DIN EN ISO 4938:2016-08 Сталь и железо. Определение содержания никеля. Гравиметрический или титриметрический метод (ISO 4938:2016); Немецкая версия EN ISO 4938:2016.

Стандартный №: DIN EN ISO 4938:2016-08
Дата публикации: 2016
Разместил: German Institute for Standardization
Последняя версия: DIN EN ISO 4938:2016-08

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

ISO 4938:2016 — авторитетный стандарт для определения содержания никеля в стали, опубликованный Международной организацией по стандартизации. Он заменяет стандарт DIN EN 24938 1992 года. Этот стандарт был совместно разработан ISO/TC 17, Железо и сталь, и ECISS/TC 102, Технический комитет по химическому анализу железа и стали. Немецкая версия официально вступила в силу в сентябре 2016 года.

Этот стандарт устанавливает два метода определения: гравиметрический и титрование. Оба метода применимы к образцам стали с содержанием никеля от 1% до 30% (массовая доля). Эти методы основаны на комплексообразовании никеля с диметилглиоксимом, что позволяет достичь точного определения за счет прецизионных стадий осаждения, разделения и измерения.

Принцип метода и механизм химической реакции

Процесс определения основан на следующем принципе химической реакции: после растворения образца в кислоте ионы никеля реагируют с диметилглиоксимом в аммиачной среде с образованием ярко-красного осадка диметилглиоксима никеля. Мешающее влияние кобальта устраняется окислением ферроцианидом калия, а мешающего влияния меди устраняется электролизом с контролируемым потенциалом.

Основное уравнение химической реакции:

Ni²⁺ + 2C₄H₈N₂O₂ → Ni(C₄H₇N₂O₂)₂↓ + 2H⁺

В гравиметрическом методе осадок высушивают и непосредственно взвешивают. При титриметрическом методе осадок растворяется и образует комплекс с ЭДТА, а избыток ЭДТА подвергается обратному титрованию стандартным раствором цинка.

Требования к реагентам и приборам

Тип реагента	Требования к спецификации	Способ приготовления	Условия хранения
Раствор диметилглиоксима	10 г/л раствора этанола	10 г диметилглиоксима, растворенного в 1000 мл этанола	Профильтровать перед использованием
Стандартный раствор ЭДТА	Около 0,01 моль/л	6,33 г динатриевой соли ЭДТА, растворенной в воде и доведенной до 1000 мл	Хранить при комнатной температуре
Раствор ферроцианида калия	100 г/л	100 г K₃[Fe(CN)₆], растворенного в воде	Срок годности: 30 дней

Основные приборы и оборудование:

Тигель из стеклянного песка: Пористость P16 (ISO 4793)
pH-метр: Точность 0,1 единицы pH
Атомно-абсорбционный спектрометр: Используется для определения остаточного никеля в Фильтрат
Устройство для электролиза с контролируемым потенциалом: используется для удаления меди

Подробное описание процесса

Предварительная обработка образца

Взвесьте необходимое количество образца (содержание никеля должно быть от 25 до 70 мг), растворите его в царской водке, а затем добавьте паровую хлорную кислоту для полного окисления хрома. Отделите оксиды кремния, вольфрама, ниобия и тантала фильтрацией. Фильтрат используется в качестве основного раствора.

Осаждение и разделение никеля

Выберите различные схемы осаждения в зависимости от содержания меди и кобальта в образце:

Образцы с низким содержанием меди и кобальта (Cu<5 мг, Co<5 мг): Прямое однократное осаждение
Образцы с высоким содержанием меди и кобальта: Используйте вторичное осаждение для обеспечения чистоты
Образцы со средним содержанием: Устраните помехи от меди с помощью электролиза с контролируемым потенциалом

Выбор метода определения

Метод	Применимое содержание никеля	Точность	Сложность операции
Гравиметрический метод	25-70 мг	Относительное стандартное отклонение 0,2-0,8%	Высокая
Титрование	25-40 мг	Относительное стандартное отклонение 0,1-0,5%	Средняя

Данные о точности и анализ

Подробные данные о точности были получены в результате совместного тестирования гравиметрического метода в 12 лабораториях и метода титрования в 10 лабораториях:

Содержание никеля (%)	Предел повторяемости (r) гравиметрического Метод	Предел воспроизводимости (R) гравиметрического метода	Предел повторяемости (r) метода титрования	Предел воспроизводимости (R) метода титрования
1,0	0,035	0,030	0,015	0,018
5,0	0,063	0,071	0,050	0,070
15,0	0,132	0,174	0,136	0,198
30,0	0,235	0,329	0,265	0,390

Данные показывают, что титриметрический метод имеет лучшую точность в диапазоне низких содержаний, тогда как гравиметрический метод имеет лучшую стабильность в диапазоне высоких содержаний.

