ICS 77. 160
GB
H 16
中华人民共和国国家标准
GB/T5158.3--2011/IS04491-3.1997
金属粉末 还原法测定氧含量第3部分：可被氢还原的氧
Metallic powders--
Determination of oxygen content by reduction methods-
Part 3 : Hydrogen-reducible oxygen
(ISO4491-3:1997,IDT)
2012-02-01实施
2011-05-12发布
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 GB/T5158.3—2011/ISO4491-3:1997
前 言
GB/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-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、王华锋、张江峰。
I GB/T5158.32011/IS04491-3:1997
金属粉末还原法测定氧含量第3部分：可被氢还原的氧
1范围
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
在干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：KarlFischer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）往滴定瓶内加人20mg~30mg的水，称量精确到0.1mg。 b）加人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/ISO4491-3:1997
c) 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℃的于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℃。 4.4氮或氢，其氧含量≤0.005%，露点不超过一45℃。 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）。
一供氢装置(5.1)；
H- 一载舟(5.8)；
A-
催化转换器（5.9)；气流旁路（5.10)；滴定瓶（5.11）端点检测器（5.12）；
B - 氢净化器(5.2)； C- 供氮（或氢）装置（5.3）； D 气体转换阀（5.4)； E. 气体干燥装置（5.5)； F 一还原管（5.6)； G 加热炉(5.7)；
T
J K L M- 滴定管（5.13）。
图1方法1的设备示意图
2 GB/T5158.3—2011/IS04491-3:1997
M
C
A B 氢净化器（5.2)；
载舟（5.8）；催化转换器（5.9)；气流旁路（5.10)；
供氢装置（5.1)；
H 1
供氮（或氩）装置（5.3)；
C D -- -气体转换阀（5.4)；
K- 滴定瓶（5.11)； L - 一端点检测器（5.12)； M-滴定管(5.13)。
气体干燥装置（5.5）；还原管（5.6)；一加热炉(5.7)；
E F G-
- -
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
久插人两个加热炉子内。
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℃～1100℃下至少放置1h，使用前应在于燥器内保存。 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 GB/T 5158.3—2011/IS04491-3:1997
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1。
表 1
试料的质量/g
预计可被氢还原的氧含量/%
0. 05~ 0. 5 >0. 5 ~2. 0 >2.0~3.0
5 2 1
7.2试验条件
所用的还原温度见表2。
表 2
金属粉末锡青铜铅青铜铅铜铅锅银铜钢铁钻镍钨
还原温度/℃ 750±15 600±10 600±10 500±10 425±10 550±10 850±15 1100±20 1000±20 1000±20 1000±20 1100±20 1150±20 1000±20
硬质合金混合料
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/ISO4491-3:1997
7.3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。
F
还原管（5.6）；
F
H—.载舟(5.8)。
图3还原管示意图
7.3.2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试剂加人滴定管。 7.3.3将甲醇（4.1)加人滴定瓶(5.11)，小心的调整液面，使插人管（或电极)置于液面之下。启动揽拌器，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120μA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)］插人还原炉内，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。
N- 微安表； R- 一可变电阻； S- 一开关。
图4端点检测器L(见7.3.4)示意图
S GB/T5158.3-—2011/ISO4491-3:1997
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。
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，如果必须要考患到碳的影响，应开启催化装置（5.9），预热到380℃士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Karl Fischer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，来消除试料带入的空气。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，将氮气流量调至25L/h，并在170℃土10℃时将反应管插人炉内。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试剂的容积和于燥时间。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滴定甲醇至端点，记录滴定管的读数和滴定剂的容积V，（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，通入于燥的氮气。然后打开管口[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：
Omd = 100n Vi - Vz
m
式中： V,试料使用的KarlFischer试剂容积，单位毫升（mL）； V2-—-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。
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