ГОСТ 22974.2-96. Флюсы сварочные плавленые. Методы определения оксида кремния
(введен в действие Постановлением Госстандарта РФ от 21.04.1999 № 134)
ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ
flowchart LR n0["ГОСТ 22974.2-85"]:::rst n1["ГОСТ 22974.2-96"]:::doc click n1 "https://bukva.ai/docs/gost-22974-2-96" "ГОСТ 22974.2-96. Флюсы сварочные плавленые. Методы определения оксида кремния (введен в действие Постановлением Госстандарта РФ от 21.04.1999 N 134)" n0 --> n1 classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000; classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000; classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ
Melted welding fluxes. Methods of silicon oxide determination
Предисловие
1. Разработан Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 72; Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины.
Внесен Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации.
2. Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (Протокол № 9 от 12 апреля 1996 г.).
3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 21 апреля 1999 г. № 134 межгосударственный стандарт ГОСТ 22974.2-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2000 г.
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический метод определения оксида кремния (при массовой доле оксида кремния от 10 до 50%), фотометрический метод определения оксида кремния (при массовой доле оксида кремния от 5 до 20,0%) и гравиметрический метод определения оксида кремния с доопределением в фильтрате остаточного оксида кремния фотометрическим методом (при массовой доле оксида кремния от 10 до 50%).
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 83-79. Натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 3118-77. Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 3765-78. Аммоний молибденовокислый. Технические условия
ГОСТ 4165-78. Медь (II) сернокислая 5-водная. Технические условия
ГОСТ 4197-74. Натрий азотистокислый. Технические условия
ГОСТ 4204-77. Кислота серная. Технические условия
ГОСТ 4332-76. Калий углекислый — натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 6344-73. Тиомочевина. Технические условия
ГОСТ 9428-73. Кремний (IV) оксид. Технические условия
ГОСТ 9656-75. Кислота борная. Технические условия
ГОСТ 10484-78. Кислота фтористоводородная. Технические условия
ГОСТ 11293-89. Желатин пищевой. Технические условия
ГОСТ 18300-87. Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия
ГОСТ 22974.0-96. Флюсы сварочные плавленые. Общие требования к методам анализа
ГОСТ 22974.1-96. Флюсы сварочные плавленые. Методы разложения флюсов.
3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 22974.0.
4. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ
4.1 Сущность метода
Метод основан на сплавлении навески флюса со смесью калия углекислого — натрия углекислого и натрия тетраборнокислого или борной кислоты, разложении плава в соляной кислоте и выделении образовавшейся кремниевой кислоты в осадок выпариванием раствора досуха. Массовую долю оксида кремния определяют по разнице масс до и после обработки фтористоводородной кислотой.
Этот метод не пригоден при наличии оксида титана свыше 5%.
4.2 Реактивы и растворы
Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:1 и 5:95.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332.
Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоженный по ГОСТ 22974.1.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Желатин пищевой по ГОСТ 11293, раствор массовой концентрации 0,01 г/см3.
Плавень: смешивают пять массовых частей калия углекислого — натрия углекислого и одну массовую часть натрия тетраборнокислого или борной кислоты.
4.3 Проведение анализа
Навеску флюса массой 0,5 г сплавляют с 6 г плавня в платиновом тигле с крышкой при 950 — 1050 °С в течение 30 мин. Плав выливают на полированную пластину из нержавеющей стали.
Тигель, крышку и плав помещают в фарфоровую чашку диаметром 12 — 13 см, приливают 50 см3 соляной кислоты (1:1). Для предупреждения разбрызгивания чашку накрывают стеклом. После разложения плава тигель и крышку извлекают и тщательно обмывают водой. Раствор выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 20 — 25 см3 соляной кислоты и 20 — 25 см3 метилового или этилового спирта. Раствор выпаривают досуха. Операцию выпаривания с соляной кислотой и спиртом повторяют. К сухому остатку приливают 20 — 25 см3 соляной кислоты, нагревают, приливают 70 — 80 см3 горячей воды и нагревают до кипения. Осадок отфильтровывают на фильтр «белая лента», промывают 5 — 6 раз горячей соляной кислотой (5:95) и несколько раз горячей водой. Осадок сохраняют. Из фильтра вновь выделяют остатки кремниевой кислоты, как описано выше, но без обработки спиртом. Осадок сохраняют.
Фильтрат выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 30 — 35 см3 соляной кислоты и нагревают до растворения солей. К раствору приливают 7 — 10 см3 желатина, перемешивают, оставляют на 10 — 15 мин. Приливают 50 — 60 см3 горячей воды, перемешивают и отфильтровывают на фильтр «белая лента», содержащий фильтробумажную массу.
