ISO 4491-3:1989
(Main)Metallic powders — Determination of oxygen content by reduction methods — Part 3: Hydrogen-reducible oxygen
Metallic powders — Determination of oxygen content by reduction methods — Part 3: Hydrogen-reducible oxygen
Poudres métalliques — Dosage de l'oxygène par les méthodes de réduction — Partie 3: oxygène réductible par l'hydrogène
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
IS0
I NTER NAT1 ON AL
4491-3
STANDARD
First edition
1989-10-01
Metallic powders - Determination of oxygen
content by reduction methods -
Part 3:
Hydrogen-reducible oxygen
Poudres métalliques - Dosage de l'oxygène par les méthodes de réduction -
Partie 3: Oxygène réductible par l'hydrogène
6
Reference number
IS0 4491-3 : 1989 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 technical committees. Each member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 4491-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 119,
Powder metallurgy.
It cancels and replaces IS0 4493 : 1981, of which it constitutes a technical revision (see
Introduction).
IS0 4491 consists of the following parts, under the general title Metallic powders -
Determination of oxygen content by reduction methods:
- Part 1: General guidelines
-
Part 2: Loss of mass on hydrogen reduction (hydrogen loss)
- Part 3: Hydrogen-reducible oxygen
-
Part 4: Total oxygen by reduction-extraction
O IS0 1989
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 0 CH-1211 Genève 20 0 Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 4491-3 : 1989 (E)
f
I
Introduction
The international Standard which this part of IS0 4491 replaces (IS0 4993 : 1981)
described one particular arrangement of apparatus and procedure for the determina-
tion of hydrogen-reducible oxygen. However, it has since been established that other
schemes will give equally valid results and these are therefore described in this part of
IS0 4491.
In addition, the scope of the method has been extended to include powders containing
carbon.
If carbon is present in the powder, some metal oxides which may otherwise have been
reduced by hydrogen are instead reduced by carbon, producing carbon monoxide or
carbon dioxide. These products are not measured by the titration with Karl Fischer
reagent which is used to determine the amount of water produced. Consequently a
lower result will be obtained for the hydrogen-reducible oxygen content.
This interference is eliminated by passing the gases emerging from the reduction fur-
nace over a catalyst which converts the CO and CO2 formed into methane and water,
in accordance with the following equations:
CO + 3H2 -+ CH4 + H20
CO2 + 4H2 -+ CH4 + 2H20
The conversion reaction is carried out at 380 OC over a nickel catalyst.
NOTE - Certain oxides may be partially reduced by carbon which otherwise would not be re-
duced by hydrogen. In such cases the interpretation of results should be made with great care
[see IS0 4491-1 : 1989, sub-clause 4.1.2 d)].
iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 4491-3 : 1989 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Metallic powders - Determination of oxygen
content by reduction methods -
Part 3 :
Hydrogen-reducible oxygen
For powders containing carbon, conversion of the carbon
1 Scope
monoxide and carbon dioxide formed to methane and water at
380 OC by means of a nickel catalyst.
This part of IS0 4491 specifies a method for the determination
0
of the hydrogen-reducible oxygen content of metallic powders
containing 0,05 % (mlm) to 3 % (mlm) oxygen.
4 Reagents
The method is applicable to unalloyed, partially alloyed or com-
pletely alloyed metal powders and also to mixtures of carbides During the analysis, use only reagents of recognized analytical
and binder metal. It is not applicable to powders containing grade and only distilled water or water of equivalent purity.
lubricants or organic binders.
WARNING - Karl Fischer reagent contains four toxic
The method may be extended to powders containing carbon by compounds: iodine, sulfur dioxide, pyridine and
the use of a special catalytic device. methanol. It is important to avoid direct contact and
especially inhalation. Following accidental spillage, rinse
This part of IS0 4491 shall be read in conjunction with IS0 760 with plenty of water.
and IS0 4491-1.
4.1 Methanol, anhydrous.
2 Normative references
4.2 Karl Fischer reagent, equivalent to 1 mg of oxygen per
The following standards contain provisions which, through millilitre.
reference in this text, constitute provisions of this part of
IS0 4491. At the time of publication, the editions indicated Determine the titre of the Karl Fischer reagent by one of the
were valid. All standards are subject to revision, and parties to following methods:
agreements based on this part of IS0 4491 are encouraged to
@
investigate the possibility of applying the most recent editions
a) Add to the titration flask 20 mg to 30 mg of water,
of the standards indicated below. Members of IEC and IS0
weighed to the nearest 0,l mg.
maintain registers of currently valid International Standards.
b) Add 100 mg to200 mg, weighed to the nearest 0,l mg,
IS0 760 : 1978, Determination of water - Karl Fischer method of sodium tartrate dihydrate [certified material containing
(General method). theoretically 15,66 % (mlm) of water, corresponding to
13,92 % (mlm) of oxygen], previously ground to fine
IS0 4491-1 : 1989, Metallic powders - Determination of powder and dried at 105 OC f 5 OC to constant mass.
oxygen content by reduction methods - Part I: General
guidelines.
c) Use the method described in clause 7, taking 100 mg to
200 mg of pure sodium tartrate dihydrate, weighed to the
nearest 0,l mg, as the test portion, but limiting the pro-
cedure to the drying step at 170 OC and the subsequent
3 Principle
titration.