Точки реализации и меры предосторожности

Критические контрольные точки

Контроль pH: pH должен строго контролироваться на уровне 8,0±0,2 во время осаждения
Контроль температуры: Температура старения осаждения составляет 65-80 ℃, а время - 2 часа
Условия промывки: Используйте промывочную воду с температурой 45 ℃, чтобы предотвратить растворение осадка
Условия сушки: Сушка при 110 ℃ в течение 2 часов до постоянного веса

Обработка мешающих элементов

Мешающие элементы, такие как кобальт, медь и марганец, необходимо устранить специальными методами:

Кобальт: Окислить до трехвалентного состояния ферроцианидом калия
Медь: Удалить электролизом с контролируемым потенциалом
Марганец: Образовать растворимый комплекс в аммиачной среде

Меры обеспечения качества

Определение остаточного никеля в фильтрате является ключевым этапом обеспечения качества, требующим, чтобы остаточный никель не превышал 0,2% от общего содержания никеля в образце. Атомно-абсорбционная спектрометрия используется для определения содержания никеля в фильтрате для обеспечения целостности аналитических результатов.

Эволюция стандарта и техническое сравнение

По сравнению с версией 1988 года, ISO 4938:2016 в первую очередь включает в себя следующие технические усовершенствования:

Добавлены подробные рабочие процедуры для титрования
Улучшен план обработки мешающих элементов
Обновлены данные о точности и статистические методы
Введена атомно-абсорбционная спектрометрия для контроля качества

По сравнению с соответствующими стандартами, такими как ASTM E354, ISO 4938 предоставляет более подробные технические рекомендации по подготовке образцов, устранению помех и контролю качества.

Примеры применения и практические советы

Определение содержания никеля в нержавеющей стали

Для образцов нержавеющей стали с содержанием никеля около 20% рекомендуется гравиметрический метод. Взвесьте 0,5 г образца и проведите вторичное осаждение, чтобы убедиться в чистоте осадка. Высушите и взвесьте осадок перед расчетом содержания никеля. Одновременно определите остаточный никель в фильтрате с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии для коррекции.

Определение содержания никеля в низколегированной стали

Для низколегированных сталей с содержанием никеля 2-5% более подходящим является метод титрования. Размер образца можно увеличить до 2 г. При использовании метода первичного осаждения титрование ЭДТА имеет четкую конечную точку и является простым и быстрым в эксплуатации.

Практические рекомендации

Готовьте реагенты строго в соответствии со стандартными требованиями, особенно к концентрации и значению pH раствора диметилглиоксима.
Обратите внимание на контроль температуры в лаборатории, чтобы избежать колебаний температуры во время осаждения.
Регулярно проверяйте метод с помощью стандартных образцов для обеспечения аналитической точности.
Создайте полную систему регистрации качества, включая номера партий реагентов, состояние прибора и т. д.

ISO 4938:2016 предоставляет комплексное техническое решение для точного определения содержания никеля в стали. Благодаря строгим рабочим характеристикам и мерам контроля качества обеспечивается надежность и сопоставимость аналитических результатов.

DIN EN ISO 4938:2016-08 Ссылочный документ

ISO 1042 Лабораторная посуда - Мерные колбы с одной отметкой
ISO 14284 Сталь и железо. Отбор и подготовка проб для определения химического состава.*， 2022-10-25 Обновление
ISO 3696 Вода для аналитических лабораторных целей; Спецификация и методы испытаний
ISO 4793 Лабораторные спеченные (фритованные) фильтры; Классификация, классификация и обозначение пористости
ISO 5725:1986 Точность методов испытаний; Определение повторяемости и воспроизводимости стандартного метода испытаний путем межлабораторных испытаний.
ISO 648 Лабораторная посуда - Пипетки однообъемные

DIN EN ISO 4938:2016-08 История

2016 DIN EN ISO 4938:2016-08 Сталь и железо. Определение содержания никеля. Гравиметрический или титриметрический метод (ISO 4938:2016); Немецкая версия EN ISO 4938:2016.
2016 DIN EN ISO 4938:2016 Сталь и железо. Определение содержания никеля. Гравиметрический или титриметрический метод (ISO 4938:2016); Немецкая версия EN ISO 4938:2016.
2014 DIN EN ISO 4938 E:2014-02 Определение содержания стали и железоникеля гравиметрическим или объемным методом (проект)
2014 DIN EN ISO 4938 E:2014 Проект документа. Сталь и железо. Определение содержания никеля. Гравиметрический или титриметрический метод (ISO/DIS 4938:2013); Немецкая версия prEN ISO 4938:2013.
1992 DIN EN 24938:1992 Определение содержания никеля в стали и чугуне гравиметрическим или объемным анализом (ISO 4938:1988); немецкая версия EN 24938:1990

Сталь и железо. Определение содержания никеля. Гравиметрический или титриметрический метод (ISO 4938:2016); Немецкая версия EN ISO 4938:2016.

DIN EN ISO 4938:2016-08Сталь и железо. Определение содержания никеля. Гравиметрический или титриметрический метод (ISO 4938:2016); Немецкая версия EN ISO 4938:2016.