ГОСТ 14021.4-78
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ФЕРРОБОР
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
ИПК
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
Москва
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ФЕРРОБОР
Методы определения кремния
Ferroboron.
Methods for the determination of silicon
|
ГОСТ
14021.4-78
|
Дата введения 01.01.80
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. №
1, 2).
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1.
Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473.
(Измененная редакция, Изм. №
2).
1.2.
Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде тонкого порошка с размером
частиц 0,16 мм по ГОСТ 25207.
(Введен дополнительно, Изм.
№ 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. №
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 см3, накрывают стакан часовым стеклом
и выщелачивают плав в 100 - 150 см3 дистиллированной воды. Тигель и
часовое стекло обмывают горячей подкисленной водой.
Раствор нейтрализуют соляной
кислотой (примерно 25 - 30 см3), приливают 30 см3
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 см3 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 см3 воды при нагревании, приливают 10 см3
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 см3 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 см3 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 реактивах.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю кремния
в ферроборе (X) в процентах вычисляют по формуле
где m1 - масса тигля с осадком
двуокиси кремния с примесями, г;
т2 - масса тигля с осадком
после обработки фтористоводородной кислотой, г;
т3 - масса тигля с осадком
контрольного опыта, г;
m4 - масса пустого тигля для
контрольного опыта, г;
0,4674 - коэффициент
пересчета двуокиси кремния на кремний;
т - масса навески, г.
2.4.2. Нормы
точности и нормативы контроля точности при определении массовой доли кремния
приведены в таблице.
Массовая доля кремния
|
Погрешность результатов анализа
|
Допускаемое расхождение
|
результатов двух анализов
|
двух параллельных определений
|
трех параллельных определений
|
результатов анализа стандартного образца и
аттестованного значения
|
От 0,5 до 1,0 включ.
|
0,04
|
0,05
|
0,04
|
0,05
|
0,03
|
Св. 1,0 » 2,0 »
|
0,06
|
0,07
|
0,06
|
0,07
|
0,04
|
» 2,0 » 5 »
|
0,09
|
0,11
|
0,09
|
0,11
|
0,06
|
» 5 » 10 »
|
0,13
|
0,17
|
0,14
|
0,17
|
0,09
|
» 10 » 20 »
|
0,22
|
0,28
|
0,23
|
0,28
|
0,14
|
(Измененная редакция, Изм. №
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. №
1).
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или
фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ
3118, раствор 3 моль/дм3.
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 см3 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/дм3.
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 см3, доливают до метки раствором с массовой долей 1 %
углекислого натрия и хорошо перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой
посуде.
1 см3 раствора А
содержит 0,0001 г кремния.
Отбирают 100 см3
раствора А, устанавливают массовую концентрацию гравиметрическим методом:
солянокислотным, хлорнокислотным или сернокислотным с двойным выпариванием.
Раствор Б; готовят следующим образом: 10 см3 раствора А помещают в
мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки раствором с массовой
долей 1 % углекислого натрия и перемешивают.
1 см3 раствора Б
содержит 0,00001 г кремния.
(Измененная редакция, Изм, №
1, 2).
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 см3 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 см3, переливают раствор в стакан, в котором вели
растворение.
Аликвотную часть раствора 3
- 5 см3 помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3,
приливают 50 см3 воды, 5 см3 раствора молибденовокислого
аммония, перемешивают и через 10 мин приливают 5 см3
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
градуированного графика
Для построения
градуировочного графика в пять мерных колб из шести вместимостью по 100 см3
помещают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стандартного раствора Б, в
шестую мерную колбу раствор не приливают. В колбы приливают 1,5 см3
раствора соляной кислоты, 50 см3 воды, 5 см3 раствора
молибденовокислого аммония, перемешивают и через 10 мин приливают 5 см3
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. № 1, 2).
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю кремния
(X)
в ферроборе
в процентах вычисляют по формуле
где т - масса кремния, найденная по
градуировочному графику, г;
m1 - 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. №
1).
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 № 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 № 4-93 Межгосударственного Совета по стандартизации,
метрологии и сертификации (ИУС 4-94)
7. ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1999
г.) с Изменениями № 1, 2, утвержденными в августе 1981 г., мае 1989 г. (ИУС
11-81, 8-89)
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие требования. 1
2.
Гравиметрический соляно-сернокислый метод определения кремния. 1
3. Фотоколориметрический метод определения кремния. 3
|