(高清版)GBT 5121.8-2024 銅及銅合金化學(xué)分析方法 第8部分：氧、氮、氫含量的測定

代替GB/T5121.8—2008銅及銅合金化學(xué)分析方法2024-04-25發(fā)布國家標準化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T5121《銅及銅合金化學(xué)分析方法》的第8部分。GB/T5121已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：銅含量的測定；——第3部分：鉛含量的測定；——第4部分：碳、硫量的測定；——第5部分：鎳含量的測定；——第7部分：砷含量的測定；——第10部分：錫含量的測定；——第11部分：鋅含量的測定；——第12部分：銻含量的測定；——第13部分：鋁含量的測定；——第14部分：錳含量的測定；——第15部分：鈷含量的測定；——第16部分：鉻含量的測定；——第17部分：鈹含量的測定；——第18部分：鎂含量的測定；——第19部分：銀含量的測定；——第20部分：鋯含量的測定；——第22部分：鎘含量的測定；——第23部分：硅含量的測定；——第24部分：硒、碲含量的測定；——第25部分：硼含量的測定；——第26部分：汞含量的測定；——第27部分：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；——第29部分：三氧化二鋁含量的測定。本文件代替GB/T5121.8—2008《銅及銅合金化學(xué)分析方法第8部分：氧含量的測定》,與GB/T5121.8—2008相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：a)更改了氧的測定范圍，將“0.00030%～0.11%”更改為“0.00030%～0.600%”(見第1章，2008年版的第1章);b)刪除了石墨套坩堝示意圖(見2008年版的圖1);Ⅱc)增加了惰性氣體熔融-熱導(dǎo)法測定氮含量的方法(見第4章);d)刪除了儀器示意圖(見2008年版的圖2);e)增加了惰性氣體熔融-紅外吸收法或熱導(dǎo)法測定氫含量的方法(見第5章);f)增加了試驗報告(見第6章);g)刪除了質(zhì)量保證和控制(見2008年版的第9章)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國有色金屬標準化技術(shù)委員會(SAC/TC243)歸口。本文件起草單位：中鋁洛陽銅加工有限公司、洛陽船舶材料研究所(中國船舶集團有限公司第七二五研究所)、金川集團股份有限公司、有色金屬技術(shù)經(jīng)濟研究院有限責任公司、山東中金嶺南銅業(yè)有限責任公司、廣東省科學(xué)院工業(yè)分析檢測中心、國標(北京)檢驗認證有限公司、紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測院、浙江省冶金產(chǎn)品質(zhì)量檢驗站有限公司、中鋁材料應(yīng)用研究院有限公司、上海有色金屬工業(yè)技術(shù)監(jiān)測中心有限公司、中色正銳(山東)銅業(yè)有限公司、聊城市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所、山東品冠檢測技術(shù)服務(wù)有限公司、云南銅業(yè)股份有限公司。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——1985年首次發(fā)布為GB5121.8—1985,1996年第一次修訂，2008年第二次修訂；——本次為第三次修訂。Ⅲ銅及銅合金以其優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐腐蝕性能，以及良好的力學(xué)性能和加工成型性，廣泛應(yīng)用于一套完整、切實可行且適應(yīng)于銅及銅合金產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和貿(mào)易需求的化學(xué)成分分析的方法標準，以在行業(yè)內(nèi)形成統(tǒng)一的測試評價方法，增加檢測結(jié)果的可靠性和可比性。限于文件篇幅、使用需求、適用范圍以及各分析方法之間的技術(shù)獨立性等方面原因，GB/T5121擬由29個部分組成?！?