KR20110089324A - 크롬이 첨가되거나 크롬 및 바나듐이 동시에 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법 - Google Patents

크롬이 첨가되거나 크롬 및 바나듐이 동시에 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법은, 테스트 샘플을 과산화나트륨과 용융하고 열수 침출하는 과정이되, 상기 과산화나트륨은 또한 고 원자가의 모든 크롬을 산화시키기 위한 산화제로 사용되며; 텅스텐의 주요 부분은 텅스텐산이 침전되는 것을 방지하기 위하여 불화수소암모늄에 의해 배위되며; 분석 동안에 침전물 및 혼탁도를 피할 수가 있는 것을 특징으로 하여, 정확하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있도록 완전히 깨끗한 조건에서 적정이 이루어질 수 있다. 본 발명에서 적정 시에 용액의 투명도는 적정 분석법의 정확도에서 매우 중요하며, 결정 동안에 용액이 항상 깨끗한 것은 바나듐으로부터 크롬을 결정하는 것에 대한 방해가 정확하게 정량적으로 제거된다는 것을 보장하며; 바나듐에 의한 간섭은 과망간산칼륨에 의한 산화 이후에 황산 제1철 암모늄을 이용한 적정에 의한 감산법에 의해 제거된다. 본 발명에서 결정 방법은 결정이 완전히 깨끗한 조건에서 이루어질 수 있도록 하며, 바나듐에 의한 간섭을 완전히 정량적으로 제거할 수가 있고, 따라서 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량의 결정 정확도와 속도가 개선된다.

Description

크롬이 첨가되거나 크롬 및 바나듐이 동시에 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법{Method for measuring chromium content in a tungsten matrix which is added with chromium/chromium-vanadium}
본 발명은 크롬이 첨가되거나 크롬 및 바나듐이 동시에 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 "분석용 조건들의 최적화"란 새로운 산화환원 시스템을 가리키는 것으로, 텅스텐 시스템에서 고전적인 산화환원 적정을 크롬의 정확한 상량 분석에 성공적으로 응용이 가능하도록 하며, 이 방법은 간단하고 정확하며 빠르다. 한편, 분석용 조건들의 최적화에 의해 분석에서 크롬과 바나듐 사이의 상호 간섭을 정확하게 정량적으로 제거할 수가 있으며, 크롬과 바나듐이 동시에 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬과 바나듐의 함유량에 대한 정확한 측정이 가능하게 된다.
본 발명에서 용어 "매트릭스(matrix)"는 "매개물(medium)" 또는 "원료(base material)"을 가리킨다.
본 발명에서 용어 "텅스텐 매트릭스"는 분석을 위한 샘플을 가리키며, 모든 물질들과 성분들은 분석물(analytes)을 제외하고는 텅스텐 카바이드 등과 같은 텅스텐이다.
미세 또는 초미세 미립자의 텅스텐 카바이드 분말 제품에서 크롬 또는 바나듐 화합물을 종종 개별적으로 또는 동시에 첨가할 필요가 있다. 현존하는 분석 방법 중에서 크롬과 바나듐에 대한 상량 분석적인 방법은 없다. 또한 크롬과 바나듐 사이의 상호 간섭이 있기 때문에 크롬과 바나듐이 동시에 첨가된 것에서 크롬과 바나듐의 함유량을 정확히 측정하는 것은 더욱 어렵다. 텅스텐 산업에서 대형 회사들은 일반적으로 X-선 형광 분석기를 이용하여 크롬과 바나듐 등의 함유량을 동시에 결정하고 있으며, 이 방법은 빠르고 정확하다. 그러나, X-선 형광 분석기의 가격은 수백만 위안(RMB) 또는 그 이상을 호가하며, 따라서 중소기업들은 일반적으로 이러한 고가의 테스트 장비를 갖고 있지 않다.