Pre-treatment of a test portion by drying at low temperature
(170 OC) in dry nitrogen. See IS0 760 for detailed procedures of standardization.
Reduction in a stream of pure dry hydrogen at a given
4.3 Hydrogen, having a maximum oxygen content of
temperature. Absorption in methanol of the water formed by
0,005 % (mlm) and a dew point not exceeding -45 OC.
reaction of oxides with hydrogen. Titration with Karl Fischer
reagent, the end-point being determined either visually by the
colour change or electrometrically with two electrodes 4.4 Nitrogen or argon, having a maximum oxygen content
(deadstop end-point).
of 0,005 % (mlm) and a dew point not exceeding -45 OC.
1
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 4491-3 : 1989 (E)
5.11 Titration flask (KI, of capacity 200 ml to 300 ml, with
4.5 Desiccant, consisting of granular anhydrous aluminium
magnetic stirrer or equivalent arrangement, equipped with two
sodium silicate, activated silica gel or magnesium perchlorate.
platinum electrodes if the end-point is to be detected elec-
trometrically.
5 Apparatus
End-point detector (L), for use if the end-point is to be
5.12
NOTE - The alternative arrangements of the apparatus are shown in
detected electrometrically. (See figure 4.)
figure 1 (method 1) and figure 2 (method 2) respectively.
5.1 Hydrogen supply unit (A), fitted with a pressure- 5.13 Burette (MI, of capacity 25 ml and with a fine tip
graduated in 0,05 ml divisions, and protected from atmospheric
regulating valve, a flow control valve and a flow meter.
moisture by a guard tube filled with desiccant (4.5).
Purifier (BI, for the hydrogen, containing a catalytic
5.2
The equipment described in 5.11, 5.12 and 5.13 may be
deoxidizer and a dryer.
modified, or any commercially available Karl Fischer titration
apparatus used, provided that the requirements of IS0 760 are
5.3 Nitrogen (or argon) supply unit (CI, fitted with a
fulfilled.
pressure-regulating valve, a flow control valve and a flow
meter.
6 Sampling
O
5.4 Gas-selection valve (DI.
The powder shall be tested in the as-received condition.
5.5 Final gas drying unit (E), containing desiccant (4.5).
7 Procedure
5.6 Reduction tube (FI, gas-tight, made of quartz, meeting
7.1 Test portion
one of the following sets of specifications:
Weigh, to the nearest 0,l mg, a mass of test portion
a) A tube closed at one end with an internal diameter of
corresponding to the expected hydrogen-reducible oxygen
two
27 mm to 30 mm and a length of about 400 mm with
content, as indicated in table 1.
smaller quartz tubes of diameter 5 mm to 6 mm and lengths
60 mm to 80 mm and 200 mm to 240 mm, respectively,
Table 1
arranged as shown in figure 3. This arrangement is inserted
into the first drying furnace and then into the reduction
Expected hydrogen-reducible Mass of test
furnace.
oxygen content portion
% irnlm) g
b) An open-ended tube with an internal diameter of about
From 0,05 to 0,5 5
20 mm, a length of 1 m, and a gas inlet and outlet. This
From 0,5 to 2,O 2
tube is permanently inserted in the two furnaces.
From 2,O to 3.0 1
5.7 Two furnaces (GI, one for drying the test portion and
the other for oxide reduction, with temperature control systems
capable of maintaining the temperature in the part of the tube 7.2 Test conditions
containing the boat (5.8) within the specified temperature
For each appar
...
NORME IS0
I N T E R NAT I O N A LE
Première édition
1989-1 0-01
Poudres métalliques - Dosage de l'oxygène par
les méthodes de réduction -
Partie 3 :
Oxygène réductible par l'hydrogène
Metallic powders - Determination of oxygen content by reduction methods -
Part 3: Hydrogen-reducible oxygen
.-
Numéro de référence
IS0 4491-3 : 1989 (FI
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I'ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I'ISO participent également aux travaux. L'ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I'ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I'ISO qui requièrent l'approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale IS0 4491-3 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 119, Métallurgie des poudres.
Elle annule et remplace I'ISO 4493 : 1981, dont elle constitue une révision technique
(voir l'introduction).
