GB T 5158.3-2011 金属粉末 还原法测定氧含量 第3部分：可被氢还原的氧.pdf

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1、ICS 77.160 H 16 道昌和国国家标准11: -、中华人民GB/T 5158.3-2011/ISO 4491-3: 1997 金属粉未还原法测定氧含量第3部分:可被氢还原的氧Metallic powders-Determination of oxygen content by reduction methods一Part 3: Hydrogen-reducible oxygen CISO 4491-3: 1997 ,IDT) 2011-05-12发布2012-02-01实施数码防伪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GB/T 5158(金属粉末还原法

2、测定氧含量分为四个部分:一一第1部分:总则;一一第2部分:氢还原时的质量损失(氢损); 一一第3部分:可被氢还原的氧;一一第4部分:还原-提取法测定总氧量。本部分为GB/T5158的第3部分。GB/T 5158.3-20门/ISO4491-3: 1997 本部分等同采用IS04491-3:1997(金属粉未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

3、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、张炳、王华锋、张江峰。I GB/T 5158.3-2011/ISO 4491-3: 1997 1 范围金属粉末还原法测定氧含量第3部分:可被氢还原的氧GB/T 5158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o.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

4、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/T 5158.1金属粉末还原法测定氧含量第1部分:总则CISO4491-1:1989 ,IDD ISO 760:1978 水的测定Karl Fischer法(通用方法)3 方法原理在干燥的氯气或氧气中于低温(170oC)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

5、末，在380oC用镰触媒将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烧和水。4 试剂在分析中仅使用确认为分析级的试剂和蒸馆水或相当纯度的水。警告:Karl Fischer试剂含有4种有毒化合物:融、二氧化硫、毗睫和甲醇。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. 2 Karl Fischer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20mg30 mg的水，称量精确到0.1mgo b) 加入100mg 200 mg的二水酒石酸铀其理论上含有15.66%的水的标准物质，相当于13.92%的氧，称重精确到

6、0.1mg。二水酒石酸铀应预先研磨成细粉，并在105oC土5oC干燥至恒量。1 GB/T 5158.3-2011/ISO 4491-3: 1997 c) 按第7章的要求，取100mg200 mg的纯二水酒石酸锅，称量精确到0.1mg，作为试料，但对在170.C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0.005%，露点不超过一45.C。4.4 氮或氧，其氧含量运0.005%，露点不超过45 .C。4.5 干燥剂，由粒状的无水硅酸纳铝，活性硅胶或高氨酸镜组成。5 设备试验装置示意图分别见图l(方法1)和图2(方法2)。5. 1 供氢装置(A)，装有调压阀，流

7、量控制间和流量计。5.2 氢净化器(B)，装有催化脱氧剂和干燥剂。5.3 供氮(或直)装置(C)，装有调压闽、流量控制阀和流量计。5.4 气体转换阔(D)。5.5 气体干燥装置(E)，装有干燥剂(4.5)。A一一-供氢装置(5.1);B一一氢净化器(5.2); C一一供氮(或氢)装置(5.3); D一一气体转换阀(5.的pE-一一气体干燥装置(5.5); F一一还原管(5.6); G 加热炉(5.7); H 载舟(5.S); I一一催化转换器(5.9); J 气流旁路(5.10) ; k一一滴定瓶(5.11);L 端点检测器(5.12); M一一滴定管(5.13)。图1方法1的设备示意图2 M

8、 L r-:_囱K . GB/T 5158.3-20 11/ISO 4491-3: 1997 A 供氢装置(5.1); B一一氢净化器(5.2); C一一供氮(或氢)装置(5.3); D一一气体转换阀(5.4); E一一气体干燥装置(5.5); F一一还原管(5.的;G一一加热炉(5.7); H 载舟(5.8); I 催化转换器(5.9); J一一气流旁路(5.10); K-.滴定瓶(5.11); L一一端点检测器(5.12) ; M一一滴定管(5.13)。图2方法2的设备示意图L K 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

9、的一端开口，管子的内径为27mm30 mm，长度为400mm，其内有两根直径为5mm6 mm，长度分别为60mm80 mm和200mm240 mm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入干燥炉，另一端插入还原炉。b) 管子的两端开口，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

10、填装不到一半的样子。载舟应在氢气中于900.Cl 100 .C下至少放置1h，使用前应在干燥器内保存。5.9 催化转换器(1)，由装有镇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.C.触媒应固定在氢气内。5.10 气流旁路()，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200mL300 mL，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，需装两支铅电极。5.12 端点检测器(L)，用于确定电势滴定的端点(见图的。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

11、大气中的水分。3 G/T 5158.3-2011/ISO 4491-3: 1997 5.11、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10表1预计可被氢还原的氧含量/%试料的质量/g0.05-0.5 5 0.5-2.0 2 2.0-3.0 1 7.2 试验条件所用的还原温度见表2。表2金属粉末还原温度;-c锡青铜750士15铅青铜600士10铅铜600士10铅500土10锡425土1

12、0银550士10铜850土15钢铁1 100士20钻1 000土20镇1 000士20鸽1 000土20铝1 100士20镣1 150士20硬质合金混合料1 000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 G/T 5158.3-2011/ISO 4491-3:1997 7.3 设备的准备7.3. 1 按图l(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l来说，还原管5.6a)J可以放在炉外。F一一还原管(5.的;H一一-载舟(5.8) F F 图3还原管示意图7.3.2 用KarlFisc

13、her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(见图的，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120A的电流，然后再打开开关So7.3.5 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

14、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，切换回氯气。然后将还原管抽出还原炉冷却至室温。Ir一一一S R LYr-/ . . N一一徽安表;R 可变电阻;S一一开关。图4端点检测器L(见7.3.4)示意图5 GB/T 5158.3-2011/ISO 4491-3: 1997 7.3.6 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。曹告:当还原管仍热时，除非切换回氯气，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.的做空白试验，其步骤与

15、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.的，预热到380.C士10.C，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)J，插入装有己称重试料的载舟。关好管口，以至少30L/h的流量通入干燥的氮气，来消除试料带人的空气

16、。如果通入氯气的时间预先尚未确定，允许通人氮气的时间定为10min. 滴定甲醇至可见端点，将氮气流量调至25L/h，并在170.C:!:10.C时将反应管插入炉内。在干燥期结束时，滴定甲晖到可见端点。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，将管子插入还原炉内，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滴定甲醇至端点，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

17、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。然后打开管口5.6a)J插人装有试料的载舟。用不锈钢钩将载舟推入干燥区，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，将载舟推入还原炉的高温区。在还原期结束时，用KarlFischer试剂滴定，记录容积V1(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，接下式计算:式中:1-v牛Qced

18、 = 100n _ _1一一，G m V1 -试料使用的KarlFischer试剂容积，单位毫升(mL); V2一一空白试验使用的KarlFischer试剂容积，单位毫升(mL);m一一试料质量，单位为毫克(mg); n一-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。GB/T 5158.3-20门/ISO4491-3: 1997 表3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/%主三0.20.01 0.01%(绝对值)0.01 0. 20. 5 0.01 平均值的5%0.0

19、2 0. 51. 0 0.01 平均值的5%0.05 1. 0 0.01 平均值的5%0.1 9 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。h白白F的EFm叮叮。自. . ON-的. LO 回阁。中华人民共和国国家标准金属册末还原法测定氧含量第3部分:可被氢还原的氧GB/T 5158. 3-2011/1S0 4491-3: 1997 * 中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X12301/16 印张O.75 字数15千字2011年8月第一版2011年8月第一次印刷* 书号:155066. 1-43198定价16.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533打印H期:2011年8月15R F002