GBT5158.3-2011金属粉末还原法测定氧含量第3部分可被氢还原的氧.pdf 9页

'ICS77．160H16a目中华人民共和国国家标准GB／T5158．3—2011／iso4491-3：1997金属粉末还原法测定氧含量第3部分：可被氢还原的氧Metallicpowders--Determinationofoxygencontentbyreductionmethods--Part3：Hydrogen-reducibleoxygen2011-05-12发布(IS04491—3：1997，IDT)2012—02—01实施宰瞀徽紫瓣警辫赞星发布中国国家标准化管理委员会厘111 刖胃GB／T5158．3—201I／ISO4491—3：1997GB／T5158(<金属粉末还原法测定氧含量》分为四个部分：——第1部分：总则；——第2部分：氢还原时的质量损失(氢损)；——第3部分：可被氢还原的氧；——第4部分：还原一提取法测定总氧量。本部分为GB／T5158的第3部分。本部分等同采用ISO4491—3：1997<(金属粉末还原法测定氧含量第3部分：可被氢还原的氧》。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改：a)“本国际标准”一词改为“本部分”；b)用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”；c)删除国际标准的前言。本部分由中国有色金属工业协会提出。本部分由全国有色金属标准化技术委员会归口。本部分由深圳市弘海实业有限公司、山东揽月科技有限公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所起草。本部分主要起草人：马志平、康俊、王世宏、张舸、王华锋、张江峰。 1范围GB／T5158．3—2011／iso4491-3：l997金属粉末还原法测定氧含量第3部分：可被氢还原的氧GB／T5158的本部分规定了金属粉末中可被氢还原氧含量的测定方法，氧含量范围为0．05％～3％(质量分数)。本部分适用于各种金属、部分合金化或完全合金化的金属粉末、碳化物(硬质合金)和粘结金属的混合料。本方法不适用于含有润滑剂或有机粘结剂的粉末。本部分也可适用于特殊的催化装置制取的含碳的粉末。本部分应结合GB／T5158．1和IsO760使用。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／T5158．1金属粉末还原法测定氧含量第1部分：总则(ISO4491—1：1989，IDT)ISO760：1978水的测定KarlFischer法(通用方法)3方法原理在于燥的氮气或氩气中于低温(170℃)以下对试料进行预处理。应在给定的温度下于纯净干燥的氢气中还原。由氢和氧化物反应形成的水被甲醇吸收。用KarlFischer试剂滴定，可通过目视颜色的变化或两个电极(恒定的端点)的电势来确定端点。对于含碳的粉末，在380℃用镍触媒将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷和水。4试剂在分析中仅使用确认为分析级的试剂和蒸馏水或相当纯度的水。警告：KarlFisher试剂含有4种有毒化合物：碘、二氧化硫、吡啶和甲醇。要注意避免与其直接接触，特别是避免吸入。如有意外溅出，须用大量水冲洗。4．1无水甲醇。4．2KarlFischer试剂，每毫升相当于1毫克氧。用下列任一方法确定KarlFischer试剂的滴定度：a)往滴定瓶内加入20mg～30mg的水，称量精确到0．1mg。b)加入100mg～200mg的二水酒石酸钠[其理论上含有15．66％的水的标准物质，相当于13．92％的氧]，称重精确到0．1mg。二水酒石酸钠应预先研磨成细粉，并在105℃士5℃干燥至恒量。1 GB／T5158．3—2011／LSO4491-3：1997c)按第7章的要求，取100mg～200mg的纯二水酒石酸钠，称量精确到0．1mg，作为试料，但对在170℃的干燥步骤及后续滴定有限制。详细的标定步骤见ISO760。4．3氢，其氧含量≤O．005％，露点不超过--45℃。4．4氮或氩，其氧含量≤O．005％，露点不超过--45℃。4．5干燥剂，由粒状的无水硅酸钠铝，活性硅胶或高氯酸镁组成。