L'ISO 4491 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général
Poudres métalliques - Dosage de Soxygène par les méthodes de réduction :
- Partie I: Directives générales
-
Partie 2: Perte de masse par réduction dans l'hydrogène (perte dans Shydro-
gène)
-
Partie 3: Oxygène réductible par l'hydrogène
-
Partie 4: Oxygène total par réduction-extraction
O IS0 1989
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 O CH-I21 1 Genève 20 O Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 4491-3 : 1989 (FI
Introduction
La Norme internationale que la présente partie de I’ISO 4491 remplace
(IS0 4993 : 19811, décrivait un montage particulier d’appareils et un mode opératoire
permettant le dosage de l‘oxygène réductible par l’hydrogène. II a été trouvé depuis
que d’autres montages pouvaient également donner des résultats valables. C’est donc
ceux-ci que décrit la présente partie de I’ISO 4491,
Le domaine d’application de la méthode a également été étendu aux poudres conte-
nant du carbone.
Si la poudre contient du carbone, certains oxydes métalliques, qui auraient pu autre-
ment être réduits par l’oxygène, le sont par le carbone et donnent du monoxyde ou du
dioxyde de carbone. Ces produits ne sont pas dosables par titrage au moyen du réactif
de Karl Fischer qui est utilisé pour déterminer la quantité d‘eau produite. On obtient
donc un résultat trop faible pour la teneur en oxygène réductible par l’hydrogène.
Cette interférence est éliminée en faisant passer les gaz sortant du four à réduction sur
un catalyseur qui convertit quantitativement le CO et le CO2 ainsi formés en méthane et
en eau, suivant les équations
CO + 3 H2 -* CH4 + H20
CO2 + 4 H2 -* CH4 + 2 H20
La réaction de conversion se produit à 380 OC sur catalyseur au nickel.
NOTE - Certains oxydes, qui n‘auraient pas par ailleurs été réduits par l‘hydrogène, peuvent être
partiellement réduits par le carbone. Dans ce cas, il convient d‘interpréter les résultats avec la plus
extrême rigueur [voir IS0 4491-1 : 1989, paragraphe 4.1.21.
iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
NORME INTERNATIONALE IS0 4491-3 : 1989 (F)
Poudres métalliques - Dosage de l‘oxygène par
les méthodes de réduction -
Partie 3 :
Oxygène réductible par l’hydrogène
1 Domaine d‘application Pour les poudres contenant du carbone, conversion du
monoxyde et du dioxyde de carbone ainsi formés en méthane
La présente partie de I’ISO 4491 prescrit une méthode de
et en eau à 380 OC à l‘aide d‘un catalyseur au nickel.
6 dosage de l’oxygène réductible par l’hydrogène dans les pou-
dres métalliques contenant entre 0.05 ’% (mlm) et 3 % (mlm)
d’oxygène.
4 Réactifs
La méthode est applicable aux poudres métalliques non alliées
Au cours de l‘analyse, utiliser uniquement des réactifs de qua-
et partiellement ou complètement alliées, ainsi qu’aux mélan-
lité analytique reconnue, et de l’eau distillée ou de l‘eau de
ges de carbures et de métaux liants. Elle n’est pas applicable
pureté équivalente.
aux poudres contenant des lubrifiants ou des liants organiques.
AVERTISSEMENT: Le réactif de Karl Fischer contient
La méthode peut être étendue aux poudres contenant du car-
quatre composants toxiques : l’iodure, le dioxyde de sou-
bone par utilisation d’un dispositif catalytique spécial.
fre, la pyridine et le méthanol. II est important d’éviter
tout contact direct et notamment par inhalation. En cas
Ce document doit être lu conjointement avec I‘ISO 760 et
d‘accident, rincer abondamment à l’eau.
1’1S0 4491-1.
4.1 Méthanol, anhydre.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par 4.2 Réactif de Karl Fischer, équivalant à 1 mg d‘oxygène
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi- par millilitre.
tions valables pour la présente partie de I’ISO 4491. Au moment
Déterminer le titre du réactif de Karl Fischer par l’une des
de la publication de cette partie de I’ISO 4491, les éditions indi-
méthodes suivantes:
0 quées étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et
les parties prenantes des accords fondés sur cette partie de
a) Ajouter dans la fiole de titrage 20 mg à 30 mg d’eau
I‘ISO 4491 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
pesés à 0,l mg près.
les éditions les plus récentes des normes indiquées ci-après.
Les membres de la CE1 et de I’ISO possèdent le registre des nor-
b) Ajouter 100 mg à 200 mg, pesés à 0,l mg près, de
mes internationales en vigueur à un moment donné.
tartrate de sodium à 2 molécules d‘eau [matériau certifié
contenant en théorie 15.66 % (m/m) d‘eau, ce qui corres-
IS0 760 : 1978, Dosage de l’eau - Méthode de Karl Fischer
pond à 13.92 % (mlm) d‘oxygène], préalablement réduit en
(méthode générale].
poudre fine et séché à masse constante à 105 OC f 5 OC.
