ГОСТ 14021.1-78
Ферробор. Методы определения бора

ГОСТ 14021.1-78

 

ФЕРРОБОР

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА

 

 

 

 

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

 

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01.01.80

Настоящий стандарт устанавливает титриметрический и потенциометрический методы определения бора (при массовой доле бора от 3,0 до 35 %) в ферроборе, предназначенном для легирования сталей и сплавов.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

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

1.2.  (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. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА

2.1. Сущность метода

Метод основан на свойстве малодиссоциированной борной кислоты образовывать с многоатомными спиртами (маннитом, глицерином) комплексные соединения, которые значительно сильнее диссоциируют и титруются щелочью в присутствии индикатора - фенолфталеина, с резким переходом окраски раствора в розовый цвет, не изменяющийся при добавлении многоатомного спирта. Мешающее действие железа, марганца, меди и никеля устраняют сплавлением пробы ферробора со щелочью или пероксидом натрия. Для переведения марганца с высшей валентности (7 и 6) в низшую (4) добавляют этиловый спирт. Алюминий отделяют углекислым кальцием.

2.2. Реактивы и растворы

Натрия пероксид.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1 : 1.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Бария гидроокись по ГОСТ 4107, раствор с массовой долей 5 %.

Кальций углекислый по ГОСТ 4530.

Маннит (манитол) по ТУ 6-09-5484-90.

Фенолфталеин (индикатор) по ТУ 6-09-5360-87, спиртовой раствор с массовой долей 1 %.

Метиловый оранжевый (пара-диметиламиноазобензолсульфокислый натрий), раствор с массовой долей 0,1 %.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709, прокипяченная в течение 1 ч и охлажденная.

Глицерин по ГОСТ 6259.

Бумага конго.

Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332.

Натрий углекислый безводный.

Сахароза по ГОСТ 5833.

Сахар инвертный, раствор: 1 кг сахарозы растворяют в 650 см³ дистиллированной воды, приливают 10 см³ раствора соляной кислоты, разбавленной 1 : 10, и нагревают в течение 2 - 3 ч при температуре от 80 до 90 °С. Раствор охлаждают до температуры 30 - 40 °С, приливают раствор с массовой долей 10 % гидроокиси натрия до получения рН 6,9.

Объем раствора гидроокиси натрия, необходимый для нейтрализации соляной кислоты, устанавливают предварительным титрованием 10 см³ раствора соляной кислоты, разбавленной 1 : 10, раствором с массовой долей 10 % гидрата окиси натрия в присутствии индикатора фенолфталеина.

Кислота борная по ГОСТ 9656, стандартный раствор: 5,7154 г борной кислоты, х.ч., помещают в стакан вместимостью 400 см³ и растворяют в 200 - 300 см³ дистиллированной воды. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см³, разбавляют водой до метки и перемешивают.

1 см³ полученного раствора содержит 0,001 г бора.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор с массовой долей 1 %, раствор с массовой долей 10 %, раствор 0,1 моль/дм³; раствор 0,1 моль/дм³ готовят следующим образом: 4 г гидроокиси натрия растворяют в 100 см³ дистиллированной воды, добавляют 3 см³ раствора с массовой долей 5 % гидроокиси бария, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки водой, перемешивают, дают отстояться осадку в течение 1 сут и отфильтровывают.

Массовую концентрацию раствора гидроокиси натрия устанавливают по борной кислоте. Установку массовой концентрации проводят следующим образом: в коническую колбу вместимостью 250 см³ помещают 10 - 20 см³ стандартного раствора борной кислоты, приливают 100 см³ дистиллированной воды, прибавляют 10 капель фенолфталеина, 1 г маннита или 20 см³ глицерина, или 50 см³ раствора инвертного сахара и титруют раствором 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия до появления устойчивой красно-малиновой окраски. Затем добавляют еще 0,5 г маннита или 10 см³ глицерина. Если окраска раствора ослабевает, раствор дотитровывают.

Титрование заканчивают, когда после дополнительного прибавления маннита или глицерина красно-малиновая окраска раствора не изменяется. Проверку массовой концентрации раствора гидроокиси натрия проводят в день титрования пробы.

Массовую концентрацию раствора гидроокиси натрия (С), выраженную в г/см³ бора, вычисляют по формуле

где C₁ - массовая концентрация стандартного раствора борной кислоты, выраженная в г/см³ бора;

V - объем стандартного раствора борной кислоты, взятый для титрования, см³;

V₁ - объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование раствора, см³;

V₂ - объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см³.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

2.3. Проведение анализа

Навеску ферробора массой 0,5 г помещают в железный или никелевый тигель, смешивают с 5 - 6 г пероксида натрия, сверху засыпают 1 - 2 г пероксида натрия, помещают в более холодную часть муфельной печи, затем продвигают тигель в горячую часть муфельной печи и сплавляют навеску при 800 - 850 °С, периодически перемешивая круговыми движениями тигля. Когда плав станет жидким, тигель выдерживают в печи 3 - 4 мин.

