DIN 51443-2-2012 Testing of lubricants - Determination of the boron content - Part 2 Direct determination by optical emission spectral analysis with inductively coupled plasma (ICP.pdf

1、Januar 2012DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINFachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des NMPPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin

2、, gestattet.ICS 75.100!$xX“1855390www.din.deDDIN 51443-2Prfung von Schmierstoffen Bestimmung des Borgehaltes Teil 2: Direkte Bestimmung durch optische Emissionsspektralanalysemit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES)Testing of lubricants Determination of the boron content Part 2: Direct determinatio

3、n by optical emission spectral analysis with inductively coupledplasma (ICP OES)Essais des lubrifiants Dtermination de la teneur en bore Partie 2: Dtermination directe par spectromtrie dmission optique avec plasma induitpar haute frquence (ICP OES)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10

4、772 BerlinErsatz frDIN 51443-2:2001-06www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDIN 51443-2:2012-01 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Kurzbeschreibung 4 5 Gerte . 5 6 Chemikalien . 5 7 Probenahme 6 8 Aufstellen der Bor-Bezugskurve . 6 9 Einstellen d

5、es ICP-OES-Spektrometers . 7 10 Probenvorbereitung 7 11 Durchfhrung 8 12 Auswertung . 8 13 Angabe des Ergebnisses . 9 14 Przision 9 15 Prfbericht . 9 Literaturhinweise . 10 DIN 51443-2:2012-01 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-06-11 AA Atomspektrometrie“ im Fachausschuss Mineral

6、l- und Brennstoffnormung (FAM) des Normenausschusses Materialprfung (NMP) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen, ohne dass diese vorstehend identifiziert wurden. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbe

7、zglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 51443-2:2001-06 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Przisierung der Herstellung von Bezugslsungen und Aufstellen der Kalibriergeraden; b) Przisierung der Auswertung; c) Przisierung der Durchfhrung und der Wellenlngen. Frhere Ausga

8、ben DIN 51443-2: 2001-06 DIN 51443-2:2012-01 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr Mineralle, synthetische le sowie entsprechende Zustze, die Bor (B) in llslicher Form enthalten. Sie gilt fr ungebrauchte und gebrauchte le. Diese Norm legt ein Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an Bor in den ge

9、nannten Schmierstoffen mit Hilfe der ICP OES fest. Bor ist Bestandteil der Additive. Die Bestimmung nach dieser Norm ist fr folgende Massenanteile Bor zulssig: Bor (B) = 0,001 % (m/m) bis 0,01 % (m/m). ANMERKUNG Fr die Zwecke dieses Dokuments wird zur Angabe des Massenanteils einer Substanz der Ausd

10、ruck % (m/m)“ verwendet. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschl

11、ielich aller nderungen). DIN 1333, Zahlenangaben DIN 51008-2, Optische Emissionsspektrometrie (OES) Teil 2: Begriffe fr Systeme mit Flammen und Plasmen DIN 51574, Prfung von Schmierstoffen Probenahme von Schmierlen aus Verbrennungskraftmaschinen DIN 51750-1, Prfung von Minerallen Probenahme Allgemei

12、nes DIN 51750-2, Prfung von Minerallen Probenahme Flssige Stoffe DIN EN ISO 3170, Flssige Minerallerzeugniss Manuelle Probenahme DIN EN ISO 4259, Minerallerzeugnisse Bestimmung und Anwendung der Werte fr die Przision von Prfverfahren DIN ISO 3448, Flssige Industrie-Schmierstoffe ISO-Viskosittsklassi

13、fikation 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 51008-2. 4 Kurzbeschreibung Der Gehalt an Bor wird als Massenanteil in % mit Hilfe eines geeigneten ICP-OES-Spektrometers (siehe 5.1) bestimmt. Die Probe wird mit einem organischen Lsemittel im Verhltnis von mindesten

