JIS H 1653:1991 ジルコニウム及びジルコニウム合金中の窒素定量方法

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             H 1653-1991

ジルコニウム及びジルコニウム合金中の窒素定量方法

Methods for determination of nitrogen in zirconium and zirconium alloys

1. 適用範囲 この規格は,ジルコニウム及びジルコニウム合金中の窒素定量方法について規定する。
    備考 この規格の引用規格を,次に示す。
    JIS H 1650 ジルコニウム及びジルコニウム合金の分析方法通則
    JIS K 8001 試薬試験方法通則
    JIS K 8005 容量分析用標準試薬
2. 一般事項 分析方法に共通な一般事項は,JIS H 1650による。
3. 定量方法の区分 窒素の定量方法は,次のいずれかによる。
(1) アンモニア蒸留分離アミド硫酸滴定法 この方法は,窒素含有率0.001wt%以上0.02wt%以下の試料に
    適用する。
(2) チモール吸光光度法 この方法は,窒素含有率0.001wt%以上0.02wt%以下の試料に適用する。
(3) 不活性ガス融解−熱伝導度法 この方法は,窒素含有率0.001wt%以上0.02wt%以下の試料に適用する。
4. 試料の調製 試料の調製は,次のいずれかによる。ただし,塊の場合には,やすり研磨又は化学研磨
を用い,切粉の場合には化学研磨を用いる。
(1) やすり研磨
  (a) あらかじめジルコニウム又はジルコニウム合金でこすった中目又は細目のやすりで新しい面が出る
      まで研磨する(1)。
  (b) やすり研磨した試料の表面をアセトンを浸み込ませたガーゼで強くふいた後,アセトンで洗浄する。
      この代わりにやすり研磨した試料をアセトン中で超音波洗浄してもよい。
  (c) 洗浄した試料は,送風乾燥してアセトンを除去した後,ひょう量瓶などに入れてデシケーター中に
      保存する。
    注(1) 摩擦熱によって試料の温度が上がり,空気中の窒素を取り込まないようにゆっくりとやすり研
          磨する。
(2) 化学研磨
  (a) 試料を硝酸 (1+1) 100mlとふっ化水素酸5mlとの混酸に,約20℃で切粉の場合には10秒間,塊の
      場合には50秒間浸す。

――――― [JIS H 1653 pdf 1] ―――――

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H 1653-1991
  (b) 化学研磨した試料を,超音波洗浄器を用いて水,エタノール及びアセトン中で1分間ずつ順次洗浄
      する。
  (c) (1)(c)に従って試料を保存する。
5. アンモニア蒸留分離アミド硫酸滴定法
5.1   要旨 試料を塩酸及びふっ化水素酸で分解した後,水酸化ナトリウムを加えて水蒸気蒸留を行う。
水蒸気とともに留出したアンモニアをほう酸溶液に吸収させ,アミド硫酸標準溶液で滴定する。
5.2   試薬 試薬は,次による。
(1) 水 JIS K 8001の3.8(二酸化炭素を含まない水)に規定する水を用いる。
(2) 塩酸 (1+1)
(3) ふっ化水素酸
(4) ほう酸溶液 (1g/l)
(5) 水酸化ナトリウム溶液 (500g/l)
(6) アミド硫酸標準溶液 (0.693gHOSO2NH2/l)   アミド硫酸 (JIS K 8005) 0.693gを水(1)約100mlに溶解し
    た後,1 000mlの全量フラスコに水(1)を用いて移し入れ,水(1)で標線まで薄める。この溶液1mlは,
    窒素100            
(7) メチルレッド・メチレンブルー混合溶液 メチルレッド0.10gとメチレンブルーn水和物0.10gとをエ
    タノール(95)に溶解した後,エタノール(95)で200mlとする。
5.3   装置 装置は,水蒸気蒸留装置を用いる。水蒸気蒸留装置は,硬質ガラスで作製し,水蒸気発生フ
ラスコ(a),トラップ(b),蒸留フラスコ(c),漏斗(d),球室(f)及び蛇管冷却器(e)からなる。トラップ(b)の底
部の小管には,ピンチコックを付けたゴム管を接続し,トラップ(b)中に挿入した水蒸気導入管の先端(g)
には小穴2個を開ける。
  また,蒸留フラスコ(c)の中に挿入した水蒸気導入管は途中(h)でゴム管接続とし,先端部(i)を交換できる
ようにする。各部はすり合わせ連結を行い,スプリング又はクランプで固定する。受器には硬質ガラス製
三角フフスコ (300ml) を使用する。水蒸気蒸留装置の例を図1に示す。

