Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5919:1995 ISO 3110:1975 Hợp kim đồng-Xác định hàm lượng nhôm là nguyên tố hợp kim-Phương pháp thể tích

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 5919 : 1995

ISO 3110 : 1975

HỢP KIM ĐỒNG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM LÀ NGUYÊN TỐ HỢP KIM - PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH

Copper alloys - Determination of aluminium as alloying element - Volumetric method

Lời nói đầu

TCVN 5919 : 1995 hoàn toàn tương đương với ISO 3110 : 1975.

TCVN 5919 : 1995 do Ban Kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 26 Đồng và hợp kim đồng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) ban hành.

Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính Phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

HỢP KIM ĐỒNG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM LÀ NGUYÊN TỐ HỢP KIM - PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH

Copper alloys - Determination of aluminium as alloying element - Volumetric method

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp thể tích xác định hàm lượng nhôm trong hợp kim đồng. Phương pháp này áp dụng để xác định hàm lượng nhôm là nguyên tố hợp kim trong các hợp kim đồng.

2. Nguyên lý

Xác định hàm lượng nhôm bằng chuẩn độ chelát ở độ pH khoảng 6, sau khi giải chất che natri florit và dùng cách đo thế để chỉ thị vôn kế.

3. Hóa chất

Tất cả các hóa chất phải đạt độ tinh khiết phân tích. Dùng nước cất hoặc nước đã khử ion.

3.1. Axit nitric

Hòa 50 ml axit nitric (d 1,40 g/m) với 50 ml nước.

3.2. Muối dinatri của axit êtylendiamintetra-axêtic (EDTA) dung dịch 0,2 M.

3.3. Hexamêtylentetramin.

3.4. Đồng, dung dịch 0,05 M

Hòa tan 3,177 g đồng (hàm lượng đồng > 99,9 %) trong 20 ml axit nitric (3.1) và pha loãng đến 1 lít.

3.5. Natri florit, dung dịch 25 g/l.

3.6. Mangan,dung dịch chứa 4,55 g Mn(NO₃)₂.4H₂O trong 1 lít (1ml chứa 1 mg mangan).

3.7. Axit clohydric

Hòa 50 ml axit clohydric (d 1,19 g/ml) với 50 ml nước.

3.8. Hydro peoxit, dung dịch 30 % (m/m).

3.9. Dung dịch cupfêron

Hòa tan 10 g cupfêron với 100 ml nước.

3.10. Clorofom

3.11. Axit pecloric (d 1,74 g/ml).

3.12. Axit nitric (d 1,40 g/ml).

4. Thiết bị

4.1. Thiết bị phòng thí nghiệm loại thông thường.

4.2. Điện thế kế được nối với bộ chỉ thị vôn kế để phân cực hóa các điện cực bằng dòng điện một chiều (2 µA đến 10 µA).

Cách lắp đặt này có thể được thực hiện bằng cách đơn giản như dùng một ác quy hoặc một cụm pin 2 V nối thành dãy với một điện trở 1 MΩ với các điện cực. Điện kế thế sẽ mắc song song với các điện cực.

4.3. Điện cực kép platin, làm bằng dây platin đường kính 1 mm, gắn trực tiếp trong ống thủy tinh hoặc sau khi đã hàn trên dây đồng sao cho mỗi đầu điện cực có chiều dài khoảng 0,4 cm với diện tích bề mặt khoảng 10 mm².

5. Lấy mẫu

Lấy mẫu theo ISO/R 1811.

6. Cách tiến hành

6.1. Đối với hợp kim không chứa titan và zirconi

6.1.1. Đối với hàm lượng nhôm từ 4 % đến 12 % (m/m)

6.1.1.1. Cân 0,2000 g mẫu đã chia nhỏ vào cốc cao 250 ml, cho 5 ml nước và 3 ml axit nitric (3.1) và đun nóng từ từ cho đến khi phần mẫu thử hòa tan hết. Cho bay hơi dung dịch để còn từ 1ml đến 2 ml và sau đó pha loãng bằng 25 ml nước.

