ГОСТ 19863.6-91. Сплавы титановые. Методы определения кремния
(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 05.05.1991 № 625)
от 5 мая 1991 г. № 625
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Titanium alloys. Methods for the determination of silicon
Разработан и внесен Министерством авиационной промышленности СССР.
Разработчики: В.Г. Давыдов, д-р техн. наук; В.А. Мошкин, канд. техн. наук; Г.И. Фридман, канд. техн. наук; Л.А. Тенякова; М.Н. Горлова, канд. хим. наук; Л.В. Антоненко; О.Л. Скорская, канд. хим. наук.
Периодичность проверки — 5 лет.
Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта |
|---|---|
| ГОСТ 3118-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 2.2 |
| ГОСТ 3765-78 | 2.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 4208-72 | 2.2 |
| ГОСТ 4328-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 3.2 |
| ГОСТ 5456-79 | 2.2 |
| ГОСТ 5457-75 | 3.2 |
| ГОСТ 9656-75 | 3.2 |
| ГОСТ 17746-79 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 18300-87 | 2.2 |
| ГОСТ 25086-87 | 1.1 |
| ТУ 6-09-1678-86 | 2.2 |
| ТУ 6-09-5337-87 | 2.2; 3.2 |
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле от 0,04 до 0,5%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,1 до 0,5%) методы определения кремния.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 25086 с дополнением.
1.1.1. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
2.1 Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, образовании желтой формы кремнемолибденовой кислоты, восстановлении ее солью Мора до синей формы кремнемолибденовой кислоты и измерении оптической плотности раствора при длине волны 625 нм.
Из разных аликвотных частей одного раствора пробы определяют массовую долю кремния и железа.
2.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Печь муфельная с терморегулятором.
Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.
Адсорбент (мацерированная бумага): 100 г измельченных фильтров («красная лента») помещают в стакан вместимостью 500 см3, приливают 300 см3 горячей воды и перемешивают мешалкой до получения однородной массы.
Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и раствор 1:99.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3 и растворы 1:1, 1:3 и 1:99.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 5 г/дм3, готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Аммоний молибденово-кислый по ГОСТ 3765, перекристаллизованный из спиртового раствора, раствор 100 г/дм3, свежеприготовленный; готовят в полиэтиленовой посуде.
Для перекристаллизации 250 г молибденово-кислого аммония помещают в стакан вместимостью 1 дм3, приливают 400 см3 воды, нагревают до температуры (80 +/- 2) °С, растворяют при перемешивании палочкой, добавляют аммиак до появления запаха и фильтруют горячий раствор через плотный фильтр («синяя лента») в стакан, содержащий 300 см3 этилового спирта. Раствор охлаждают до температуры (10 +/- 2) °С и дают отстояться в течение 1 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают через воронку Бюхнера, отсасывая маточный раствор через фильтр средней плотности («белая лента»).
Кристаллы промывают три раза этиловым спиртом порциями по 30 см3, после чего их равномерно распределяют на листе фильтровальной бумаги, прикрыв вторым листом бумаги, и высушивают на воздухе в течение 8 — 10 ч.
Соль закиси железа и аммония двойная сернокислая (соль Мора) по ГОСТ 4208, раствор 50 г/дм3: 50 г реактива помещают в стакан вместимостью 400 см3, приливают 200 см3 раствора серной кислоты 1:99 и растворяют навеску при нагревании. Раствор фильтруют через двойной складчатый плотный фильтр («синяя лента») в коническую колбу вместимостью 1 дм3, приливают 440 см3 раствора серной кислоты 1:1, охлаждают до комнатной температуры, приливают воду до объема 1 дм3 и перемешивают.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Натрий кремнекислый мета 9-водный по ТУ 6-09-5337.
Стандартный раствор кремния: 1 г кремнекислого натрия помещают в стакан вместимостью 400 см3, растворяют в 100 см3 воды, прибавляют 1 см3 раствора гидроксида натрия и фильтруют раствор через плотный складчатый фильтр («синяя лента») в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.
1 см3 раствора содержит 0,0001 г кремния.
Для установления массовой концентрации кремния аликвотную часть раствора 50 см3 помещают в фарфоровую чашку вместимостью 200 см3, приливают 10 см3 соляной кислоты, перемешивают, выпаривают досуха, приливают 10 см3 соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 10 см3 соляной кислоты, 100 см3 горячей воды, перемешивают и оставляют в теплом месте плиты при температуре 50 — 60 °С на 40 мин для коагуляции осадка. Осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности («белая лента») с адсорбентом и промывают восемь раз горячим раствором соляной кислоты 1:99.
Фильтр с осадком подсушивают, озоляют в платиновом тигле и прокаливают в муфельной печи при температуре 1000 — 1100 °С в течение 30 мин. Тигель охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. Затем к осадку в тигле добавляют из полиэтиленовой пипетки десять капель фтористо-водородной кислоты, одну каплю серной кислоты и нагревают до прекращения выделения белых паров серной кислоты. Тигель с остатком вновь прокаливают в муфельной печи при температуре 1000 — 1100 °С в течение 10 мин, охлаждают до комнатной температуры и взвешивают.
Массовую концентрацию кремния (T), г/см3, вычисляют по формуле
где m — масса осадка до обработки фтористо-водородной кислотой, г;
m_{1} — масса осадка после обработки фтористо-водородной кислотой, г;
0,4675 — коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;
V — объем стандартного раствора, взятый для определения кремния, см3.