대부분의 기업들은 텅스텐 시스템 내의 크롬 상량 분석으로 고전적인 산화환원 적정법을 활용하고 있으며, 산성 매개물에서는 질화은(sliver nitrate)을 촉매로 사용하며, 망간염(manganses salt)은 지시약으로 사용되며, 과황산암모늄(ammonium persulfate)은 저원자가 크롬을 산화시키기 위한 산화제로 사용되며, 염화나트륨(sodium chloride)은 고원자가 망간을 부식시키기 위하여 사용되며, 크롬 함유량은 철 표준용액의 적정법에 의해 결정된다.
고전적인 산화환원 적정을 이용하여 크롬이 단일 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법은 다음과 같다:
1) 범위
이 방법은 크롬이 단일 첨가된 텅스텐 매트릭스 내에서 크롬 함유량을 결정하기에 적합한 것이며, 측정 범위는 0.05-1.00% 이다.
2) 원리
샘플은 황산과 황산암모늄에 용해되며, 질화은을 촉매로 사용하고 황산 매개물 내에서 과황산암모늄과 산화된 후에 크롬은 철 표준용액으로 적정된다.
3. 시약:
3.1 황산암모늄(Ammonium sulfate) AR
3.2 인산(Phosphoric acid) AR, (
Figure pct00001
1.68)
3.3 질화은(Silver nitrate) 용액 AR, 1.00%
3.4 황산(Sulfuric acid) AR, (
Figure pct00002
1.84)
3.5 질산(Nitric acid) AR, (
Figure pct00003
1.42)
3.6 황산망간(Manganese sulfate) 용액 AR, 1.00%
3.7 과황산암모늄(Ammonium persulfate) AR
3.8 오-아닐리노벤조산(o- Anilinobenzoic acid) AR, 0.20%
3.9 염화나트륨(Sodium chloride) 용액 AR, 2.50%
3.10 황산(sulfuric acid) 및 인산(phosphoric acid)의 혼합된 산성용액(15+15+75) AR
3.11 디페닐아민설폰산나트륨(Sodium diphenylaminesulfonate) AR, (2g/L)
3.12 중크롬산칼륨(Potassium dichromate) 표준용액: AR, c(1/6K2Cr2O7) = 0.05mol/L.
3.13 철 표준용액
3.13.1 준비: 황산 제1철 암모늄(ferrous ammonium sulfate) 60g을 저울에 달고 이를 물 2000㎖에 용해, 황산(3.4) 250㎖를 첨가하고 냉각, 물 5000㎖에 희석하고 잘 흔들어 줌.
3.13.2 검정(Calibration): 피펫으로 용액(3.13.1) 20㎖을 취하여 500㎖ 삼각플라스크에 넣고 물 100㎖를 첨가, 황산 및 인산의 혼합된 산성용액(3.10) 15㎖를 첨가하여 잘 흔든 후에 지시약으로 디페닐아민설폰산나트륨(3.11) 두 방울을 첨가하고 중크롬산칼륨 표준용액(3.12)을 용액이 안정한 적자색(purple red color)을 보일 때까지 적정함.
중크롬산칼륨 표준용액(3.12)을 용액이 안정한 적자색(purple red color)을 보일 때까지 적정함.
계산: 철 용액의 표준 농도는 다음의 식을 통해 계산한다.
Figure pct00004
c1은 중크롬산칼륨 표준용액의 농도, mol/L이며;
V1은 소모된 중크롬산칼륨 표준용액의 부피, ㎖이며,
V2는 피펫(pipet)된 황산 제1철 암모늄 용액의 부피, ㎖이다.
4. 샘플
샘플 성분이 변경되지 않도록 막자 사발에서 분쇄하고 0.18㎜의 홀 지름을 갖는 스크린 메쉬에 통과시킴.
5. 분석 과정
5.1 측정수량
측정을 위한 두 개 샘플의 무게를 잼.
5.2 샘플 무게
0.4g의 샘플 무게를 0.0001g의 정밀도로 잼.
5.3 측정
5.3.1 샘플(5.2)을 500㎖ 삼각플라스크에 넣고 황산암모늄(3.1) 8g, 황산(3.4) 12㎖와 질산(3.5) 5㎖를 첨가, 완전히 용해시키기 위하여 전기로에서 가열하고 이를 옮긴 후에 냉각.