14、s 1:10 verdnnt, wobei sich das Verhltnis 1:50 bis 1:100 bewhrt hat. Diese Lsung wird direkt in das ICP-OES-Spektrometer eingesprht. Der Gehalt an Bor wird durch Vergleich mit entsprechenden Bezugslsungen bestimmt. Bei Simultan-Spektrometern kann ein interner Standard (z. B. Co oder Y) eingesetzt wer

15、den, wobei dessen Eignung (Element/Spektrallinie) vorher zu berprfen und sicher zustellen ist. DIN 51443-2:2012-01 5 5 Gerte 5.1 Atomemissionsspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES) Zu verwenden sind ICP-OES-Spektrometer (Simultan- oder Sequenz-Spektrometer), ausgerstet fr die Analyse

16、 organischer Flssigkeiten mit einem Hochfrequenz-Generator und einem fr organische Lsemittel geeigneten Zerstuber. Zur Einhaltung der Przision ist die Verwendung einer Frderpumpe fr die Probendosierung zum Zerstuber erforderlich. ANMERKUNG Die Verwendung eines radialen ICP-OES-Spektrometers wird emp

17、fohlen, um Kohlenstoffrckstnde zu vermeiden und Matrixinterferenzen durch die Anwesenheit von Kohlenstoff in Plasma zu minimieren. 5.2 Laborgerte 5.2.1 Allgemeines Alle verwendeten Gerte mssen sorgfltig gereinigt sein. Zur Entfernung lslicher Bestandteile werden neue Gefe aus Glas mit entionisiertem

18、 Wasser gefllt und vor dem Gebrauch mindestens zwei Tage lang stehen gelassen. 5.2.2 Analysenwaage, z. B. elektronische Waage mit Tara-Ausgleich auf 0,1 mg ablesbar 5.2.3 Probengefe, Fassungsvermgen 150 ml, empfohlen sind solche aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyethylen (HDPE-Gefe). Um die Verunr

19、einigung der Messlsungen mglichst gering zu halten, wird empfohlen, alle Lsungen in Flaschen aus Kunststoff oder Polytetrafluorethylen (HDPE oder PFA, FEP) anzusetzen. Die Oberflchen, die mit den Messlsungen in Berhrung kommen knnen, drfen nicht mit der Hand angefasst werden. ANMERKUNG Um lsliche Ve

20、runreinigungen zu beseitigen, sollten Glasgefe mit verdnnter Salpetersure gereinigt werden und danach fr mindestens 2 Tage mit deionisiertem Wasser gefllt werden. 5.2.4 Kolbenbrette 5.2.5 Messbrette, 25 ml oder 50 ml 6 Chemikalien 6.1 Lsemittel, vorzugsweise Kerosin oder Testbenzin (Siedebereich etw

21、a 150 C bis 250 C, mit einem Volumenanteil an Aromaten von 20 % bzw. Xylol, Qualitt reinst oder zur Analyse 6.2 Stabilisator, 2-Ethylhexansure zur Analyse 6.3 Weil, mit einer zur untersuchenden Probe vergleichbaren kinematischen Viskositt, z. B. Paraffinum subliquidum nach European Pharmacopoeia 1 o

22、der Neutrall ISO VG 68 nach DIN ISO 3448 6.4 lgelster Bor-Standard oder llslicher metall-organischer Bor-Standard, aus Grnden der Stabilitt sind nur Einzelelementstandards einzusetzen DIN 51443-2:2012-01 6 6.5 Argon, mit einem Massenanteil von (Ar) 99,996 % ANMERKUNG Um Kohlenstoffablagerungen im Be

23、reich der Plasma-Fackel zu vermeiden, knnen dem Argon-Gasstrom kleine Sauerstoffmengen (Qualitt (O2) 99,995 % (m/m) mittels eines Dosierventils zugegeben werden. 7 Probenahme Nach DIN EN ISO 3170 oder DIN 51750-1 oder DIN 51750-2. Bei Probenahmen aus Verbrennungskraftmaschinen ist DIN 51574 anzuwend

