ICS77.120.50 H64 中华人民共和国国家标准 GB/T4698.7—2011 代替GB/T4698.7—1996,GB/T4698.16—1996 海 绵钛、钛及钛合金化学分析方法 氧量、氮量的测定 Methodsforchemicalanalysisoftitaniumsponge,titaniumandtitaniumalloys— Determinationofoxygenandnitrogencontent 2011-05-12发布 2012-02-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本部分代替GB/T4698.7—1996《海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 蒸馏分离—奈斯勒试剂分 光光度法测定氮量》和GB/T4698.16—1996《海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 惰气熔融库仑法测 定氧量》。 本部分与GB/T4698.7—1996和GB/T4698.16—1996相比主要变化如下: ———将测定氧的方法由惰气熔融库仑法改为惰性气体熔融红外检测法; ———增加了钛及钛合金中氧、氮同时测定的方法; ———增加了方法2的资料性附录A。 本部分方法一等同采用ISO22963:2008《钛及钛合金 氧的检测 惰性气体熔融红外法》;方法三 修订GB/T4698.7—1996《海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 蒸馏分离-奈斯勒试剂分光光度法测定 氮量》。 本部分方法二为仲裁方法。 本部分由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。 本部分方法一起草单位:宝钛集团有限公司、湖南湘投金天钛金属有限公司、西北有色金属研究院、 西部金属材料股份有限公司、四川恒为制钛科技有限公司、遵义钛业股份有限公司。 本部分方法二起草单位:宝钛集团有限公司、湖南湘投金天钛金属有限公司、西北有色金属研究院、 西部金属材料股份有限公司、四川恒为制钛科技有限公司、遵义钛业股份有限公司。 本部分方法三起草单位:西北有色金属研究院、湖南湘投金天钛金属有限公司、西部金属材料股份 有限公司、北京有色金属研究总院。 本部分方法一主要起草人:李剑、黄永红、林颖、李波、石新层、朱广路、向伦强、罗霖。 本部分方法二主要起草人:李剑、黄永红、林颖、陈爱丽、李波、石新层、朱广路、向伦强、罗霖。 本部分方法三主要起草人:李波、王辉、何玉琴、陈文广、刘艳蕊、杨申彦。 本部分所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T4698.7—1984、GB/T4698.7—1996; ———GB/T4698.16—1984、GB/T4698.16—1996。 ⅠGB/T4698.7—2011 海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 氧量、氮量的测定 1 范围 本部分规定了海绵钛、钛及钛合金中的氧量、氮量的测定方法。 本部分适用于海绵钛、钛及钛合金中氧量、氮量的测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法(ISO3696,MOD) GB/T12806 实验室玻璃仪器 单标线容量瓶(ISO1042,EQV) GB/T12808 实验室玻璃仪器 单标线吸量管(ISO648,EQV) GB/T12809 实验室玻璃仪器 玻璃量器的设计和结构原则(ISO384,EQV) GB/T12810 实验室玻璃仪器 玻璃量器的容量校准和使用方法(ISO4787,IDT) 3 总则 3.1 除非另有说明,在分析中仅使用确认的分析纯试剂;所用水为蒸馏水或去离子水或相当纯度的水, 应符合GB/T6682的规定。 3.2 所用仪器均应在检定周期内,其性能应达到检定要求的技术参数指标;玻璃容器使用 GB/T12808、GB/T12809、GB/T12806中规定的A级,具体使用方法参照GB/T12810的要求。 4 方法一 惰性气体熔融-红外法测定氧量 4.1 测定范围 氧量的测定范围为0.020%~0.40%(质量分数)。 4.2 原理 试料加入助熔剂(金属铂或镍)后装入石墨坩埚中,在惰性气氛(He或Ar)下于脉冲电极炉中加热 熔融,释放出的氧与碳化合生成一氧化碳。一氧化碳被氧化成二氧化碳,或部分仍以一氧化碳的形式存 在。混合气被惰性气体载入红外检测器中。 一氧化碳或二氧化碳通过检测器时产生红外吸收,通过与钛标准样品建立的红外吸收曲线进行比 对,测得试样中氧的含量。 4.3 试剂 4.3.1 无水高氯酸镁 在仪器中用于吸收水分。