2.3 Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы в соответствии с табл. 1 помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 30 см3 раствора серной кислоты 1:3, накрывают колбу часовым стеклом или воронкой и нагревают до растворения навески, поддерживая первоначальный объем водой. Одновременно растворяют соответствующую навеску губчатого титана.
| Массовая доля кремния, % | Масса навески пробы, г |
|---|---|
| От 0,04 до 0,35 включ. Св. 0,35 « 0,5 » | 0,2 0,1 |
В раствор приливают по каплям раствор гидрохлорида гидроксиламина до исчезновения фиолетовой окраски, пять капель в избыток и кипятят 1 — 2 мин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
2.3.2. Аликвотную часть раствора 10 см3 переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 30 см3 воды, 10 см3 раствора молибденово-кислого аммония. Раствор выдерживают в течение 30 мин, приливают 30 см3 раствора серной кислоты 1:3 и перемешивают до полного растворения белого осадка.
К прозрачному раствору приливают 10 см3 раствора соли Мора, доливают водой до метки и перемешивают.
2.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 5 мин при длине волны 625 нм в кювете с толщиной фотометрируемого слоя 50 мм при массовой доле кремния менее 0,1% и 30 мм при массовой доле кремния более 0,1%. Раствором сравнения служит аликвотная часть контрольного опыта, приготовленного по пп. 2.3.1, 2.3.2, со всеми используемыми в анализе реактивами.
Массовую долю кремния рассчитывают по градуировочному графику.
2.3.4 Построение градуировочного графика
В девять из десяти мерных колб вместимостью по 100 см3 отмеряют 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 см3 стандартного раствора кремния, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005; 0,00006; 0,00007; 0,00008; 0,00009 г кремния, во все колбы приливают по 10 см3 раствора титана, полученного по п. 2.3.1, и далее продолжают по пп. 2.3.2, 2.3.3.
Раствором сравнения служит раствор, в который не введен кремний.
По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам кремния строят градуировочный график.
2.4 Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
где m — масса кремния в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
m_{1} — масса пробы в аликвотной части раствора, г.
2.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
| Массовая доля кремния, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,040 до 0,100 включ. Св. 0,10 « 0,25 » « 0,25 » 0,50 «» | 0,015 0,02 0,03 | 0,020 0,03 0,04 |
3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
3.1 Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтористо-водородной кислотах и измерении атомной абсорбции кремния при длине волны 251,6 нм в пламени ацетилен-закись азота.
3.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для кремния.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и растворы 2:1, 1:1 и 1:99.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35 — 1,40 г/см3.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3.
Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484.
Кислота борофтористо-водородная: к 280 см3 фтористо-водородной кислоты при температуре (10 +/- 2) °С добавляют порциями 130 г борной кислоты и перемешивают. Раствор готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Натрий кремнекислый мета 9-водный по ТУ 6-09-5337.
Раствор А: 10,112 г кремнекислого натрия растворяют во фторопластовом стакане в 100 см3 воды при умеренном нагревании, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 200 см3, доводят водой до метки и перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.
1 см3 раствора содержит примерно 0,005 г кремния.
Массовую концентрацию кремния (T), г/см3 в стандартном растворе А устанавливают гравиметрическим методом.
Аликвотную часть раствора А, равную 5 см3, помещают в фарфоровую чашку, добавляют 10 см3 соляной кислоты, перемешивают, выпаривают досуха, к остатку добавляют 10 см3 соляной кислоты и вторично выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 10 см3 соляной кислоты, 100 см3 горячей воды, перемешивают и оставляют стоять в теплом месте плиты на 40 мин для коагуляции осадка. Осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности («белая лента») с адсорбентом и промывают его восемь раз горячим раствором соляной кислоты 1:99. Дальнейшие операции проводят по п. 2.2.
Раствор Б: 5 см3 раствора А отмеряют в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают. Раствор готовят перед употреблением.
1 см3 раствора Б содержит примерно 0,00025 г кремния.
3.3 Проведение анализа
3.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г помещают во фторопластовый стакан вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора соляной кислоты 2:1, 1 см3 борофтористо-водородной кислоты. Закрывают стакан крышкой и ведут растворение при комнатной температуре (растворение происходит в течение 3 — 8 ч, в зависимости от состава сплава). После растворения пробы добавляют 5 см3 азотной кислоты, 10 см3 борофтористо-водородной кислоты и оставляют стоять на 20 мин. Переводят раствор в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки, перемешивают и переносят в тот стакан, в котором проводили растворение.
3.3.2 Растворы контрольного опыта готовят по п. 3.3.1.
3.3.3 Построение градуировочного графика
В семь фторопластовых стаканов вместимостью по 100 см3 помещают по 0,5 г губчатого титана, в пять из них отмеряют 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002; 0,0025 г кремния, и проводят растворение согласно п. 3.3.1.
3.3.4. Раствор пробы, растворы контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота (восстановительное) и измеряют атомную абсорбцию кремния при длине волны 251,6 нм.
По полученным значениям атомной абсорбции и соответствующим им массовым концентрациям кремния строят градуировочный график в координатах «Значение атомного поглощения — Массовая концентрация кремния, г/см3».
Массовую концентрацию кремния в растворах пробы и растворах контрольного опыта определяют по градуировочному графику.
3.4 Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю кремния ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
где C_{1} — массовая концентрация кремния в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;
C_{2} — массовая концентрация кремния в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;
V — объем раствора пробы, см3;
m — масса навески в растворе пробы, г.
3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значений, указанных в табл. 3.
| Массовая доля кремния, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % | |
| результатов параллельных определений | результатов анализа | |
| От 0,10 до 0,25 включ. Св. 0,25 « 0,50 » | 0,02 0,04 | 0,03 0,05 |