5.3.2 200㎖까지 물에 희석, 황산(3.4) 5㎖, 인산(3.2) 5㎖, 황산망간 용액(3.6) 한두 방울과 질화은 용액(3.3) 3㎖를 첨가하고 각 첨가된 시약에 대해 잘 흔들어 줌, 다음으로 전기로에서 5-10분 동안 끓도록 가열, 이를 옮긴 후에 냉각, 소량의 과황산암모늄(3.7)을 첨가, 과망간산(permanganic acid)의 적자색이 나타날 때까지 전기로에서 열적으로 산화, 추가로 5-8분 동안 끓임, 이를 옮겨 냉각, 염화나트륨(3.9) 10㎖를 첨가, 작은 기포들이 더 이상 발생하지 않을 때까지 지속적으로 가열, 이를 옮긴 후에 냉각.
5.3.3 오-아닐리노벤조산 지시약(3.8) 4방울을 첨가, 종말점으로 용액의 색깔이 체리 적색에서 밝은 녹색으로 바뀌는 시점까지 철 표준용액(3.13)으로 적정.
6. 결과의 계산:
크롬 함유량은 다음의 식에 따라서 계산된다.
Figure pct00005
위 식에서 V는 소모된 철 표준용액의 부피, ㎖이며;
c는 철 표준용액의 농도, mol/L이며,
m은 샘플 무게 g이며,
0.01733은
Figure pct00006
=1.00 mol/L의 농도를 갖는 철 표준용액 1mL와 등가인 크롬의 질량이다.
7. 허용오차 %
Figure pct00007
그러나 실질적인 응용에서 이 방법은 문제점들을 갖고 있다: (A) 샘플 용액의 산화환원 과정 동안에 다량의 침전물이 발생되며, 이러한 침전물과 관련된 문제들은 다음과 같다: 1. 적정 종말점의 결정에 심각하게 영향을 미치게 되어 쉽게 과적정(over-titration)이 있을 수 있고, 그래서 결과가 실제 값보다 크게 되고 재현성이 나빠진다. 2. 침전물은 일정하지 않게 테스트 성분의 미량 이온을 흡수하여 결과가 실제 값보다 낮게 되고 재현성이 나빠진다. 3. 바나듐 부분이 침전물 안으로 같이 침전되어 바나듐과 크롬의 간섭을 완전히 제거하기가 어려우며 크롬 결과의 정확도에 영향을 미친다. 4. 샘플 용액은 산화-환원 동안에 연장된 가열에 있게 되므로 침전물은 쉽게 뛰어올라 튀어서 샘플 용액의 손실을 야기하여 재측정을 필요로 하며, 더욱이 이를 피하기 위해서 작업자는 내내 가열로의 옆에서 삼각플라스크를 계속 흔들어주어야 하므로 노동 강도가 상당히 크다. (B) 산화-환원 동안에 과도한 산화 및 환원제가 완전히 소모될지 여부는 작업자의 경험에 의해 완전히 결정되며, 만약 일부가 남았다면 결과에 상당히 큰 영향을 미치게 된다. 그리고 (C) 분석 시간이 오래 걸리고 효율이 낮다.
첨가된 크롬과 바나듐의 정확한 함유량은 초경합금(hard alloy)의 하류 제품의 품질에 직접적으로 영향을 끼침에 따라서, 상술한 것과 같은 고전적인 산화환원 적정에 의한 텅스텐 시스템에서의 크롬의 상량분석에서의 단점을 극복하고 보다 정확하고 빠르며 효율적인 분석법을 제공하는 것은 실제적으로 중요한 것이다.
본 발명의 목적은 크롬이 첨가되거나 크롬 및 바나듐이 동시에 첨가된 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것으로, 텅스텐 시스템에서 고정적인 산화환원 적정에 의해 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법에 이용될 수 있어서 산화-환원 공정 중에서 발생할 수 있는 침전물을 제거하여 완전히 깨끗한 조건에서 측정이 이루어질 수 있으며, 바나듐에 의한 간섭을 정량적으로 완전히 제거할 수 있어서 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량 결정에 대한 정밀도와 속도가 개선된다.