部分：銅含量的測定；——第2部分：磷含量的測定；——第3部分：鉛含量的測定；——第5部分：鎳含量的測定；——第6部分：鉍含量的測定；——第7部分：砷含量的測定；——第9部分：鐵含量的測定；——第10部分：錫含量的測定；——第11部分：鋅含量的測定；——第12部分：銻含量的測定；——第13部分：鋁含量的測定；——第14部分：錳含量的測定；——第15部分：鈷含量的測定；——第17部分：鈹含量的測定；——第18部分：鎂含量的測定；——第19部分：銀含量的測定；——第20部分：鋯含量的測定；——第21部分：鈦含量的測定；——第22部分：鎘含量的測定；——第23部分：硅含量的測定；——第24部分：硒、碲含量的測定；——第25部分：硼含量的測定；——第26部分：汞含量的測定；——第27部分：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；電感耦合等離子體質(zhì)譜法； 第29部分：三氧化二鋁含量的測定法，本文件充分考慮了目前銅及銅合金生產(chǎn)、研發(fā)、應(yīng)用和檢測的實際需求，通過增加氮、氫元素的測定方法和擴大氧元素的測定范圍，進一步提高了標準的適用性，描述了銅及銅合金中氧、氮、氫元素的試驗步驟，提高了各機構(gòu)檢測數(shù)據(jù)之間的可靠性和可比性，在提升銅及銅合金產(chǎn)品質(zhì)量，助力我國銅及銅合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有重要意義。銅及銅合金化學(xué)分析方法第8部分：氧、氮、氫含量的測定本文件描述了銅及銅合金中氧、氮、氫含量的測定方法，包括惰性氣體熔融-紅外吸收法/熱導(dǎo)法測定氧、氮含量和惰性氣體熔融-紅外吸收法或熱導(dǎo)法測定氫含量。本文件適用于銅及銅合金中氧、氮、氫含量的測定，其中方法一適用于銅及銅合金中氧、氮含量的單獨測定或同時測定，方法二適用于銅及銅合金中氫含量的測定。測定范圍見表1。表1測定范圍元素質(zhì)量分數(shù)%氧(O)氮(N)氫(H)本文件不適用于鋅含量大于1.0%的銅及銅合金中氧、氮、氫含量的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法YS/T668銅及銅合金理化檢測取樣方法3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4方法一惰性氣體熔融-紅外吸收法/熱導(dǎo)法測定氧、氮含量將制備好的試料置于石墨坩堝中(當試樣中含有難熔組分時使用鎳籃),在惰性氣氛下加熱熔融，釋放出氧和氮。其中氧以一氧化碳析出，并隨同惰性氣體通過稀土氧化銅爐，使大部分一氧化碳氧化成二氧化碳，二氧化碳和剩余的一氧化碳導(dǎo)入紅外檢測器進行測定，計算機系統(tǒng)根據(jù)樣品質(zhì)量和信號強度計算氧含量。氣路中的一氧化碳、二氧化碳及水被吸收分離后，氮氣由惰性載氣流導(dǎo)入熱導(dǎo)檢測器輸出信號，計2算機系統(tǒng)根據(jù)試料質(zhì)量和信號強度計算氮含量。4.2試劑或材料除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑。4.2.5無水乙醇或丙酮。4.2.6混合酸：硝酸(4.2.2)、磷酸(4.2.3)、冰乙酸(4.2.4)按體積比10:28:62混勻。4.2.7標準物質(zhì)/標準樣品：銅及銅合金中氧、氮標準物質(zhì)/標準樣品，或其他適用的標準物質(zhì)/標準樣品。純度不小于99.9%,氧含量不大于0.0010%,氮含量不大于0.0002%。除免洗鎳籃外，使用前宜按以下操作進行表面清洗：使用混合酸(4.2.6)浸泡5min后迅速取出用流水沖洗2min~3min,經(jīng)無水乙醇或丙酮(4.2.5)清洗后浸泡于新的無水乙醇或丙酮(4.2.5)中備用。使用時用冷風吹干。4.2.9高純載氣(氦氣或氬氣):純度不小于99.999%。4.2.10動力氣(氮氣、氬氣或壓縮空氣):其雜質(zhì)(油或水)不大于0.5%。4.2.11石墨坩堝：采用高純或光譜純石墨加工而成。4.3儀器設(shè)備惰性氣體熔融-紅外/熱導(dǎo)檢測系統(tǒng)(包括電極爐、吸塵裝置、載氣凈化及分析氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、紅外檢測器和熱導(dǎo)檢測器、計算機及軟件控制系統(tǒng))。如僅單獨檢測氧含量或氮含量，也可選用單獨配備紅外檢測器或熱導(dǎo)檢測器的儀器。4.4樣品4.4.1按照YS/T668規(guī)定將樣品加工成直徑2mm～5mm或截面2mm×2mm～5mm×5mm、長度大于40mm的圓棒或條狀，或其他具有適宜尺寸和重量的小塊。線材、絲材可直接取樣。4.4.2采用車床、鋼銼去除表面污染或氧化層，暴露出新鮮金屬表面。加工時不應(yīng)過熱以防氧化。4.4.3用專用鋼銼、手鋸或斷線剪將樣品加工成所需的重量，加工后的樣品應(yīng)無氣孔、裂紋等肉眼可見的缺陷。