При анализе ферробора марок ФБ-2 и ФБ-3 во избежание вспышек при сплавлении навеску предварительно спекают с 3 г углекислого калия-натрия и затем сплавляют с 5 - 6 г пероксида натрия. После этого тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 400 - 500 см³, накрывают стакан часовым стеклом и выщелачивают плав в 100 - 150 см³ воды. Тигель обмывают горячей водой, прибавляют пять капель этилового спирта и кипятят содержимое стакана 5 - 10 мин.

Раствор с осадком переносят в мерную колбу вместимостью 250 см³. Стенки обмывают горячей водой. Содержимое колбы охлаждают, разбавляют водой до метки, перемешивают, дают немного отстояться осадку гидроокиси металлов, после чего раствор фильтруют в сухую колбу через двойной сухой складчатый фильтр «белая лента».

Аликвотную часть раствора 100 см³ помещают в стакан вместимостью 400 - 500 см³ и нейтрализуют соляной кислотой по бумаге конго до слабокислой реакции.

К слабокислому раствору осторожно небольшими порциями прибавляют углекислый кальций до перехода окраски бумаги конго в розовый цвет и образования на дне стакана небольшого белого осадка - избытка углекислого кальция. Раствор с осадком нагревают до 70 - 80 °С в течение 5 мин (для коагуляции алюминия), переводят в мерную колбу вместимостью 200 см³, охлаждают, доливают до метки водой, перемешивают и фильтруют в сухую колбу через сухой складчатый фильтр «белая лента».

Аликвотную часть раствора 100 см³ помещают в коническую колбу вместимостью 500 см³, добавляют одну каплю метилового оранжевого и нейтрализуют разбавленной 1 : 1 соляной кислотой до кислой реакции.

В колбу опускают магнитный элемент, ставят на мешалку и интенсивно перемешивают в течение 5 - 7 мин. К слабокислому раствору добавляют одну каплю метилового оранжевого и строго нейтрализуют сначала раствором с массовой долей 1 % гидроокиси натрия, а затем заканчивают нейтрализацию, добавляя из бюретки раствор 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия.

К раствору прибавляют десять капель фенолфталеина, 1 г маннита или 20 см³ глицерина, или 50 см³ инвертного сахара, оставляют на 1 - 2 мин, после чего титруют раствором 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия до устойчивой красно-малиновой окраски. Затем добавляют еще 0,5 г маннита или 10 см³ глицерина. Если окраска раствора ослабевает, раствор дотитровывают.

Титрование заканчивают, когда после дополнительного прибавления маннита или глицерина красно-малиновая окраска раствора не ослабевает.

Как при установлении массовой концентрации раствора гидроокиси натрия, так и при определении бора в образцах ведут контрольный опыт для введения поправки на содержание бора в реактивах. Массовую концентрацию раствора гидроокиси натрия проверяют в день титрования пробы.

2.4. Обработка результатов

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

где С - массовая концентрация раствора гидрата окиси натрия, выраженная в г/см³ бора;

V - объем раствора гидрата окиси натрия, израсходованный на титрование раствора, см³;

V₁ - объем раствора гидрата окиси натрия, израсходованный на титрование контрольного опыта, см³;

т - масса навески пробы, соответствующая аликвотной части раствора, г.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА

3.1. Сущность метода

Метод основан на отделении бора от железа, марганца и меди сплавлением с пероксидом натрия или щелочью с последующим определением бора в растворе потенциометрическим методом. Перед титрованием рН раствора устанавливают 6,9, добавляют инвертный сахар или маннит и титруют образовавшуюся борноорганическую комплексную кислоту раствором гидроокиси натрия до первоначального значения рН 6,9.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Потенциометр ламповый со стеклянным и каломельным электродами.

Мешалка со скоростью 200 - 300 об/мин.

Элемент магнитный.

Электроплитка.

рН-метр-милливольтметр.

Натрия пероксид

Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1 : 1, 1 : 10.

Метиловый оранжевый (пара-диметиламиноазобензолсульфокислый натрий), водный раствор с массовой долей 0,1 %.

Кислота лимонная по ГОСТ 3652, раствор с массовой долей 2 %.

Фенолфталеин (индикатор) по ТУ 6-09-5360-87.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Сахароза по ГОСТ 5833.

Бария гидроокись по ГОСТ 4107, раствор с массовой долей 5 %.

Маннит (маннитол) по ТУ 6-09-5484-90.

Глицерин по ГОСТ 6259.

Сахар инвертный раствор; готовят следующим образом: 1 кг сахарозы растворяют в 650 см³ дистиллированной воды, приливают 10 см³ соляной кислоты, разбавленной 1 : 10, и нагревают в течение 2 - 3 ч при 80 - 90 °С. После охлаждения раствора приливают раствор с массовой долей 10 % гидроокиси натрия. Объем раствора щелочи, необходимый для нейтрализации соляной кислоты, устанавливают предварительным титрованием 10 см³ разбавленной 1 : 10 соляной кислоты раствором с массовой долей 10 % гидроокиси натрия в присутствии индикатора - фенолфталеина.