이를 위하여, 본 발명은 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법을 제공하기 위한 것으로, 테스트 샘플은 과산화나트륨과 용융되어 용해 열수 침출(hot water leaching)이 이루어지며, 한편 상기 과산화나트륨은 또한 모든 크롬을 고 원자가로 산화시키기 위한 산화제로 사용되며, 텅스텐의 주요 부분은 텅스텐 산이 침전되는 것을 방지하기 위하여 불화수소암모늄에 의해 배위되는 것을 특징으로 하여 분석 동안에 침전물 또는 혼탁되는 것을 방지하여 정확하고 신뢰성 있는 결과를 갖도록 완전히 깨끗한 조건에서 적정이 이루어질 수가 있다. 적정 시에 용액의 투명도는 적정 분석법의 정확도에서 매우 중요하며, 측정 동안에 용액이 항상 깨끗하다는 것은 바나듐에서 크롬을 결정하는 것에 대한 방해가 정확하게 정량적으로 제거된다는 것이며, 바나듐에 의한 간섭은 과망간산칼륨에 의한 산화 이후에 황산 제1철 암모늄 표준용액으로 적정하게 되는 감산법(subtraction method)에 의해 제거될 수 있다.
고전적인 산화환원 적정법에 의한 크롬 함유량을 결정하는데 있어 사용되는 질화은, 과황산암모늄, 망간염, 염화나트륨 및 다른 시약들 대신에, 본 발명은 측정 동안에 성공적인 산화-환원 공정을 달성하기 위하여 착화제와 산화제를 사용하여 측정 동안에 용액이 항상 깨끗한 상태를 유지하는 한편, 크롬과 바나듐 사이의 상호 간섭을 정확히 제거할 수 있어서 결정 정확도를 보다 높은 수준으로 향상시키며, 정확하고 빠르며 재현 가능한 결과를 얻을 수가 있다. 그 이유는 다음과 같다:
(A) 텅스텐의 주요 부분과 배위하기 위하여 불화수소암모늄 착물을 사용하는 것은 텅스텐 산이 침전되는 것을 위해 샘플 용액의 산성화 동안에 텅스텐 산의 침전을 방지할 수 있다.
(B) 산화제인 과산화나트륨은 샘플을 용융시키고 크롬을 산화시키는 공정을 수행하는데 사용되며, 이러한 산화제는 샘플 용액이 어떠한 침전물의 생성도 없이 가열될 수 있도록 한다.
(C) 착물들과 산화제의 광범위한 함유량은 측정에 방해가 되지 않는다.
(D) 샘플 용액이 측정 동안에 항상 깨끗한 상태를 유지하는 것은 분석에서 크롬과 바나듐 사이의 상호 간섭을 정량적으로 제거할 수 있으며, 동시에 첨가된 크롬과 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬과 바나듐의 함유량에 대한 정확한 결정을 할 수 있다.
(E) 분석 사이클이 상당히 줄어들어서 고전적인 산화환원 적정에 대해 약 1/4 정도가 되므로 작업 효율이 상당히 개선된다. 고전적인 방법의 분석 공정은 특히 시간 소모가 많으며, 이는 샘플 용융에 많은 시간을 필요로 하고 이후에는 반복적인 가열과 냉각을 필요로 하며, 과도한 산화제의 완전한 제거에 대한 확인 또한 시간이 걸리므로 공정에 필요한 시간은 최소한 3 내지 5시간 또는 그 이상이 필요로 한다. 또한, 침전물의 튐(splashing)과 점핑(jumping)에 의한 재측정이 필요한 경우에는 거의 하루가 소요되어 효율이 상당히 낮다. 본 발명에서는 단지 온수에 의해 침출 테스트 용액 용융 덩어리가 완전히 침출되지 않는 경우에 한하여 3-5분 정도의 약간의 가열이 필요할 뿐이며, 그 이후에 측정은 모두 차가운 상태에서 이루어지며, 튐과 점핑의 문제가 없고 분석은 50 분 정도만이 소용되므로 효율이 매우 높다.