5设备试验装置示意图分别见图1(方法1)和图2(方法2)。5．1供氢装置(A)，装有调压阀，流量控制阀和流量计。5．2氢净化器(B)，装有催化脱氧剂和干燥剂。5．3供氮(或氩)装置(c)，装有调压阀、流量控制阀和流量计。5．4气体转换阀(D)。5．5气体干燥装置(E)，装有干燥剂(4．5)。A——供氢装置(5．1)；B——氢净化器(5．2)；c——供氨(或氩)装置(5．3)D——气体转换阀(5．4)；E——气体干燥装置(5．5)；F——还原管(5．6)；G——加热炉(5．7)；H——载舟(5．8)；I——催化转换器(5．9)；J——气流旁路(5．10)；K——滴定瓶(5．11)；L——端点检测器(5．12)M——滴定管(5．13)。图1方法1的设备示意图 GB／T5158．3—2011／IsO449I-3：1997A——供氢装置(5．1)；B——氢净化器(5．2)；C——供氨(或氩)装置(53)D——气体转换阀(5．4)；E——气体干燥装置(5．5)；F——还原管(5．6)；G——加热炉(5．7)；H——载舟(5．8)；I——催化转换器(5．9)；J——气流旁路(5．10)；K——滴定瓶(5．11)；L——端点检测器(5．12)M——滴定管(5．13)。图2方法2的设备示意图5．6还原管(F)，装有气封，由石英或耐火材料(如致密刚玉)制成，应满足下列规定的两个条件之一：a)管子的一端开口，管子的内径为27mm～30mm，长度为400mm，其内有两根直径为5mm～6mm，长度分别为60mm～80mm和200mm～240mm的小石英管，其分布见图3。小石英管的连接方式是其中一端插人干燥炉，另一端插入还原炉。b)管子的两端开13，内径为20mm，长度为1m，一端为进气口，另一端为出气口。这种管子要永久插入两个加热炉子内。5．7两台加热炉(G)，其中一个是用于干燥试料，另一个是用于氧化物的还原。加热炉应具有控温系统，能保持管内放载舟部位的温度在规定的温差内。注：如果可能，可使用一个炉子来实现上述功能。5．8载舟(H)，最好是由表面抛光的高铝陶瓷制成，其尺寸要合适，试样填装不到一半的样子。载舟应在氢气中于900℃～1i00℃下至少放置1h，使用前应在干燥器内保存。5．9催化转换器(I)，由装有镍触媒的玻璃管和加热炉组成，炉子具有控温系统，能保持玻璃管的温度在380℃。触媒应固定在氢气内。5．10气流旁路(J)，当不需要催化转换器时，用于避免气流通过触媒。5．11滴定瓶(K)，其容积为200mL～300mL，具有磁力搅拌器或类似的装置。如果要用电势滴定来测定终点，需装两支铂电极。5．12端点检测器(L)，用于确定电势滴定的端点(见图4)。5．13滴定管(M)，其容积为25mL，细头的刻度间隔为0．05mL，并用装有干燥剂(4．5)的护管来阻隔大气中的水分。3。回 GB／T5158．3—2011／iso4491-3：19975．1l、5．12和5．13的要求可以变动，只要满足ISO760的要求，任何市场上可买到的KarlFischer和滴定装置都可使用。6取样粉末应在接收状态下进行测试。7步骤7．1试料称重，精确到0．1mg，试料的质量应与预计的可被氢还原的氧含量对应，见表1。表1预计可被氢还原的氧含量／％试料的质量／g0．05～0．55>O．5～2．02>2．0～3．0l7．2试验条件所用的还原温度见表2。表2金属粉末还原温度／℃锡青铜750±15铅青铜600土10铅铜600士10铅500土10锡425土10银550土10铜850士15钢铁1100士20钴l000士20镍1000土20钨1000土20钼1100土20铼1150士20硬质合金混合料1000土20在相应温度下的还原时间大约20min，对于不同的设备和不同的粉末来说，使其充分还原的最佳还原时间应由实验确定。4 GB／T5158．3—2011／ISO4491-3：19977．3设备的准备7．3．1按图1(方法1)或图2(方法2)来连接设备。设定还原炉(见5．7)的温度。对方法1来说，还原管[5．6a)]可以放在炉外。F7。3．2用KarlFischer试剂(4．2)冲洗滴定管(5．13)，以确保其内没有水分(因为水分会改变试剂的滴定度)。倒掉冲洗液，将KarlFischer试剂加入滴定管。7．3．3将甲醇(4．1)加入滴定瓶(5．11)，小心的调整液面，使插入管(或电极)置于液面之下。