Ферробор. Методы определения кремния

ГОСТ 14021.4-78
Группа В19

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ФЕРРОБОР

Методы определения кремния

Ferroboron.
Methods for the determination of silicon

ОКСТУ 0809

Дата введения 1980-01-01

     
     
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

И.К.Майборода, В.В.Мирошниченко

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24.08.78 N 2330

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2205-80

4. ВЗАМЕН ГОСТ 14021.4-68

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1999 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в августе 1981 г., мае 1989 г. (ИУС 11-81, 8-89)


Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический соляно-сернокислый (при массовой доле кремния от 2,0 до 20%) и фотоколориметрический (при массовой доле кремния от 0,5 до 4,0%) методы определения кремния в ферроборе, применяющемся для легирования сталей и сплавов.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде тонкого порошка с размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 25207.

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ СОЛЯНО-СЕРНОКИСЛЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

2.1. Сущность метода

Метод основан на переводе ферробора в растворимое состояние спеканием с содой и сплавлением с пероксидом натрия. После выщелачивания раствор нейтрализуют соляной кислотой, затем добавляют серной кислоты и выпаривают до выделения сернокислых паров.

После фильтрования, промывки, озоления и прокаливания осадок трижды обрабатывают метанолом, прокаливают и взвешивают. Кремний обрабатывают плавиковой кислотой и прокаливают.

2.2. Реактивы и растворы

Натрия пероксид.

Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:2.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Желатин пищевой по ГОСТ 11293, раствор с массовой долей 1%.

Метанол-яд по ГОСТ 2222.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Аммоний роданистый, раствор с массовой долей 20%.

Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор с массовой долей 0,25%.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2.3. Проведение анализа

Навеску ферробора массой 0,5 г марки ФБ-2 или ФБ-3 помещают в железный или никелевый тигель, смешивают с 5-6 г пероксида натрия, помещают в более холодную часть муфельной печи. Затем тигель продвигают в горячую часть муфельной печи и сплавляют при 800-850 °С, периодически перемешивая плав круговым движением тигля. Когда плав станет жидким, тигель выдерживают в печи 3-4 мин.

При анализе ферробора марок ФБ-3 и ФБ-2 во избежание вспышек при сплавлении навеску массой 0,5 г помещают в железный или никелевый тигель, в котором находятся 3 г углекислого калия-натрия, содержимое тигля перемешивают, сверху покрывают 1 г углекислого калия-натрия (или содой) и спекают в муфельной печи при 750-800 °С до расплавления. Содержимое тигля охлаждают, добавляют 5-6 г пероксида натрия и сплавляют при 800-850 °С, периодически перемешивая плав круговым движением тигля. Когда плав станет жидким, тигель выдерживают в печи 3-4 мин.

Тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 500-600 см, накрывают стакан часовым стеклом и выщелачивают плав в 100-150 см дистиллированной воды. Тигель и часовое стекло обмывают горячей подкисленной водой.

Раствор нейтрализуют соляной кислотой (примерно 25-30 см), приливают 30 см концентрированной серной кислоты, перемешивают и выпаривают до выделения густых паров серного ангидрида в течение 3-5 мин. После охлаждения сернокислые соли растворяют при нагревании в 150-200 см воды.

Кремниевую кислоту отфильтровывают через фильтр "белая лента". Осадок промывают горячей соляной кислотой, разбавленной 2:100 до отрицательной реакции промывных вод на железо (по реакции с роданистым аммонием), затем 3-4 раза горячей водой до отрицательной реакции на ион хлора (проба с азотнокислым серебром).

Фильтрат и промывные воды переносят в стакан, в котором вели определение. Раствор выпаривают до выделения густых паров серного ангидрида в течение 3-5 мин. Сернокислые соли растворяют в 150-200 см воды при нагревании, приливают 10 см раствора желатина, перемешивают, дают постоять в теплом месте 5-7 мин, фильтруют и промывают. Дополнительно выделенный осадок присоединяют к основному осадку кремниевой кислоты. Объединенные фильтры с осадками помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 1000 °С. Тигель с осадком охлаждают, осадок смачивают двумя каплями соляной кислоты, приливают 5 см метанола и выпаривают досуха на слабо нагретой плите, закрытой асбестом. Обработку метанолом повторяют еще два раза. Высушенный осадок прокаливают при 1000-1100 °С до постоянной массы.