Trong trường hợp phân tích các hợp kim giàu thiếc, nếu oxit thiếc (SnO₂) kết tủa trong khi hòa tan thì cần được lọc tách ra. Kết tủa này không chứa nhôm và có thể loại bỏ.

6.1.1.2. Cho 1 ml dung dịch mangan (3.6), 22 ml dung dịch EDTA và hexametylentetramin vừa đủ để độ pH đạt từ 6,0 đến 6,2 (dung dịch mangan có thể bỏ qua nếu mẫu chứa 0,5 % hàm lượng mangan). Đun sôi trong 5 phút. Làm nguội đến nhiệt độ phòng và chuẩn độ EDTA hiện còn dư bằng dung dịch đồng (3.4), dùng vôn kế điện cực platin kép đã phân cực để chỉ thị chuẩn độ.

Dung dịch đồng được nhỏ vào từng giọt một, lúc đầu nhanh hơn và khi gần tới điểm kết thúc nhỏ chậm lại. Điểm kết thúc được nhận biết bởi hiện tượng phá vỡ điện thế đột ngột hơn 100 mV trên 1 giọt (ghi lại thể tích đã dùng, V₁). Cho thêm 20 ml dung dịch natri florit (3.5) vào dung dịch đã được chuẩn độ bằng cách trên. Kiểm tra độ pH nếu cần thì hiệu chỉnh lại bằng cách nhỏ một vài giọt axit nitric (3.1). Đun sôi trong 2 phút. Lại làm nguội đến nhiệt độ phòng và vẫn dùng một buret không cần bổ sung dung dịch, để chuẩn độ EDTA dã được giải phóng (liên kết chính với nhôm) bằng dung dịch đồng (3.4) theo đúng cách đã mô tả ở trên (tổng thể tích đã dùng, V₂).

CHÚ THÍCH

1) Trong khi chuẩn độ, anốt bị phủ bởi mangan oxit (MnO₂). Kết tủa này cần phải cho hòa tan sau mỗi lần chuẩn độ bằng cách nhúng điện cực vào trong dung dịch axit clohydric (1 + 5) có chứa một vài giọt hydro peoxit.

2) Đường cong chuẩn độ được đánh giá theo cùng phương pháp như các chuẩn độ chỉ thị điện thế kế. Phải chú ý rằng một lượng nhỏ dung dịch chuẩn độ đã được cho có đủ trong khi chuẩn độ lần đầu (chuẩn độ ngược của EDTA còn dư) được cộng thêm vào thể tích dùng trong lần thứ hao (chuẩn độ EDTA liên kết ban đầu với nhôm đã được giải phóng với natri florit).

6.1.2. Đối với hàm lượng nhôm từ 0,5 % đến 4 % (m/m)

Cân 0,5000 g mẫu, cho vào trong cốc cao 250 ml, cho thêm 5 ml nước và 5 ml axit nitric (3.1) và đun nóng từ từ cho đến khi phần mẫu thử hòa tan hết. Cho bay hơi dung dịch tới khi còn từ 1 ml đến 2 ml, pha loãng với 25 ml nước và 1 ml dung dịch mangan (3.6) và 42 ml dung dịch EDTA (3.2). (Dung dịch mangan có thể bỏ qua nếu mẫu chứa ≥ 0,5 % hàm lượng mangan).

Chuẩn độ theo cách đã cho trong 6.1.1, bắt đầu bằng việc cấp hexametylentetramin.

Nếu hàm lượng nhôm của hợp kim nhỏ hơn 1 %, cần sử dụng micrôburet cho lần chuẩn độ thứ hai.