――――― [JIS H 1653 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                                    H 1653-1991
                                    図1 水蒸気蒸留装置の例
5.4   試料はかり取り量 試料はかり取り量は,表1による。
                                     表1 試料はかり取り量
                                  窒素含有率      試料はかり取り量
                                     wt%                 g
                             0.001以上 0.002未満        10
                             0.002以上 0.02以下          5
5.5   操作(2)

――――― [JIS H 1653 pdf 3] ―――――

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H 1653-1991
5.5.1  試料溶液の調製 試料をはかり取って,ポリエチレンビーカー (300ml) に移し入れる。ポリエチ
レン時計皿で覆い,水 [5.2(1)   ] 約50ml及び塩酸 (1+1) 50mlを加える。ふっ化水素酸10mlを少量ずつ加
えて分解した後,水浴上で加熱して完全に分解する。時計皿の下面を少量の水 [5.2(1)   ] で洗浄して時計皿
を取り除く。
    注(2) 操作は,大気中に窒素化合物を含まない室内で行う。
5.5.2  アンモニアの蒸留 アンモニアの蒸留は,次の手順によって行う。
(1) 水蒸気蒸留装置 (5.3)(3)(4)の蒸留フラスコ(c)に水酸化ナトリウム溶液75mlを入れる。
(2) 受器の三角フラスコ (300ml) にほう酸溶液20mlを正しく加えた後,蒸留装置の蛇管冷却器(e)の先端
    が受器の三角フラスコのほう酸溶液中に入るようにする。
(3) 5.5.1で得た溶液を漏斗(d)から静かに蒸留フラスコ(c)に流し入れた後,水 [5.2(1)   ] でビーカーの内壁
    及び漏斗を洗浄し,蒸留フラスコに流し入れ,水 [5.2(1)   ] で液量を約250mlとし,漏斗(d)のコックを
    閉じる。
(4) 水蒸気発生フラスコ(a)の電源を入れ,トラップ(b)の下部のピンチコックを閉じて水蒸気を送り,水蒸
    気蒸留を行う。受器の三角フラスコ中の全液量が約120mlに達したら,三角フフスコを下げて蛇管冷
    却器(e)の先端を液面から離し,しばらく蒸留を続けて蛇管冷却器の内部を洗浄する。水蒸気発生フラ
    スコ(a)の電源を切って,水蒸気の発生を止め(5),蛇管冷却器(e)の先端の外側を水 [5.2(1)   ] で洗浄する。
    注(3) 新しい蒸留装置を使用する場合,又は引き続き使用しなかった場合には,あらかじめ蛇管冷却
          器(e)に水を通さないで23時間蒸留洗浄を行う。
      (4) 水蒸気発生フラスコ(a)の水は,あらかじめ沸騰させてから用いる。沸騰させるときには,トラ
          ップ(b)の下部のピンチコックを開いた状態で,水蒸気発生フラスコの電源を入れて行う。
      (5) 水蒸気発生フラスコ(a)の電源を断つと,トラップ(b)内は直ちに減圧となり,蒸留廃液は蒸留フ
          ラスコ(c)からトラップ(b)に逆流するので,これをトラップ(b)の下部のピンチコックを開いて抜
          き取り,次の蒸留に備える。
5.5.3  滴定 5.5.2(4)で得た三角フラスコの溶液にメチルレッド・メチレンブルー混合溶液 [5.2(7)   ] 約3
滴を指示薬として加え,アミド硫酸標準溶液 [5.2(6)   ] で滴定し,溶液が最後の一滴で紫紅色に変わった点
を終点とし,アミド硫酸標準溶液の使用量を求める。
5.6   空試験 試料を用いないで,試料と同じ操作を行う(6)。
    注(6) この操作での空試験値は,窒素として0.03mg以下でなければならない。
5.7   計算 試料中の窒素含有率を,次の式によって算出する。
                                    (V1 V2 ) .000010
                        窒素 wt%                     100
                                           m
                      ここに,    V1 :  5.5.3で得たアミド硫酸標準溶液使用量 (ml)
                                  V2 :  5.6で得たアミド硫酸標準溶液使用量 (ml)
                                  m :  試料はかり取り量 (g)
6. チモール吸光光度法
6.1   要旨 試料を硫酸,塩酸,ふっ化水素酸及びほう酸で分解し,くえん酸ナトリウム,水酸化ナトリ
ウム,ペンタシアノニトロシル鉄 (III) 酸ナトリウム,炭酸ナトリウム,炭酸水素ナトリウム,次亜塩素
酸ナトリウム及びチモールを加えて呈色させ,光電光度計を用いて,その吸光度を測定する。
6.2   試薬(7) 試薬は,次による。