본 발명은 동시에 첨가된 크롬과 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬과 바나듐 함유량의 정확한 결정을 하기 위하여 분석 조건의 최적화된 조건을 이용하여 고전적인 산화환원 적정에 의한 크롬 결정에 적용되는 것으로, 본 방법은 이전 분석 조건의 최적화보다도 더 정확하고 재현성이 우수하며 분석 시간이 상당히 단축된다. 본 방법의 측정 범위는 Cr: 0.050-1.00%, V: 0.050-1.00%이다. 상대 오차는 5% 미만으로 함유량 결정에 대한 제품 및 공정 요구조건들을 완전히 만족시킬 수 있다.
분석 동안에 침전물 및 혼탁도를 피할 수가 있으며, 정확하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있도록 완전히 깨끗한 조건에서 적정이 이루어질 수 있다. 적정 시에 용액의 투명도는 적정 분석법의 정확도에서 매우 중요하며, 측정 동안에 용액이 항상 깨끗한 것은 바나듐에서 크롬을 결정하는 것에 대한 방해가 정확하게 정량적으로 제거된다는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 산화환원 적정법에 의한 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스(텅스텐 카바이드 및 이와 같은 것)에서 크롬 함유량을 결정하는 것이 제공된다.
1. 응용성:
본 방법은 산화환원 적정법에 의해 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스(텅스텐 카바이드 및 이와 같은 것)에서 크롬 함유량의 결정에 유용하다.
2. 원리:
테스트 샘플은 과산화나트륨과 용융되고 열수 침출되며, 과산화나트륨은 또한 모든 크롬을 고 원자가로 산화시키기 위한 산화제로서 사용된다. 텅스텐 주요 부분은 불화수소암모늄에 의해 배위되며, 알카리 용액은 황산에 의해 중화되어 적절한 산도로 조정된다. 디페닐아민설폰산나트륨(sodium diphenylaminesulfonate)은 지시약으로 사용되며, 황산 제1철 암모늄(ferrous ammonium sulfate) 표준용액은 적정에 사용된다. 바나듐으로부터의 간섭은 과망간산칼륨(potassium permanganate)에 의한 산화 이후에 황산 제1철 암모늄을 이용한 적정에 의한 감산법에 의해 제거된다.
3. 시약:
3.1 과산화나트륨(Sodium peroxide) AR
3.2 포화된 불화수소암모늄(Saturated ammonium hydrogen fluoride) AR
3.3 황산(Sulfuric acid) AR, (1+1)
3.4 인산(Phosphoric acid) AR, (
Figure pct00008
1.68)
3.5. 과망간산칼륨(Potassium permangante) 용액 AR, (10g/L)
3.6 아질산나트륨(Sodium nitrite) 용액 AR, (100g/L)
3.7 디페닐아민설폰산나트륨(Sodium diphenylaminesulfonate) 용액 AR, (10g/L)
3.8 크롬(Chromium) 표준용액: AR, c(1/6K2Cr2O7) = 0.05mol/L
3.9 철(Ferrous) 표준용액
3.9.1 준비: 황산 제1철 암모늄 60g을 측정하여 500㎖ 비이커에 넣고, 황산(5+95) 350㎖를 첨가한 후에 완전히 용해될 때까지 잘 저어주며, 이때 용액이 혼탁한 경우에는 거름종이를 이용하여 여과, 5000㎖ 정도까지 황산(5+95)에 희석하고 잘 혼합.
3.9.2 검정(Calibration): 피펫으로 크롬 표준용액(3.8) 20㎖의 세 분취액(aliquot)을 취하여 500㎖ 삼각플라스크에 넣고 100㎖까지 물에 희석, 황산-인산 혼합물(1+1+5) 15㎖를 첨가하고 디페닐아민설폰산나트륨(3.7) 두 방울을 첨가, 종말점으로 용액 색깔이 적자색에서 밝은 녹색으로 변하는 시점까지 황산 제1철 암모늄 표준용액(3.9.1)으로 적정함.
계산: 철 용액의 표준 농도는 다음의 식을 통해 계산한다.