24、en. 8 Aufstellen der Bor-Bezugskurve 8.1 Bezugslsungen Erfahrungsgem liegt bei Frischlen der Bor-Gehalt in folgendem Bereich: 0,001 % (m/m) bis 0,01 % (m/m) Es wird empfohlen, 3 Bor-Bezugslsungen durch Verdnnen der lgelsten Bor-Standards mit Weil oder Neutrall ISO VG 68 und unter Zusatz des Stabilis

25、ators nach Tabelle 1 herzustellen. Tabelle 1 Herstellungsbeispiel fr Bezugslsungen Bezugslsung Bor (B) % (m/m) 1 0,001 2 0,005 3 0,01 In den gewogenen Becher werden die nach dem angegebenen Bor-Gehalt berechneten Mengen an Bezugssubstanzen auf 0,1 mg eingewogen und 0,6 % Stabilisator hinzugegeben. A

26、nschlieend wird mit Weil oder Neutrall ISO VG 68 auf 50 g aufgefllt und gut durchgemischt. Nach dem Abkhlen werden die so gewonnen Bezugslsungen in Flaschen aus braunem Glas im Dunkeln aufbewahrt und sind etwa ein halbes Jahr haltbar. 8.2 Kalibrierlsungen Aus den hergestellten Bezugslsungen werden d

27、urch Verdnnen mit dem ausgewhlten organischen Lsemittel die Kalibrierlsungen hergestellt. Der Massenanteil der Kalibrierlsungen muss so gewhlt werden, dass die ermittelte Bezugskurve im Arbeitsbereich linear verluft und die Massenanteile der Elemente in den Proben innerhalb des durch die Bezugslsung

28、en vorgegebenen Bereiches liegen. ANMERKUNG Die Kalibrierlsungen mssen vor jeder Messreihe arbeitstglich frisch angesetzt werden, da sie nur begrenzt stabil sind. DIN 51443-2:2012-01 7 8.3 Null-Lsung Als Null-Lsung dient das ausgewhlte organische Lsemittel unter Zusatz von Weil oder Neutrall der Vis

29、kosittsklasse ISO VG 68 im gleichen Mischungsverhltnis wie in der Kalibrierlsung ohne Bezugssubstanzen. 8.4 Aufstellen der Kalibriergerade Nach Messung der hergestellten Kalibrierlsungen und der Null-Lsung wird aus den erhaltenen Messwerten (Signalintensitt Y) und den bekannten Gehalten (X) durch li

30、neare Regression die Kalibriergerade nach Gleichung (1) ermittelt. bmXY += (1) Dabei ist Y die Signalintensitt fr Bor; X der Bor-Gehalt, in mg/kg; m die Steigung der Regressionsgerade; b der Achsabschnitt der Regressionsgerade. 9 Einstellen des ICP-OES-Spektrometers Das ICP-OES-Spektrometer wird nac

31、h der Betriebsanleitung des Herstellers in Betrieb genommen. 10 Probenvorbereitung Die zu untersuchende Probe ist, eventuell unter leichter Erwrmung, ausreichend zu homogenisieren. 0,2 g bis 0,5 g werden auf 0,1 mg in einen 50-ml- bzw. 100-ml-Messkolben eingewogen und mit dem organischen Lsemittel i

32、m Verhltnis von mindestens 1:10 verdnnt, wobei das Verdnnungsverhltnis das gleiche sein sollte wie bei den Kalibrierlsungen. Bewhrt hat sich das Verhltnis 1:50 bis 1:100. DIN 51443-2:2012-01 8 11 Durchfhrung Die Messung wird in bereinstimmung mit der jeweiligen Gertebeschreibung durchgefhrt. Zuerst

33、werden die Null-Lsung und die Kalibrierlsungen und dann die zu analysierenden Probelsungen vermessen. Die Kalibrier- und Probelsungen mssen gleichzeitig angesetzt und am selben Tag vermessen werden. Die Emissionen der Elemente knnen beispielsweise bei den Wellenlngen nach Tabelle 2 bestimmt werden.