4.4.4將樣品置于混合酸(4.2.6)中浸泡10min,取出后迅速用水洗凈，再以無水乙醇或丙酮(4.2.5)洗滌，冷風吹干后立即分析。處理好的樣品在檢測前和檢測時不能有任何污染，檢測過程應(yīng)使用干凈的鑷子進行夾取。如樣品發(fā)生氧化應(yīng)重復(fù)本步驟進行處理。4.4.5如僅檢測氮含量，可以選擇按4.4.1～4.4.4操作或按YS/T668將樣品制備成屑狀進行分析。4.5試驗步驟稱取0.10g～2.00g樣品(4.4),精確至0.0001g。重復(fù)進行兩次測定，結(jié)果取其平均值。3隨同試料(4.5.1)做空白試驗，空白試驗應(yīng)至少重復(fù)進行三次，取其平均值進行空白補償或扣除。補償或扣除后的空白值(絕對值)應(yīng)不大于0.00005%。如在分析樣品時使用鎳籃(4.2.8),空白試驗還應(yīng)包括鎳籃(4.2.8)的空白。選取一種標準物質(zhì)/標準樣品(4.2.7),其氧、氮含量應(yīng)接近于待測樣品的預(yù)計含量，或通過控制試料質(zhì)量的方式使標準物質(zhì)/標準樣品(4.2.7)中氧、氮質(zhì)量與待測樣品中氧、氮質(zhì)量相近。按照儀器說明書的要求執(zhí)行單標準點校準程序，并至少重復(fù)分析三次，取其平均值，分別進行氧、氮校準曲線的校準。對于未知含量的待測樣品，可使用儀器自帶原始工作曲線或其他相近的工作曲線，按4.5.5對試料(4.5.1)進行預(yù)分析，得到待測樣品中氧、氮的預(yù)計含量。選取兩種或兩種以上標準物質(zhì)/標準樣品(4.2.7),標準物質(zhì)/標準樣品(4.2.7)中氧、氮含量應(yīng)涵蓋待測樣品中氧、氮含量，或通過控制試料質(zhì)量的方式使標準物質(zhì)/標準樣品(4.2.7)中氧、氮質(zhì)量應(yīng)涵蓋待測樣品中氧、氮質(zhì)量。按儀器說明書的要求進行多點曲線校準，每種標準物質(zhì)/標準樣品(4.2.7)至少重復(fù)分析三次，取其平均值，分別進行氧、氮校準曲線的校準。時，應(yīng)將稱量后的試料裝入鎳籃(4.2.8),封口后置于加樣器。把石墨坩堝(4.2.11)放在電極爐上，按設(shè)定的儀器分析條件進行測定，計算機自動顯示分析結(jié)果。推薦儀器分析條件見附錄A。分析結(jié)果不小于0.100%時，保留三位有效數(shù)字；分析結(jié)果小于0.100%時，保留兩位有效數(shù)字。4.7精密度在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨立測試結(jié)果的測定值，在表2給出的平均值范圍內(nèi)，這兩個測試結(jié)果的絕對差值不超過重復(fù)性限(r),超過重復(fù)性限(r)的情況不超過5%,重復(fù)性限(r)按表2數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法或外延法求得。精密度試驗數(shù)據(jù)見附錄B。表2重復(fù)性限(氧和氮)氧的質(zhì)量分數(shù)/%氧的重復(fù)性限(r)/%氮的質(zhì)量分數(shù)/%氮的重復(fù)性限(r)/%注：重復(fù)性限(r)為2.83S,,S,為重復(fù)性標準偏差。4在再現(xiàn)性條件下獲得的兩次獨立測試結(jié)果的測定值，在表3給出的平均值范圍內(nèi)，兩個測試結(jié)果的絕對差值不超過再現(xiàn)性限(R),超過再現(xiàn)性限(R)情況不超過5%。再現(xiàn)性限(R)按表3數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法或外延法求得。精密度試驗數(shù)據(jù)見附錄B。表3再現(xiàn)性限(氧和氮)氧的質(zhì)量分數(shù)/%氧的再現(xiàn)性限(R)/%氮的質(zhì)量分數(shù)/%氮的再現(xiàn)性限(R)/%—注：再現(xiàn)性限(R)為2.83SR,Sg為再現(xiàn)性標準偏差。5方法二惰性氣體熔融-紅外吸收法或熱導(dǎo)法測定氫含量將制備好的試料置于石墨坩堝中，在惰性氣氛下加熱熔融，釋放出氫氣。氫氣與釋放出的其他氣體(如一氧化碳等)分離后，由惰性載氣導(dǎo)入熱導(dǎo)檢測器輸出信號；或隨同惰性載氣通過稀土氧化銅爐后轉(zhuǎn)化為水分子，導(dǎo)入紅外檢測器輸出信號。計算機根據(jù)試料質(zhì)量和信號強度計算氫含量。5.2試劑或材料5.2.2標準物質(zhì)/標準樣品：銅及銅合金中氫標準物質(zhì)/標準樣品，或其他適用的鋼中氫標準物質(zhì)/標準5.2.3助熔劑：錫片或錫粒，純度不小于99.99%,氫不大于0.0001%。