 г пятиокиси ванадия растворяют в 60 см³ серной кислоты (1:9), прибавляют 5 см³ азотной кислоты; раствор кипятят до удаления окислов азота и выпаривают до выделения паров серной кислоты. Охлаждают, обмывают стенки стакана водой и снова выпаривают до выделения паров серной кислоты. После охлаждения прибавляют 100 см³ воды и растворяют соли при нагревании. Раствор охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки серной кислотой (1:9) и перемешивают.

1 см³ стандартного раствора А содержит 0,001 г ванадия.

Раствор Б: 100 см³ стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки серной кислотой (1:9) и перемешивают.

1 см³ стандартного раствора Б содержит 0,0001 г ванадия.

Аммоний-железо (II) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208, раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³: 4 г соли Мора растворяют в 400 см³ воды, прибавляют 50 см³ серной кислоты и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки водой и перемешивают.

Хром по ГОСТ 5905, раствор: 1 г металлического хрома помещают в стакан или колбу вместимостью 250-300 см³, растворяют при нагревании в 30 см³ соляной кислоты и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,01 г хрома.

Массовую концентрацию раствора соли Мора с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ устанавливают по стандартному раствору ванадия: 2-5 см³ стандартного раствора ванадия А помещают в стакан вместимостью 250 см³, добавляют 50 см³ серной кислоты (1:4), 10 см³ раствора сернокислого железа, разбавляют водой до объема 150 см³ и охлаждают до температуры не выше 15 °С. К раствору прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия (25 г/дм³) до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1-2 мин, затем раствор азотистокислого натрия (20 г/дм³) до исчезновения розовой окраски и немедленно 10 см³ раствора мочевины.

Полученный раствор через 3 мин титруют раствором соли Мора, устанавливая конечную точку титрования амперометрическим или потенциометрическим методом в присутствии 10 см³ фосфорной кислоты или визуально с добавлением 5-6 капель фенилантраниловой кислоты, как указано в разделе 6.

Массовую концентрацию раствора соли Мора , г/см ванадия, вычисляют по формуле

, (1)

где - масса ванадия, соответствующая аликвотной части стандартного раствора ванадия, взятой для титрования, г;

- объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование, см³.

Допускается определение массовой концентрации раствора соли Мора по двухромовокислому калию.

Аммоний-железо (II) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208, раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,002 моль/дм³: 200 см³ раствора соли Мора с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки серной кислотой (1:20) и перемешивают.

Массовую концентрацию раствора соли Мора молярной концентрации 0,002 моль/дм³ устанавливают по стандартному раствору ванадия. Для этого 5-10 см³ стандартного раствора ванадия Б помещают в стакан вместимостью 250 см³, добавляют 50 см³ серной кислоты (1:4), 10 см³ раствора сернокислого железа (II), воды до 100 см³ и охлаждают до температуры не выше 15 °С. К раствору при постоянном перемешивании прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия молярной концентрации 0,05 моль/дм³ до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1-2 мин, раствор азотистокислого натрия (2 г/дм³) до исчезновения розовой окраски и немедленно 10 см³ раствора мочевины. Полученный раствор через 3 мин титруют раствором соли Мора молярной концентрации 0,002 моль/дм³, устанавливая конечную точку титрования амперометрическим методом. Если сталь с массовой долей хрома более 3% и по ходу анализа требуется его удаление в виде хлористого хромила, массовые концентрации растворов соли Мора молярных концентраций 0,01 и 0,002 моль/дм³ устанавливают следующим образом: в стакан вместимостью 250 см³ помещают необходимое количество стандартного раствора ванадия и добавляют раствор трехвалентного хрома в количествах, соответствующих содержанию хрома в анализируемых пробах, добавляют 20-30 см³ соляной кислоты и 40-50 см³ хлорной кислоты и проводят через весь ход анализа, как указано в 4.3.1.

4.3 Проведение анализа

Навеску стали 1 г при массовой доле ванадия до* 0,01% до 0,1% или 0,5 г при массовой доле ванадия свыше 0,1% до 0,2% помещают в стакан вместимостью 400 см³ и растворяют одним из указанных ниже способов в зависимости от химического состава стали.

* Текст документа соответствует оригиналу.

При массовой доле хрома менее 3% и отсутствии вольфрама навеску стали растворяют в 20-30 см³ соляной кислоты и 10-15 см³ азотной кислоты при нагревании. Затем приливают 50 см³ серной кислоты (1:4), раствор нагревают до выделения паров серной кислоты и охлаждают. Стенки стакана обмывают водой и раствор снова нагревают до выделения паров серной кислоты, охлаждают, прибавляют 40-50 см³ воды и растворяют соли при нагревании.