6.2. Đối với hợp kim chứa titan và zirconi

6.2.1. Đối với hàm lượng nhôm từ 4 % đến 12 % (m/m)

Cân 0,2000 g mẫu đã chia nhỏ vào cốc cao 250 ml và hòa tan với 25 ml axit clohydric (3.7) đồng thời cho vào theo từng phần nhỏ tổng lượng 5 ml hydro peoxit (3.8). Làm nguội dung dịch trong quá trình thao tác. Khử peoxit còn dư bằng cách đun sôi trong khoảng 5 phút. Sau khi làm nguội đến nhiệt độ phòng, chuyển dung dịch vào phễu chiết khoảng 150 ml, dùng thật ít nước để rửa. Tổng thể tích của dung dịch còn khoảng 50 ml.

Phụ thuộc vào lượng sắt, titan và zircôni hiện có trong hợp kim, cho từ 2 ml đến 5 ml dung dịch cupferon (3.9) và 20 ml clorofom (3.10) và lắc kỹ trong 1 phút. Sau khi tách các pha, lấy các pha hữu cơ và lặp lại quá trình chiết pha nước với việc dùng 1 ml dung dịch cupferon và 10 ml clorofom. Lặp lại quá trình chiết này một lần nữa nếu pha hữu cơ vẫn còn màu hơi vàng. Loại bỏ các pha clorofom.

Chuyển dung dịch nước khi đó đã không chứa sắt, titan và zirconi vào cốc cao 250 ml và cho bốc hơi tới khi còn khoảng 5 ml. Thêm 5 ml axit pecloric (3.1) và 5 ml axit nitric (3.12) và khử mọi chất hữu cơ có thể có bằng cách cho hóa ướt.

Cho bốc khói axit pecloric tới khi còn khoảng 1 ml, pha loãng với 25 ml nước và lọc bỏ mọi chất không tan. Tiếp tục như đã chỉ dẫn trong 6.1.1.2.

6.2.2. Đối với hàm lượng nhôm từ 0,5 % đến 4 % (m/m)

Cân 0,5000 g mẫu cho vào cốc cao 250 ml và hòa tan với 30 ml axit clohydric (3.7) đồng thời cho theo từng phần nhỏ tổng lượng 10 ml hydro peoxit (3.8). Làm nguội dung dịch trong khi thao tác. Khử peoxit dư bằng cách đun sôi và tiếp tục như đã chỉ dẫn trong 6.2.1, nếu lượng sắt, titan và zirconi nhiều hơn thì cần phải dùng một lượng dung dịch cupferon nhiều hơn.

Sau khi cho bốc hơi dung dịch với axit pecloric/nitric, và nếu cần thì phải lọc và làm tiếp theo cách đã cho trong 6.2.1 để chuẩn độ.

Nếu hàm lượng nhôm của hợp kim nhỏ hơn 1 %, phải dùng micrôburet để chuẩn độ lần thứ hai.

7. Cách tính kết quả

Hàm lượng nhôm tính theo phần trăm khối lượng như sau:

- Đối với cách tiến hành theo 6.1.1 và 6.2.1

Al % (m/m) = 0,6745 (V₂ - V₁)

- Đối với cách tiến hành theo 6.1.2 và 6.2.2

Al % (m/m) = 0,270 (V₂ - V₁)

trong đó:

V₁ là thể tích dung dịch đồng cần thiết để chuẩn độ trước khi giải chất chiết che natri florit, tính bằng ml;

V₂ là tổng thể tích dung dịch đồng cần thiết để chuẩn độ cả trước và sau khi giải chất chiết che natri florit, tính bằng ml.

8. Biên bản thử

Biên bản thử gồm các nội dung sau:

a) số hiệu và tên tiêu chuẩn này, các tiêu chuẩn tham khảo;

b) kết quả và phương pháp tính được dùng;

c) mọi đặc điểm bất thường được ghi nhận trong quá trình xác định;

d) mọi thao tác không qui định trong tiêu chuẩn này hoặc được coi là tùy ý lựa chọn.