5.2.4高純載氣(氦氣或氮氣):純度不小于99.999%。5.2.5動力氣(氮氣、氬氣或壓縮空氣):其雜質(zhì)(油或水)不大于0.5%。5.2.6石墨坩堝：采用高純或光譜純石墨加工而成。5.3儀器設(shè)備惰性氣體熔融-紅外或熱導(dǎo)檢測系統(tǒng)(包括電極爐、吸塵裝置、載氣凈化及分析氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、紅外檢測器或熱導(dǎo)檢測器、計算機及軟件控制系統(tǒng))。5.4樣品5.4.1按照YS/T668規(guī)定將樣品加工成直徑4mm～6mm,或截面為3mm×3mm～5mm×5mm,長度大于40mm的圓棒或條狀，或其他具有適宜尺寸和重量的小塊。線材、絲材可直接取樣。5.4.2采用車床、鋼銼去除表面污染或氧化層，暴露出新鮮金屬表面。加工時不可過熱以防氫元素逸出。5.4.3用專用鋼銼、手鋸或斷線剪將樣品加工成所需的重量，加工后的樣品應(yīng)無氣孔、裂紋等肉眼可見的缺陷。55.4.4將樣品置于無水乙醇或丙酮中(5.2.1)洗滌，冷風吹干或自然風干后立即分析。處理好的樣品在檢測前和檢測時不能有任何污染，檢測過程應(yīng)使用干凈的鑷子進行夾取。5.5試驗步驟稱取0.5g～2.0g樣品(5.4),精確至0.0001g。獨立進行兩次測定，結(jié)果取其平均值。隨同試料(5.5.1)做空白試驗，空白試驗應(yīng)至少重復(fù)進行三次，取其平均值進行空白補償或扣除。補償或扣除后的空白值(絕對值)應(yīng)不大于0.00001%。選取一種標準物質(zhì)/標準樣品(5.2.2),其氫含量應(yīng)接近于待測樣品的含量，或通過控制試料質(zhì)量的方式使標準物質(zhì)/標準樣品(5.2.2)中氫質(zhì)量與待測樣品中氫質(zhì)量相近。按照儀器說明書的要求執(zhí)行單標準點校準程序，并至少重復(fù)分析三次，取其平均值，進行氫校準曲線的校準。對于未知含量的待測樣品，可使用儀器自帶原始工作曲線或其他相近的工作曲線，按5.5.5對試料(5.5.1)進行預(yù)分析，得到待測樣品中氫的預(yù)計含量。將試料(5.5.1)置于儀器的加樣器中，把含有助熔劑(5.2.3)的石墨坩堝(5.2.6)放在電極爐上，助熔劑(5.2.3)加入量與試料(5.5.1)重量比約為2:1。按設(shè)定的儀器分析條件進行測定，計算機自動顯示分析結(jié)果。推薦儀器分析條件見附錄A。分析結(jié)果不小于0.00010%時，保留兩位有效數(shù)字；分析結(jié)果小于0.00010%時，保留一位有效數(shù)字。在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨立測試結(jié)果的測定值，在表4給出的平均值范圍內(nèi)，這兩個測試結(jié)果的絕對差值不超過重復(fù)性限(r),超過重復(fù)性限(r)的情況不超過5%,重復(fù)性限(r)按表4數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法或外延法求得。精密度試驗數(shù)據(jù)見附錄B。表4重復(fù)性限(氫)氫的質(zhì)量分數(shù)/%0.000170.000390.00061重復(fù)性限(r)/%0.000050.000060.00009注：重復(fù)性限(r)為2.83S,,S,為重復(fù)性標準偏差。6在再現(xiàn)性條件下獲得的兩次獨立測試結(jié)果的測定值，在表5給出的平均值范圍內(nèi)，兩個測試結(jié)果的絕對差值不超過再現(xiàn)性限(R),超過再現(xiàn)性限(R)情況不超過5%。再現(xiàn)性限(R)按表5數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法或外延法求得。精密度試驗數(shù)據(jù)見附錄B。表5再現(xiàn)性限(氫)氫的質(zhì)量分數(shù)/%0.000170.000390.00061再現(xiàn)性限(R)/%0.000080.000090.00014注：再現(xiàn)性限(R)為2.83SR,SR為再現(xiàn)性標準偏差。6試驗報告試驗報告至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：——樣品及其標識；——本文件的編號；——所使用的方法；——分析結(jié)果及其表示；——測定中觀察到的異?，F(xiàn)象；——試驗人員；——試驗日期。7(資料性)儀器分析條件推薦的儀器分析條件見表A.1,實驗室也可根據(jù)儀器說明書優(yōu)化確定其他適用的分析條件。