IS0 4491-1 : 1989, Poudresmétalliques - Dosage de l‘oxygène
c) Réaliser l’essai suivant la méthode décrite à l’article 7,
par les méthodes de réduction - Partie 7: Directives générales.
en utilisant comme prise d’essai 100 mg à 200 mg de tar-
trate de sodium pur dihydraté, pesés à 0,l mg près, mais en
3 Principe
s‘arrêtant à l‘étape du séchage à 170 OC et du titrage ulté-
rieur.
Traitement préalable d’une prise d’essai par séchage dans
l’azote sec à basse température (170 OC).
Voir I’ISO 760 pour le détail du mode opératoire d’étalonnage.
Réduction dans un courant d’hydrogène sec pur à une tempé-
4.3 Hydrogène, ayant une teneur maximale en oxygène de
rature donnée. Absorption, dans le méthanol, de l’eau formée
0,005 % (m/m) et un point de rosée ne dépassant pas - 45 OC.
par réaction des oxydes avec l’hydrogène. Titrage par le réactif
de Karl Fischer, le point final étant déterminé soit visuellement
grâce au changement de couleur, soit par voie électrométrique,
4.4 Azote ou argon, ayant une teneur maximale en oxygène
avec deux électrodes indicatrices (point final de titrage bi- de 0,005 % (m/m) et un point de rosée ne dépassant pas
ampérométriquel. - 45OC.
1
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 4491-3 : 1989 (FI
5.11 Fiole de titrage (K), de 200 ml à 300 ml de capacité,
4.5 Déshydratant, du type silicate de sodium aluminium
avec agitateur magnétique ou l'équivalent; si le point final doit
anhydre en granulés, gel de silice activée ou perchlorate de
magnésium. être déterminé par électrométrie, la fiole présentera deux élec-
trodes en platine.
5 Appareillage
Détecteur de point final (L), seulement dans le cas
5.12
d'une détection électrométrique du point final (voir figure 4).
NOTE - Les divers montages sont représentés respectivement à la
figure 1, pour la méthode 1, et à la figure 2, pour la méthode 2.
5.13 Burette (M), de 25 ml de capacité, à pointe fine, gra-
duée en divisions de 0,05 ml, protégée de l'humidité atmosphé-
5.1 Source d'hydrogène (A), dotée d'un réducteur de pres-
rique par un tube protecteur rempli d'un des produits déshydra-
sion, d'un régulateur de débit et d'un débitmètre.
tants (4.5).
II est possible d'utiliser des variantes du matériel indiqué en
Purificateur d'hydrogène (B), contenant un désoxy-
5.2
5.11, 5.12 et 5.13 ou n'importe quel appareil de titrage de Karl
dant catalytique et un desséchant.
Fischer du commerce, pourvu qu'ils respectent les exigences
de I'ISO 760.
5.3 Source d'azote (ou d'argon) (C), dotée d'un réducteur
de pression, d'un régulateur de débit et d'un débitmètre.
6 Échantillonnage
5.4 Distributeur de gaz (DI.
La poudre doit être essayée à l'état brut de réception.
Dessiccateur final (E), contenant l'un des déshydra-
5.5
tants (4.5).
7 Mode opératoire
5.6 Tube de réduction (FI, étanche au gaz, en quartz, de
7.1 Prise d'essai
l'un des types suivants:
Peser à O, 1 mg près, une masse de prise d'essai correspondant
a) Tube fermé à une extrémité, d'un diamètre intérieur de
aux indications du tableau 1, en fonction de la teneur probable
27 mm à 30 mm et d'une longueur d'environ 400 mm, ren-
en oxygène réductible par l'hydrogène.
à 6 mm
fermant deux plus petits tubes en quartz de 5 mm
de diamètre et, respectivement, de 60 min à 80 mm et
Tableau 1
200 mm à 240 mm de longueur, disposés de la manière indi-
quée à la figure 3. Ce dispositif est placé dans le four de
Teneur probable en oxygène Masse de prise
séchage, puis dans le four de réduction.
réductible par l'hydrogène d'essai
% (rnlrn)
b) Tube à extrémités ouvertes, d'environ 20 mm de diamè-
De 0,05 à 0.5
tre intérieur, de 1 m de longueur, avec une arrivée et une
De 0.5 à 2,O
sortie de gaz. Ce tube est placé en permanence dans les
De 2,O à 3,O
deux fours.
5.7 Deux fours (G), dont l'un sert à sécher la prise d'essai et
7.2 Conditions d'essai
l'autre à réduire les oxydes, équipés de thermostats maintenant
la température de la partie du tube contenant la nacelle (5.8) Po
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.