Раствор переносят в стакан вместимостью 250 см³, разбавляют водой до объема 100 см³, добавляют 2-5 см³ раствора сернокислого железа (II) и охлаждают.

При массовой доле хрома более 3% и отсутствии вольфрама навеску растворяют в 20-30 см³ соляной кислоты при нагревании, затем приливают 10-15 см³ азотной кислоты и нагревают до полного растворения навески.

При наличии в стали вольфрама навеску растворяют в присутствии 5 см³ ортофосфорной кислоты, как указано выше, в зависимости от массовой доли хрома.

При массовой доле хрома менее 7% анализ продолжают по 4.3.3.

При массовой доле хрома более 7% хром отделяют по 4.3.1 или 4.3.2 и продолжают анализ по 4.3.3.

4.3.1 Отделение хрома отгонкой в виде хлористого хромила

В раствор приливают 40-50 см³ хлорной кислоты и нагревают до окисления хрома. Продолжая нагревать раствор, периодически добавляют в него соляную кислоту по 3-5 капель до прекращения выделения бурых паров хлористого хромила.

После отгонки хлористого хромила раствор нагревают до выделения густых паров хлорной кислоты и охлаждают. Стенки стакана обмывают водой и снова раствор нагревают до выделения густых паров хлорной кислоты, которым дают выделяться 2-3 мин. Раствор охлаждают, приливают 50 см³ серной кислоты (1:4), растворяют соли при нагревании и раствор охлаждают. Затем добавляют 10-15 см³ раствора сернокислого железа (II) и переносят содержимое в стакан вместимостью 250 см³, разбавляя водой до объема 100 см³, охлаждают.

4.3.2 Соосаждение ванадия на гидроксиде железа после окисления хрома (III) до хромата в аммиачной среде

К раствору, полученному одним из способов, указанных в 4.3, добавляют 40-50 см³ раствора надсернокислого аммония, приливают аммиак до выпадения осадка гидроксидов железа и 15-20 см³ в избыток. Нагревают раствор с осадком до кипения и оставляют в теплом месте плиты до коагуляции осадка.

Горячий раствор фильтруют через фильтр средней плотности, фильтрат отбрасывают. Промывают осадок на фильтре 5-6 раз горячей водой с добавлением 3-5 см³ раствора аммиака на каждый кубический дециметр воды до тех пор, пока фильтрат не станет бесцветным.

Осадок с фильтра смывают горячей водой в стакан, в котором проводили осаждение, фильтр промывают 2-3 раза порциями по 10-15 см³ горячей соляной кислотой (1:1) и 2-3 раза горячей водой. К полученному раствору добавляют 50 см³ серной кислоты (1:4), упаривают раствор до паров серной кислоты. Охлаждают, добавляют воды до растворения солей и вновь упаривают до паров серной кислоты. Полученные соли охлаждают и растворяют в 50-70 см³ воды. Прибавляют 1-2 см³ раствора сернокислого железа (II).

4.3.3 При массовой доле хрома в стали более 3% к раствору, полученному любым из вышеописанных способов, прибавляют 10 см³ раствора уксуснокислого натрия. Раствор охлаждают до 10 °С - 15 °С и выдерживают в течение 1 ч.

К раствору, имеющему температуру не выше 15 °С, прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/дм³ до появления розовой окраски и через 1 мин раствор азотистокислого натрия (2 г/дм³) до исчезновения розовой окраски и немедленно 10 см³ раствора мочевины.

Через 3 мин в раствор погружают выбранную пару электродов, устанавливают необходимое напряжение, включают микроамперметр, магнитную мешалку и титруют амперометрически раствором соли Мора с молярной концентрацией эквивалента 0,002 моль/дм³, прибавляя его небольшими порциями из микробюретки и отмечая показания прибора после каждого добавления титранта. По полученным данным строят кривую титрования в координатах: сила тока - объем титранта и находят конечную точку титрования по месту пересечения прямолинейных участков обеих ветвей кривой.

Массовую долю ванадия рассчитывают по 7.1.

5 Определение ванадия методом кулонометрического титрования (при массовой доле от 0,005% до 0,25%)

5.1 Сущность метода

Метод кулонометрического титрования ванадия основан на взаимодействии ванадия (V) с электрохимически генерированными ионами железа (II). Конечную точку титрования устанавливают амперометрически с двумя поляризованными платиновыми электродами. Влияние вольфрама и хрома устраняют связыванием их в комплексе с фосфорной кислотой и уксуснокислым натрием соответственно или отделением от ванадия.

5.2 Аппаратура, реактивы и растворы

Потенциостат, работающий в режиме заданного тока.