表A.1儀器分析條件測定元素方法載氣石墨坩堝脫氣功率分析功率分析時間S氧紅外吸收法氦氣或氬氣套坩堝4.50氮熱導(dǎo)法氦氣套坩堝4.50氫紅外吸收法氦氣標準坩堝2.75熱導(dǎo)法氮氣標準坩堝2.758(資料性)精密度試驗原始數(shù)據(jù)精密度試驗原始數(shù)據(jù)是2023年由9家～10家實驗室分別對銅及銅合金中氧的5個、氮的3個和氫的3個不同水平樣品進行共同試驗確定。每個實驗室分別對每個水平的氧、氮、氫的含量在重復(fù)性條件下獨立測定7次。試驗原始數(shù)據(jù)見表B.1～表B.3。表B.1氧精密度試驗原始數(shù)據(jù)實驗室水平數(shù)wo/%123456711234521230.00411*0.00410*0.00422*0.00440*0.00451*0.00430*0.00440*450.367×*3123454123455123459表B.1氧精密度試驗原始數(shù)據(jù)(續(xù))實驗室水平數(shù)wo/%12345676123457123458230.00429*0.00416*0.00410*0.00442*0.00438*0.00424*0.00412*459123512345注：“*”為歧離值，“**”為離群值。表B.2氮精密度試驗原始數(shù)據(jù)實驗室水平數(shù)wn/%23456710.0003380.0003050.0002890.0003410.0003480.0002790.00038523表B.2氮精密度試驗原始數(shù)據(jù)(續(xù))實驗室水平數(shù)wx/%123456720.0002830.0002410.0003160.0002500.0002610.0003100.00025820.00198**0.00220**0.00201**0.00249**0.00195**0.00211**0.00223**330.0003400.0003100.0002900.0003400.0003600.0003200.0003002340.0003240.0004110.0003800.0003900.0004260.0004000.0004432350.0003240.0004110.0003800.0003900.0004260.0004000.00044320.00224*0.00218*0.00190*0.00206*370.0003700.0003250.0003110.0002490.0002580.0002790.00033023810.0003400.0003480.0002990.0003310.0002880.0002820.000320230.0434**0.0441**0.0437**0.0467×*0.0437**0.0446**0.0451**90.0003270.0003110.0003470.0003070.0003110.0003150.00031023120.00178*0.00171*0.00161*0.00174*0.00184*0.00175*0.00180*3注：“*”為歧離值，“**”為離群值。表B.3氫精密度試驗原始數(shù)據(jù)實驗室水平數(shù)wH/%123456710.0001690.0002220.0001910.0001850.0001960.0002140.00020320.0003950.0003580.0003900.0004170.0004060.0003970.00037030.0006260.0006630.0006530.0006590.0006860.0006060.000600實驗室水平數(shù)wh/%23456720.0001420.0001920.0001270.0001640.0001260.0001360.00015720.0003850.0003600.0004260.0003530.0003740.0003240.00034330.0005460.0006120.0006200.0006090.0005810.0005130.000620310.0001800.0001900.0001900.0001700.0001800.0001700.00018020.0003600.0003300.0003900.0003400.0003500.0004200.00036030.0006500.0006000.0006400.0006600.0006600.0006000.00061040.0001720.0001870.0001650.0001880.0001850.0001920.00019220.0003990.0003620.0004070.0003980.0003850.0003890.0