Figure pct00009
위 식에서,
Figure pct00010
은 중크롬산칼륨 표준용액의 농도, mol/L이며;
Figure pct00011
은 중크롬산칼륨 표준용액의 부피, ㎖이며,
Figure pct00012
는 소모된 황산 제1철 암모늄 용액의 부피, ㎖이다.
결과는 세 개 검정의 산술평균 값을 취한다.
4. 샘플
샘플 성분이 변경되지 않도록 막자 사발에서 분쇄하고 0.18㎜의 홀 지름을 갖는 스크린 메쉬를 통과시킴.
5. 분석 과정
5.1 샘플 무게
1-3g의 샘플 무게를 0.0001g의 정밀도로 잼.
5.2 측정
5.2.1 샘플(5.1)을 30㎖ 철 도가니에 넣고, 750℃의 머플로(muffle furnace)에서 3산화 텅스텐으로 산화시킨 후에 이를 꺼내어 냉각, 과산화나트륨(3.1) 4-7g을 첨가하고 잘 저은 후에 이를 약간의 과산화나트륨(3.1)으로 덮고 700℃의 머플로에 넣은 후에 10분 동안 용융, 이를 꺼내어 냉각.
5.2.2. 열수(hot water) 50㎖가 미리 담긴 250㎖ 비이커에 이를 넣고, 용해 덩어리 침출(melt lump leaching) 다음에 도가니를 물로 세척하고 용해 덩어리가 완전히 분해된 후에 250㎖ 메스 플라스크로 옮기며 물에 희석하여 잘 흔들어 줌.
5.2.3 건조 여과, 용액 100㎖를 빨아올려서 500㎖ 삼각플라스크에 넣고(또한 바나듐이 혼합된 경우에는 100㎖ 여과 액의 두 분취액을 취함), 포화된 불화수소암모늄 용액(3.2)을 첨가하고 잘 흔들어 줌, 중화를 위하여 황산(3.3)으로 중화, 10㎖를 더 첨가하고 잘 흔들어 줌, 인산(3.4) 5㎖를 첨가하고 잘 흔들어 줌, 부피가 약 200㎖가 될 때까지 물로 희석하고 상온에서 냉각.
5.2.4 디페닐아민설폰산나트륨 용액(3.7) 두 방울을 첨가하고 종말점으로 용액 색깔이 적자색에서 밝은 녹색으로 변하는 시점까지 황산 제1철 암모늄 표준용액(3.9)으로 적정하며, 소모된 부피는 V1로 표시.
5.2.5 또한 바나듐이 혼합된 샘플의 경우에, 포화된 불화수소암모늄 용액(3.2) 10㎖를 다른 여과액 100㎖에 첨가하고 잘 흔들어 줌, 중화를 위하여 황산(3.3)으로 중화, 10㎖를 더 첨가하고 잘 흔들어 줌, 인산(3.4) 5㎖를 첨가하고 잘 흔들어 줌, 부피가 약 200㎖가 될 때까지 물로 희석하고 상온에서 냉각, 황산 제1철 암모늄 표준 용액(3.9) V1 ㎖를 첨가하고 충분히 잘 흔들어 줌, 수분 동안 놔둔 후에 수분 동안 안정된 적색이 나타날 때까지 과망간산칼륨(3.5)을 방울씩 첨가, 적색이 사라지는 시점까지 아질산나트륨 용액(3.6)을 첨가하는 동안 흔들어주면서 추가로 한 방울을 첨가, 잘 흔들어 주고 디페닐아민설폰산나트륨 용액(3.7) 두 방울을 첨가, 종말점으로 용액 색깔이 적자색에서 밝은 녹색으로 변하는 시점까지 황산 제1철 암모늄 표준용액(3.9.1)으로 적정하며, 소모된 부피는 V2로 표시.
