Ферробор. Методы определения кремния

\ ’ ГОСТ 14021.4-78

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ФЕРРОБОР

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

Издание официальное
Госстандарт России
II а у чно*техническая

БИБЛИОТЕКА

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва
УДК 669.15'781—198:546.28.06:006.354 Группа В19

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ФЕРРОБОР

Методы определения кремния ГОСТ
14021.4-78
Ferroboron.
Methods for the determination of silicon

ОКСТУ 0809

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, периоди-
И здание официальное Перепечатка воспрещена
★
© Издательство стандартов, 1978
© ИПК Издательство стандартов, 1999
Переиздание с Изменениями
чески 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. З^тем 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 (Л) в процентах вычисляют по формуле
- /и2) - (т. - /и4)] 0,4674 ■ 100
X — ,
т
где тг — 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;
т4 — 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
Поіреіиность 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. А п п а р а т у р а, 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.
2 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 фотоэлекгроколориметре 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 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 найд