Осадок кремниевой кислоты промывают 5 — 6 раз горячей соляной кислотой (5:95) и несколько раз горячей водой.
Осадки кремниевой кислоты объединяют, помещают в платиновый тигель, сушат, прокаливают при 950 — 1050 °С 30 — 35 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют до постоянной массы. К прокаленному осадку приливают 5 — 10 капель серной кислоты (1:1), 5 — 8 см3 фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха. Сухой остаток прокаливают при 950 — 1050 °С в течение 3 — 5 мин, охлаждают и взвешивают.
4.4 Обработка результатов
X = \frac{(m_{1} - m_{2}) - (m_{3} - m_{4})}{m} \cdot 100 , (1)
где m_{1} — масса тигля с прокаленным осадком оксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;
m_{2} — масса тигля с прокаленным остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
m_{3} — масса тигля с прокаленным осадком контрольного опыта до обработки фтористоводородной кислотой, г;
m_{4} — масса тигля с прокаленным остатком контрольного опыта после обработки фтористоводородной кислотой, г;
4.5. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли оксида кремния приведены в таблице 1.
| Массовая доля оксида кремния | \Delta | Допускаемое расхождение | \delta | ||
| dk | d2 | d3 | |||
| От 5 до 10 включ. | 0,21 | 0,26 | 0,22 | 0,27 | 0,14 |
| Св. 10 « 20 » | 0,30 | 0,40 | 0,30 | 0,40 | 0,20 |
| « 20 » 50 «» | 0,50 | 0,60 | 0,50 | 0,60 | 0,30 |
5. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ
5.1 Сущность метода
Ионы кремния в слабокислой среде реагируют с молибденовокислым аммонием, образуя кремнемолибденовую гетерополикислоту желтого цвета. При восстановлении последней тиомочевиной в присутствии катализатора — сернокислой меди — возникает окраска молибденовой сини за счет восстановления молибдена, входящего в состав гетерополикислоты. Интенсивность окраски молибденовой сини измеряют при длине волны 810 нм на спектрофотометре или на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм.
5.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:1 и 5:95.
Кислота серная по ГОСТ 4204 и растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,15 и 8 моль/дм3. Готовят растворы: 0,15 моль/дм3 — 5 см3 концентрированной серной кислоты разбавляют водой до 1000 см3, 8 моль/дм3 — 230 см3 концентрированной серной кислоты разбавляют водой до 1000 см3.
Медь (II) сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165, раствор: 20 г сернокислой меди растворяют в 200 см3 воды, прибавляют 15 см3 концентрированной серной кислоты и разбавляют до 1000 см3.
Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, раствор массовой концентрации 0,02 г/см3.
Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоженный по ГОСТ 22974.1.
Натрий углекислый по ГОСТ 83, раствор массовой концентрации 0,01 г/см3.
Тиомочевина по ГОСТ 6344, раствор массовой концентрации 0,07 г/см3.
Кремния (IV) оксид по ГОСТ 9428.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, перекристаллизованный, раствор массовой концентрации 0,05 г/см3. Для перекристаллизации 250 г реактива растворяют в 400 см3 воды при нагревании до 70 — 80 °С, раствор фильтруют через фильтр «синяя лента», охлаждают до комнатной температуры, приливают при перемешивании 300 см3 этилового спирта, дают осадку отстояться в течение 1 ч и отфильтровывают его на фильтр «белая лента», помещенный в воронку Бюхнера, пользуясь водоструйным насосом. Осадок промывают 2 — 3 раза этиловым спиртом и высушивают на воздухе.
Плавень: смешивают пять массовых частей калия углекислого — натрия углекислого и одну массовую часть натрия тетраборнокислого или борной кислоты.
Стандартные растворы оксида кремния.
Раствор А: 0,2 г прокаленного при 950 — 1050 °С до постоянной массы оксида кремния сплавляют в платиновом тигле с крышкой с 2 г натрия углекислого безводного при температуре 950 — 1050 °С в течение 15 — 20 мин. Охлажденный плав выщелачивают в растворе натрия углекислого массовой концентрации 0,01 г/см3. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят до метки раствором углекислого натрия массовой концентрации 0,01 г/см3.
Массовую концентрацию раствора оксида кремния уточняют гравиметрическим методом: 100 см3 раствора А переносят в фарфоровую чашку диаметром 12 — 13 см и приливают 20 — 25 см3 соляной кислоты (1:1). Раствор выпаривают досуха. Сухой остаток смачивают 10 — 15 см3 соляной кислоты и снова выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 10 — 15 см3 соляной кислоты, нагревают, приливают 70 — 80 см3 горячей воды и нагревают до кипения. Кремниевую кислоту отфильтровывают на фильтр «белая лента» с добавлением небольшого количества фильтробумажной массы. Осадок промывают 3 — 6 раз горячей соляной кислотой (5:95) и еще 2 — 3 раза горячей водой. Фильтр с осадком сохраняют.