Кислота борная по ГОСТ 9656, стандартный раствор; готовят следующим образом: 11,432 г х.ч. борной кислоты помещают в стакан вместимостью 400 - 500 см³ и растворяют в 200 - 300 см³ дистиллированной воды. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 500 см³, разбавляют этой же водой до метки и перемешивают.

1 см³ приготовленного раствора содержит 0,004 г бора.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор с массовой долей 2 %, раствор 0,1 моль/дм³ и раствор с массовой долей 10 %; раствор 0,1 моль/дм³ готовят следующим образом: 4 г х.ч. гидроокиси натрия растворяют в 1000 см³ дистиллированной воды, добавляют 3 см³ раствора с массовой долей 5 % гидроокиси бария, перемешивают и дают отстояться осадку в течение 1 сут.

Массовую концентрацию раствора гидроокиси натрия устанавливают по борной кислоте следующим образом: в стакан вместимостью 400 см³ помещают 10 см³ стандартного раствора борной кислоты и приливают 250 см³ дистиллированной воды. В стакан с анализируемым раствором опускают магнитный элемент и электроды, присоединенные к потенциометру, приводят во вращение мешалку, приливают из бюретки раствор 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия до установления рН раствора 6,9.

К полученному раствору приливают 50 см³ раствора инвертного сахара или по 1 г маннита, или по 20 см³ глицерина (при этом стрелка гальванометра отклоняется от нулевого значения шкалы рН) и титруют борную кислоту раствором 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия до возвращения стрелки гальванометра до значения рН 6,9.

Массовую концентрацию раствора гидроокиси натрия (С), выраженную в г/см³ бора, вычисляют по формуле п. 2.2.

При установке массовой концентрации раствора гидроокиси натрия ведут контрольный опыт для введения поправки на отклонение рН инвертного сахара от значения рН 6,9.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3.3. Проведение анализа

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

При анализе ферробора марок ФБ-2 и ФБ-3 во избежание вспышек навеску помещают в никелевый или железный тигель, в котором находится 10 - 12 г гидроокиси натрия (предварительно расплавленного и охлажденного) и сверху покрывают 0,5 г пероксида натрия. Содержимое тигля нагревают на электроплите до расплавления щелочи, затем тигель помещают сначала в более холодную часть муфельной печи и нагревают приблизительно до 400 °С, а затем сплавляют в горячей части муфельной печи при 650 - 700 °С в течение 15 мин, периодически перемешивая круговыми движениями тигля.

После этого тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 400 - 500 см³, накрывают стакан часовым стеклом и выщелачивают плав в 100 - 150 см³ дистиллированной воды. После выщелачивания плава тигель обмывают горячей дистиллированной водой, прибавляют в стакан пять капель этилового спирта и кипятят содержимое стакана 5 мин. Раствор с осадком переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³. Стакан обмывают горячей дистиллированной водой. Содержимое колбы охлаждают, разбавляют дистиллированной водой до метки, перемешивают, дают немного отстояться осадку гидратов и фильтруют часть раствора через двойной сухой складчатый фильтр «белая лента».

Аликвотную часть 100 см³ помещают в стакан вместимостью 400 см³ и, если ферробор содержит до 10 % алюминия, приливают в стакан 12 - 15 см³ раствора с массовой долей 2 % лимонной кислоты.

При массовой доле алюминия от 10 до 20 % приливают 20 - 30 см³ раствора с массовой долей 2 % лимонной кислоты. Щелочной раствор в стакане осторожно подкисляют соляной кислотой, разбавленной 1 : 1, до перехода окраски индикатора метилового оранжевого в розовый цвет.

В стакан с анализируемым раствором опускают магнитный элемент и электроды, присоединенные к потенциометру. Мешалку приводят во вращение и перемешивают раствор в течение 5 - 7 мин. К раствору приливают сначала раствор с массовой долей 2 % гидроокиси натрия до рН, почти равного 6,9, затем точно устанавливают значение рН 6,9, приливая из бюретки раствор 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия.

К раствору, имеющему рН 6,9, прибавляют 1 г маннита или по 20 см³ глицерина, или приливают 50 см³ раствора инвертного сахара (при этом стрелка гальванометра отклоняется от первоначального значения шкалы рН) и титруют борную кислоту раствором 0,1 моль/дм³ гидроокиси натрия до исходного значения рН 6,9.

Параллельно ведут контрольный опыт для введения поправки на содержание бора в реактивах и отклонение рН инвертного сахара от значения 6,9.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю бора в ферроборе (X) в процентах вычисляют по формуле п. 2.4.1.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности при определении массовой доли бора приведены в таблице.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

 

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 2204-80

4. ВЗАМЕН ГОСТ 14021.1-68

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