34、Tabelle 2 Bor Element Empfohlene Wellenlngen nm potentielle Strlinie Element nm Bor 249.68 249.77 208.89 136.25 Fe 249.70 Aus Tabelle 2 sind die im Arbeitsbereich linear verlaufenden Linien auszuwhlen. Die Messungen sind mindestens dreimal durchzufhren. Aus den jeweils zusammengehrenden Einzelwerten

35、 ist das arithmetische Mittel zu bilden. Dabei ist auf Linearitt und auf die Wiederholbarkeit zu achten. Eine ausreichende Splzeit nach jedem Probenwechsel muss sichergestellt werden. Es wird empfohlen, in regelmigen Abstnden die Kalibrierkurve mit einer Qualittskontrollprobe zu berprfen. 12 Auswert

36、ung Die Auswertung erfolgt durch Einsetzen der gemessenen Signalintensitt Y in Gleichung (2). Dies kann im Normalfall durch den Gerterechner erfolgen, oder auch manuell durchgefhrt werden. mbYX)( = (2) Dabei ist Y die Signalintensitt fr Bor; X der Bor-Gehalt, in mg/kg; m die Steigung der Regressions

37、gerade; b der Achsabschnitt der Regressionsgerade. Der Bor-Gehalt in der angelieferten Probe ergibt sich dann nach Rckrechnung mit dem Verdnnungsfaktor; d. h. wenn unterschiedliche Verdnnungen bei Messung der Kalibrierlsungen und der Probelsung vorliegen, muss dies in der Endberechnung entsprechend

38、bercksichtigt werden. DIN 51443-2:2012-01 9 13 Angabe des Ergebnisses Der Bor-Gehalt von Schmierlen wird unter Hinweis auf diese Norm als Massenanteil in % angegeben, und zwar bei einem Massenanteil von 0,1 % oder grer gerundet auf 0,01 % (m/m), bei einem Massenanteil unter 0,1 % gerundet auf 0,001

39、% (m/m). Beim Runden auf die letzte Stelle ist DIN 1333 zu bercksichtigen. 14 Przision 14.1 Allgemeines Die angegebene Przision wurde durch statistische Untersuchungen, die im FAM durchgefhrt wurden, in bereinstimmung mit DIN EN ISO 4259 anhand von Ringversuchsergebnissen ermittelt. Die nachstehende

40、n Festlegungen gelten nur fr die im Anwendungsbereich dieser Norm aufgefhrten Erzeugnisse. Zum Beurteilen der Zuverlssigkeit von Erzeugnissen werden die Merkmale Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit verwendet. 14.2 Wiederholbarkeit, r Der Unterschied zwischen zwei Ergebnissen, die von demselben Beo

41、bachter mit demselben Gert unter konstanten Arbeitsbedingungen an derselben Probe ermittelt werden, wrde auf die Dauer bei blicher und korrekter Anwendung des Verfahrens nicht grer als der in Tabelle 3 festgelegte Zahlenwert sein. 14.3 Vergleichbarkeit, R Der Unterschied zwischen zwei einzelnen und

42、unabhngigen Ergebnissen, die von verschiedenen Beobachtern in verschiedenen Laboratorien an gleichen Proben ermittelt werden, wrde auf die Dauer bei blicher und korrekter Anwendung des Verfahrens nicht grer als der in Tabelle 3 festgelegte Zahlenwert sein. Tabelle 3 Wiederholbarkeit und Vergleichbar

43、keit Bor % (m/m) Wiederholbarkeit absolut vom Mittelwert Vergleichbarkeit absolut vom Mittelwert 0,001 bis 0,01 0,000 2 0,000 5 15 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) eine Verweisung auf diese Norm; b) die Art und vollstndige Kennzeichnung des zu prfenden Erzeugnisses; c) das Prfergebnis in bereinstimmung mit Abschnitt 13; d) jede Abweichung, vereinbart oder nicht, von diesem Verfahren; e) das Prfdatum. DIN 51443-2:2012-01 10 Literaturhinweise 1 European Pharmacopoeia, Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart, 5. Auflage, 2005