6. 결과의 계산:
다음의 식에 따라서 크롬 함유량을 계산:
Figure pct00013
위 식에서 V1은 단일 첨가된 크롬의 경우에 적정에서 소모된 철 표준용액의 부피, 또는 크롬과 바나듐이 동시에 첨가된 경우에 크롬과 바나듐 모두에 의한 적정에서 소모된 철 표준용액의 부피, mL이며;
V2는 크롬과 바나듐이 동시에 첨가된 경우에 바나듐에 의한 적정에서 소모된 철 표준용액의 부피, mL이며;
Figure pct00014
는 철 표준용액의 농도, mol/L이며;
m은 샘플 무게, g이며;
0.01733은
Figure pct00015
=1.00 mol/L의 농도를 갖는 철 표준용액 1mL와 등가인 크롬의 질량이다.

Claims (8)

  1. 테스트 샘플을 과산화나트륨과 용융하고 열수 침출하는 과정이되, 상기 과산화나트륨은 또한 고 원자가의 모든 크롬을 산화시키기 위한 산화제로 사용되며; 텅스텐의 주요 부분은 텅스텐산이 침전되는 것을 방지하기 위하여 불화수소암모늄에 의해 배위되는 것을 특징으로 하는 단일 또는 동시에 첨가된 크롬 및 바나듐을 갖는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 다음의 시약들이 사용되는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
    3.1 과산화나트륨(sodium peroxide) AR
    3.2 포화된 불화수소암모늄(saturated ammonium hydrogen fluoride) AR
    3.3 황산(sulfuric acid) AR, (1+1)
    3.4 인산(phosphoric acid) AR, (
    Figure pct00016
    1.68)
    3.5. 과망간산칼륨(potassium permangante) 용액 AR, (10g/L)
    3.6 아질산나트륨(sodium nitrite) 용액 AR, (100g/L)
    3.7 디페닐아민설폰산나트륨(sodium diphenylaminesulfonate) 용액 AR, (10g/L)
    3.8 크롬(Chromium) 표준용액: AR, c(1/6K2Cr2O7) = 0.05mol/L
    3.9 철(Ferrous) 표준용액.
  3. 제2항에 있어서, 철 표준용액의 표준 농도를 결정하기 위한 공정들은 다음을 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
    3.9.1 준비: 황산 제1철 암모늄 60g을 측정하여 500㎖ 비이커에 넣고, 황산(5+95) 350㎖를 첨가한 후에 완전히 용해될 때까지 잘 저어주며, 이때 용액이 혼탁한 경우에는 거름종이를 이용하여 여과, 5000㎖ 정도까지 황산(5+95)에 희석하고 잘 혼합;
    3.9.2 검정: 피펫으로 크롬 표준용액(3.8) 20㎖의 세 분취액(aliquot)을 취하여 500㎖ 삼각플라스크에 넣고 100㎖까지 물에 희석, 황산-인산 혼합물(1+1+5) 15㎖를 첨가하고 디페닐아민설폰산나트륨(3.7) 두 방울을 첨가, 종말점으로 용액 색깔이 적자색에서 밝은 녹색으로 변하는 시점까지 황산 제1철 암모늄 표준용액(3.9.1)으로 적정함; 철 용액의 표준 농도는 다음의 식을 통해 계산한다:
    Figure pct00017

    위 식에서,
    Figure pct00018
    은 중크롬산칼륨 표준용액의 농도, mol/L이며;
    Figure pct00019
    은 중크롬산칼륨 표준용액의 부피, ㎖이며,
    Figure pct00020
    는 소모된 황산 제1철 암모늄 용액의 부피, ㎖이다.
    결과는 세 개 검정의 산술평균 값을 취한다.