Тигель с осадком охлаждают и взвешивают. Осадок смачивают 2-3 каплями воды, добавляют пять капель серной кислоты, 5-6 см фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают содержимое тигля до удаления паров серной кислоты. Затем тигель прокаливают при 1000-1100 °С до постоянной массы. Параллельно ведут контрольное определение массовой доли кремния в реактив

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю кремния в ферроборе () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса тигля с осадком двуокиси кремния с примесями, г;

- масса тигля с осадком после обработки фтористоводородной кислотой, г;

- масса тигля с осадком контрольного опыта, г;

- масса пустого тигля для контрольного опыта, г;

- коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;

- масса навески, г.

2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности при определении массовой доли кремния приведены в таблице.

%

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3. ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

3.1. Сущность метода

Метод основан на реакции образования желтой кремнемолибденовой гетерополикислоты с последующим восстановлением ее смесью кислот аскорбиновой и лимонной до молибденовой сини и измерении оптической плотности при длине волны 725 нм или от 620 до 700 нм.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 3 моль/дм.

Кислота борная по ГОСТ 9656.

Кислота аскорбиновая.

Кислота лимонная.

Смесь восстановительная; готовят следующим образом: 1 г аскорбиновой и 5 г лимонной кислоты растворяют в 100 см воды.

Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332.

Натрия пероксид.

Кремния двуокись по ГОСТ 9428, прокаленная.

Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массовой долей 5%, свежеприготовленный.

Смесь для сплавления готовят следующим образом: две части углекислого безводного калия-натрия смешивают с одной частью борной кислоты и одной частью пероксида натрия. Хорошо перемешивают.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор 0,05 моль/дм.

Стандартные растворы кремния.

Раствор А; готовят следующим образом: 0,215 г прокаленной двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 2,5 г углекислого натрия и выщелачивают плав в растворе с массовой долей 1% соды, затем переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают до метки раствором с массовой долей 1% углекислого натрия и хорошо перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.

1 см раствора А содержит 0,0001 г кремния.

Отбирают 100 см раствора А, устанавливают массовую концентрацию гравиметрическим методом: солянокислотным, хлорнокислотным или сернокислотным с двойным выпариванием.

Раствор Б; готовят следующим образом: 10 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки раствором с массовой долей 1% углекислого натрия и перемешивают.

1 см раствора Б содержит 0,00001 г кремния.

(Измененная редакция, Изм. N 1,

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску ферробора массой 0,1 г помещают в стеклоуглеродистый или железный тигель, смешивают с 2,5 г смеси для сплавления. Тигель помещают в более холодную часть муфельной печи и круговыми движениями перемешивают содержимое тигля до расплавления смеси. Затем продвигают тигель в горячую часть муфельной печи и проводят сплавление при 800-850 °С в течение 5 мин. Охлажденный тигель помещают в полиэтиленовый стакан, приливают 80 см горячего раствора соляной кислоты. После растворения плава к раствору прибавляют пять капель раствора перманганата калия (для полного разложения перекиси водорода), переносят раствор в мерную колбу вместимостью 250 см, переливают раствор в стакан, в котором вели растворение.

Аликвотную часть раствора 3-5 см помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 50 см воды, 5 см раствора молибденовокислого аммония, перемешивают и через 10 мин приливают 5 см свежеприготовленной восстановительной смеси, доводят до метки водой. Через 40 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром (при длине волны от 620 до 700 нм) или спектрофотометре (при длине волны 725 нм). В качестве раствора сравнения применяют раствор контрольного опыта. Массовую долю кремния находят по градуировочному графику

3.3.2. Построение градуировочного графика

Для построения градуировочного графика в пять мерных колб из шести вместимостью по 100 см помещают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см стандартного раствора Б, в шестую мерную колбу раствор не приливают. В колбы приливают 1,5 см раствора соляной кислоты, 50 см воды, 5 см раствора молибденовокислого аммония, перемешивают и через 10 мин приливают 5 см раствора восстановительной смеси, доливают водой до метки. Через 40 мин измеряют оптическую плотность анализируемого раствора, как указано выше. В качестве раствора сравнения применяют раствор шестой мерной колбы.

По найденным значениям оптической плотности строят градуировочный график.

3.3.1, 3.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю кремния () в ферроборе в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса кремния, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.

3.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения между результатами параллельных определений не должны превышать значений, указанных в таблице.

(Измененная редакция, Изм. N 1).