使用仪器说明书要求的纯度。 1GB/T4698.7—2011 4.3.2 粘土氢氧化钠 在某些仪器中用于吸收二氧化碳。使用仪器说明书中要求的纯度。 4.3.3 氧化铜 在某些仪器中用于将一氧化碳氧化成二氧化碳。使用仪器说明书中规定的纯度。 4.3.4 氦气或氩气 使用仪器说明书中规定的纯度和类型。 4.3.5 镍酸洗溶液 75mL冰乙酸+25mL硝酸+2mL盐酸。 4.3.6 钛酸洗溶液 4.3.6.1 钛酸洗溶液A 100mL硝酸(1+1)+5mL盐酸。 4.3.6.2 钛酸洗溶液B 90mL硝酸(1+1)+30mL盐酸。 4.3.7 丙酮 4.3.8 镍助熔剂 使用wNi>99%的镍囊、镍丝或镍篮,其氧含量低于0.005%。将镍浸入热的镍酸洗溶液(4.3.5)中 30s,然后依次用水、乙醇、丙酮各清洗30s,取出后浸泡在丙酮溶液中备用,用之前取出风干。 4.3.9 铂助熔剂 使用wPt>99%的铂片(厚度<1mm)、丝(直径<3mm)或箔(厚度0.01mm~0.03mm),其氧含 量低于0.005%。铂用丙酮清洗并储存在干燥器中备用。 4.3.10 钛标准物质/样品 只能选择钛标准物质/样品,其中氧含量范围约为0.2%~0.35%(质量分数)。本方法的准确性很 大程度上取决于钛标准物质/样品中的氧含量的准确性,以及分析材料与钛标准物质/样品材质的一 致性。 4.4 仪器装置 4.4.1 仪器 由多种部件组成的成套系统。包括惰性气体保护的电极炉、一氧化碳及二氧化碳提取和检测系统。 4.4.2 石墨坩埚:使用适合仪器的高纯度坩埚。 4.4.3 玻璃纤维过滤器。 4.4.4 镊子:由防溶和防酸的塑料制成(在样品准备过程中使用)。 2GB/T4698.7—2011 4.5 试样 4.5.1 制样 海绵钛、钛及钛合金的制备程序应与已颁布的相关标准方法一致。 4.5.2 试样的准备 4.5.2.1 最佳的试样应是柱状试样(直径约5mm,重量约0.06g~0.14g),或者是块状试样(边长约 3mm,重量约0.06g~0.14g)。 4.5.2.2 应使用机械装置从实验样品上切取加工试样,不能使用润滑液,并避免试样过热。 4.5.2.3 按照a)、b)或c)方法清洗试样表面: a) 将试样放入过滤装置,浸入20℃左右的钛酸洗溶液(4.3.6.1)中,直到表面干净,时间约50s。 立即用镊子将试样取出,用水清洗两次,再用乙醇和丙酮各清洗一次,晾干,保存在干燥器中备 用。此时试样的重量约为0.05g~0.13g。 b) 用过滤装置将试样浸入钛酸洗溶液(4.3.6.2)中,从试样和酸溶液剧烈反应开始持续5s,立即 用镊子将试样取出,用水清洗两次,用乙醇清洗一次,再用丙酮清洗一次,晾干。保存在干燥器 中备用。此时试样的重量约为0.05g~0.13g。 c) 锉除或切除试样外表面,使表面保持新鲜。用丙酮清洗后晾干。此时试样的重量约为0.05g~ 0.13g。 4.5.2.4 称取试样,精确至0.1mg。 4.6 分析步骤 4.6.1 测试次数 尽可能在一致的条件下至少测定两份试样。 4.6.2 仪器准备 按说明书的要求安装好设备,检查并连接水电气。 将石墨坩埚(4.4.2)置于炉子的支座上,加热到样品脱气温度以上进行脱气。 继续加热,直到试样全部熔融,氧提取完全,记录下检测器的读出信号。重复此过程直到检测器的 读数稳定。 检查玻璃棉过滤器(4.4.3)是否洁净,必要时进行更换。 如果电源关闭时间过长,再次使用前应根据说明书的要求对设备进行预热稳定。 更换过滤器(4.4.3)或试剂(4.3.1,4.3.2,4.3.3)后,需反复试验使设备达到稳定状态,此过程试验 结果舍弃。在样品正式分析之前,按4.6.3、4.6.4和4.6.5的程序进行空白、校准以及试验过程准备。 注:适合试样熔融以及坩埚脱气的温度由各生产厂家的仪器决定。 当设备具有计算机系统控制的功能时,工作曲线的建立、校准(漂移校正、标准化、重新校准)和氧含 量的测量应按照计算机软件操作说明书的要求进行。 4.6.3 空白检测 测试前,应多次重复执行下面的空白试验: 坩埚中不加样品,只加入分析助熔用的镍或铂(样品分析过程中应使用质量相同的同种助熔剂),按 照4.6.5程序进行分析。得到空白试验的读数。 与试样中的含量相比,空白试验的平均值要足够低。如果空白值异常高,查找并消除影响因素。如 3GB/T4698.7—2011 果空白值正常,就在仪器的相关设置栏内输入应扣除的空白值。 4.6.4 校准 测试前,执行下面的校准过程: 使用钛标准物质/样品(4.3.10)作为测试样品,执行4.6.5程序。 从分析的读出信号中扣除4.6.3中的空白值。 重复上述过程多次。 用式(1)和式(2)计算分析读出信号的平均氧等价因子(f)和氧的等价因子(F)。 fi=mO/Si …………………………(1) i=1~n F=∑n i=1fi n…