  4. 제1항에 있어서, 다음의 분석 스텝들을 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
    5.1 샘플 무게: 1-3g의 샘플 무게를 0.0001g의 정밀도로 잼;
    5.2 결정:
    5.2.1 샘플(5.1)을 30㎖ 철 도가니에 넣고, 750℃의 머플로에서 3산화 텅스텐으로 산화시킨 후에 이를 꺼내어 냉각, 과산화나트륨(3.1) 4-7g을 첨가하고 잘 저은 후에 이를 약간의 과산화나트륨(3.1)으로 덮고 700℃의 머플로에 넣은 후에 10분 동안 용융, 이를 꺼내어 냉각;
    5.2.2. 열수 50㎖가 미리 담긴 250㎖ 비이커에 이를 넣고, 용해 덩어리 침출 다음에 도가니를 물로 세척하고 용해 덩어리가 완전히 분해된 후에 250㎖ 메스 플라스크로 옮기며 물에 희석하여 잘 흔들어 줌;
    5.2.3 건조 여과, 용액 100㎖를 빨아올려서 500㎖ 삼각플라스크에 넣고(또한 바나듐이 혼합된 경우에는 100㎖ 여과 액의 두 분취액을 취함), 포화된 불화수소암모늄 용액(3.2)을 첨가하고 잘 흔들어 줌, 중화를 위하여 황산(3.3)으로 중화, 10㎖를 더 첨가하고 잘 흔들어 줌, 인산(3.4) 5㎖를 첨가하고 잘 흔들어 줌, 부피가 약 200㎖가 될 때까지 물로 희석하고 상온에서 냉각;
    5.2.4 디페닐아민설폰산나트륨 용액(3.7) 두 방울을 첨가하고 종말점으로 용액 색깔이 적자색에서 밝은 녹색으로 변하는 시점까지 황산 제1철 암모늄 표준용액(3.9)으로 적정하며, 소모된 부피는 V1로 표시; 그리하여 크롬 함유량의 계산.
  5. 제4항에 있어서, 다음의 분석 단계들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
    5.2.5 또한 바나듐이 혼합된 샘플의 경우에, 포화된 불화수소암모늄 용액(3.2) 10㎖를 다른 여과액 100㎖에 첨가하고 잘 흔들어 줌, 중화를 위하여 황산(3.3)으로 중화, 10㎖를 더 첨가하고 잘 흔들어 줌, 인산(3.4) 5㎖를 첨가하고 잘 흔들어 줌, 부피가 약 200㎖가 될 때까지 물로 희석하고 상온에서 냉각, 황산 제1철 암모늄 표준 용액(3.9) V1 ㎖를 첨가하고 충분히 잘 흔들어 줌, 수분 동안 놔둔 후에 수분 동안 안정된 적색이 나타날 때까지 과망간산칼륨(3.5)을 방울씩 첨가, 적색이 사라지는 시점까지 아질산나트륨 용액(3.6)을 첨가하는 동안 흔들어주면서 추가로 한 방울을 첨가, 잘 흔들어 주고 디페닐아민설폰산나트륨 용액(3.7) 두 방울을 첨가, 종말점으로 용액 색깔이 적자색에서 밝은 녹색으로 변하는 시점까지 황산 제1철 암모늄 표준용액(3.9.1)으로 적정하며, 소모된 부피는 V2로 표시;
    다음의 식에 따라서 크롬 함유량을 계산:
    Figure pct00021

    위 식에서 V1은 단일 첨가된 크롬의 경우에 적정에서 소모된 철 표준용액의 부피, 또는 크롬과 바나듐이 동시에 첨가된 경우에 크롬과 바나듐 모두에 의한 적정에서 소모된 철 표준용액의 부피, mL이며;
    V2는 크롬과 바나듐이 동시에 첨가된 경우에 바나듐에 의한 적정에서 소모된 철 표준용액의 부피, mL이며;
    Figure pct00022
    는 철 표준용액의 농도, mol/L이며;
    m은 샘플 무게, g이며; 그리고
    0.01733은
    Figure pct00023
    =1.00 mol/L의 농도를 갖는 철 표준용액 1mL와 등가인 크롬의 질량이다.
  6. 제1항에 있어서, 알카리 용액은 황산에 의해 중화되어 적절한 산도로 조정되는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 적정은 디페닐아민설폰산나트륨을 지시약으로 하여 황산 제1철 암모늄 표준용액에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 바나듐에 의한 간섭은 과망간산칼륨에 의한 산화 이후에 황산 제1철 암모늄을 이용한 적정에 의한 감산법에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 텅스텐 매트릭스에서 크롬 함유량을 결정하기 위한 방법.
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