启动搅拌器，用KarlFischer试剂滴定，到可见端点，以中和甲醇中的少量水。7，3．4如果使用电势来测端点(见图4)，应合上电势端点测量器(5．12)的开关s将电极短接并调整可变电阻R，在微安计N上示出120pA的电流，然后再打开开关s。7．3．5对于上述测试方法来说，氮气的流量至少要调到30L／h并保持10min，可通过气体切换阀(5．4)将氮气切换为氢气，其流量大约应调为25L／h。对方法1来说，将还原管[5．6a)]插入还原炉内，并放置10min，切换回氮气。然后将还原管抽出还原炉冷却至室温。7s厂_、弋／1．[二二]——一卜———／，———一N——微安表’R——可变电阻S——开关。图4端点检测器L(见7．3．4)示意图S图意一不管原还3图。墙管。原舟还载二FH GB／T5158．3—2011／ISO4491-3：19977．3．6再次滴定甲醇至可见端点，以中和试验过程中释出的水。7．3．7通过7．4规定的空白试验检查设备的状况，包括仪器的气密性。警告：当还原管仍热时，除非切换回氮气，否则不要切断氢气。7．4空白试验对于每一组测定，都应用空载舟(5．8)做空白试验，其步骤与试料的试验步骤相同。注：在良好条件下的仪器应给出加热氧含量接近1mg的空白试验的结果。如果结果太高，或结果不稳定，则应检查仪器是否泄漏。7．5测定在两种测定方法中，如果必须要考虑到碳的影响，应开启催化装置(5．9)，预热到380℃土10℃，并在载舟置于还原区之前接人系统。在控制装置的端部，在将氢气切换为氮气之前要确保催化装置是处于旁路。注：如有需要，可通过测定用于滴定干燥过程中释出的水的KarlFischer试剂的容积来确定试样中的水分含量。7．5．1方法1：单端开口还原管打开管口[5．6a)]，插入装有已称重试料的载舟。关好管口，以至少30L／h的流量通人干燥的氮气，来消除试料带人的空气。如果通入氮气的时间预先尚未确定，允许通入氮气的时间定为10min。滴定甲醇至可见端点，将氮气流量词至35L／h，并在170℃土10℃时将反应管插入炉内。在干燥期结束时，滴定甲醇到可见端点。用可视法或用电势法来测定端点。如果用电势法测定端点，应预先按7．3．4的要求调整检测器。记录滴定管中KarlFischer试剂的容积和干燥时间。用气体切换阀，将氮气切换为氢气，将氢气流量调至25L／h，将管子插人还原炉内，在还原温度下保温。在还原期结束时，按前述同样的端点检测方法湔定甲醇至端点，记录滴定管的读数和滴定剂的容积V1(单位：mL)，记录反应时间。将氢气切换为氮气并将管子从炉内抽出。将管子冷却到室温(如果需要可用吹风机)，然后打开管口，取出载舟。7．5．2方法2：两端开口反应管要确保炉温设置正确，通人干燥的氮气。然后打开管rn[5．6a)]插入装有试料的载舟。用不锈钢钩将载舟推人干燥区，然后用气密塞封好管口。在干燥期结束时，用KarlFischer试剂滴定甲醇。将氮气切换为氢气，将载舟推人还原炉的高温区。在还原期结束时，用KarlFischer试剂滴定，记录容积V，(单位：mL)。将氢气切换为氮气，将载舟移至低温区，1min后，将载舟从炉管内移出。7．6至少要重复一次测定。8试验结果的计算和表述8．1可被氢还原的氧含量，以质量分数表示，按下式计算：Od一100nVTI--V2式中：v。——试料使用的KarlFischer试剂容积，单位毫升(mL)；y：——空白试验使用的KarlFischer试剂容积，单位毫升(mL)}m——试料质量，单位为毫克(mg)；n——KarlFischer试剂的标准液，氧含量的单位为毫克每毫升(mg／mL)。8．2试验结果的计算和表达按表3的规定进行。6 表3GB／T5158．3—2011／ISO4491—3：1997可被氢还原的氧含量／“测试结果计算的精确至／％两次测试值的最大允许偏差表达结果的精确至／％≤0．2o．Olo．Ol％(绝对值)o．ol>O．2--≤0．5O．01平均值的5“o．02>O．5～≤1．oo．Ol平均值的5％o．o．5>1．o0．01平均值的5％o．19试验报告试验报告应包括下列信息：a)本标准号；b)鉴别试样所需的细节；c)干燥时间和温度；d)还原时间和温度；e)是否使用催化装置；f)所得的结果；g)本标准中未规定的或作为参考的以及选项操作h)可能影响试验结果的任何情况。'