――――― [JIS H 1653 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                                    H 1653-1991
(1) 塩酸
(2) 硫酸 (1+1)
(3) ふっ化水素酸・ほう酸溶液 ほう酸50gを少量ずつふっ化水素酸100mlに加えて溶解し,ポリエチレ
    ン瓶に保存する。この溶液を水で5倍に薄めて使用する。
(4) 水酸化ナトリウム溶液 (400g/l)
(5) 過酸化水素
(6) 次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素含有率3g/l) 次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素含有率
    100g/l)を水で30倍に薄め,褐色瓶に保存する。冷暗所に保存すれば1か月間は使用しても差し支え
    ない。
(7) 炭酸ナトリウム・炭酸水素ナトリウム溶液 (pH10)    炭酸ナトリウム7.94gと炭酸水素ナトリウム
    5.04gとを水に溶解し,水で液量を1lとする。
(8) ペンタシアノニトロシル鉄 (III) 酸ナトリウム溶液 ペンタシアノニトロシル鉄 (III) 酸ナトリウム
    二水和物2.0gを水に溶解し,水で液量を100mlとする。褐色瓶に保存すれば1か月間は使用しても差
    し支えない。
(9) りん酸水素二ナトリウム溶液 りん酸水素二ナトリウム・12水36gを水に溶解し,水で液量を500ml
    とする。
(10) くえん酸三ナトリウム溶液 くえん酸三ナトリウム二水和物250gを水に溶解し,水で液量を1lとす
    る。
(11) チモール溶液 チモール3gを水酸化ナトリウム溶液 (20g/l) 100mlに溶解する。褐色瓶に保存すれば
    少なくとも2週間は使用しても差し支えない。
(12) 標準窒素溶液 (2    最一一              楓   アンモニウム0.381 9gを水で溶解し,1 000mlの全量フラスコに水を
    用いて移し入れ,水で標線まで薄めて原液 (100  最一一          ‰                  を使用の都度,必要量だ
    水で正しく50倍に薄めて標準窒素溶液とする。
(13) フェノールフタレイン溶液 フェノールフタレイン0.10gをエタノール (95) 90mlに溶解し,水で液量
    を100mlとする。
    注(7) 酸,過酸化水素は,できるだけアンモニア態窒素含有率の低いものを用い,開封後は汚染に注
          意する。
6.3   試料はかり取り量 試料はかり取り量は,表2による。
                                     表2 試料はかり取り量
                                  窒素含有率      試料はかり取り量
                                     wt%                 g
                              0.001以上0.006未満        0.8
                              0.006以上0.01未満         0.5
                              0.01 以上0.02以下         0.2
6.4   操作(8)
6.4.1  試料溶液の調製 試料溶液の調製は,次の手順によって行う。
(1) 試料をはかり取って四ふっ化エチレン樹脂ビーカー (100ml) に移し入れ,ポリエチレン時計皿で覆い,
    硫酸 (1+1) 2ml,塩酸3ml及びふっ化水素酸・ほう酸溶液 [6.2(3)   ] 5mlを加えて分解する(9)。
(2) 過酸化水素0.5mlを加えた後,少量の水でビーカーの内壁を洗い,時計皿の下面を水で洗って時計皿
    を取り除き,引き続き水浴上で加熱してほとんど溶液がなくなるまで蒸発する(10)。

――――― [JIS H 1653 pdf 5] ―――――

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