Фильтрат и промывную жидкость переносят в фарфоровую чашку, в которой проводили осаждение кремниевой кислоты, и выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 15 — 20 см3 соляной кислоты и нагревают до растворения солей. К раствору приливают 7 — 10 см3 желатина, перемешивают, оставляют на 10 — 15 мин. Приливают 50 — 60 см3 горячей воды, перемешивают и отфильтровывают на фильтр «белая лента», содержащий фильтробумажную массу.
Осадок кремниевой кислоты промывают 3 — 5 раз горячей соляной кислотой (5:95) и 2 — 3 раза горячей водой.
Осадки кремниевой кислоты объединяют, помещают в платиновый тигель, сушат и прокаливают при температуре 950 — 1050 °С 30 — 35 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. К прокаленному осадку приливают 5 — 10 капель серной кислоты (1:1), 5 — 8 см3 фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха. Сухой остаток прокаливают при температуре 950 — 1050 °С в течение 3 — 5 мин, охлаждают и взвешивают.
Массовую концентрацию раствора оксида кремния С, г/см3, вычисляют по формуле
C = \frac{(m_{1} - m_{2}) - (m_{3} - m_{4})}{100} , (2)
где m_{1} — масса тигля с осадком оксида кремния, г;
m_{2} — масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
m_{3} — масса тигля с осадком в контрольном анализе, г;
m_{4} — масса тигля с остатком в контрольном анализе после обработки фтористоводородной кислотой, г;
Раствор Б: 25 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают; готовят перед употреблением.
Раствор Б имеет массовую концентрацию оксида кремния 0,00005 г/см3.
5.3 Проведение анализа
5.3.1. Навеску флюса массой 0,1 г сплавляют в платиновом тигле с 3 г плавня при температуре 950 — 1050 °С в течение 10 — 15 мин. Охлажденный тигель с плавом помещают в полиэтиленовый стакан вместимостью 500 см3, в которой предварительно налито 150 см3 воды и 15 см3 концентрированной серной кислоты. После разложения плава тигель и крышку вынимают, обмывая их над стаканом. Если раствор окрашен в розовый цвет, то прибавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до его обесцвечивания. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доводят водой до метки и снова переносят в полиэтиленовый стакан.
Отбирают аликвотную часть раствора 3 — 10 см3 (в зависимости от содержания оксида кремния во флюсе) в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора серной кислоты молярной концентрации 0,15 моль/дм3, 5 см3 раствора молибденовокислого аммония массовой концентрации 0,05 г/см3. Раствор перемешивают и дают постоять в течение 10 мин для полного развития желтой окраски. Затем приливают 15 см3 раствора серной кислоты молярной концентрации 8 моль/дм3, 5 см3 раствора сернокислой меди и 25 см3 раствора тиомочевины, доливают водой до метки и перемешивают.
Оптическую плотность раствора измеряют на спектрофотометре при длине волны 810 нм или фотоэлектроколориметре с красным светофильтром в кювете толщиной поглощающего слоя 10 мм. В качестве раствора сравнения служит контрольная проба, проведенная через все стадии анализа.
5.3.2 Построение градуировочного графика
В шесть мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно вносят 1; 2; 3; 4; 5; 6 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00005; 0,00010; 0,00015; 0,00020; 0,00025; 0,00030 г оксида кремния.
В седьмую колбу, используемую для приготовления раствора сравнения, вносят 2 см3 раствора углекислого натрия массовой концентрации 0,01 г/см3. Приливают 20 см3 раствора серной кислоты молярной концентрации 0,15 моль/дм3 и далее проводят анализ по 5.3.1.
5.4 Обработка результатов
Массовую долю оксида кремния X, %, вычисляют по формуле
X = \frac{m}{m_{1}} \cdot 100 , (3)
где m — масса оксида кремния, найденная по градуировочному графику, г;
m_{1} — масса навески флюса, соответствующая аликвотной части раствора, г.
5.5. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли оксида кремния приведены в таблице 1.
6. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ С ДООПРЕДЕЛЕНИЕМ В ФИЛЬТРАТЕ ОСТАТОЧНОЙ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
6.1 Сущность метода
Метод основан на сплавлении навески флюса со смесью калия углекислого — натрия углекислого и натрия тетраборнокислого или борной кислоты, растворении плава в соляной кислоте, выделении образовавшейся кремниевой кислоты в осадок однократным выпариванием досуха и доопределением оставшейся в фильтрате кислоты фотометрическим методом.
6.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота серная по ГОСТ 4204 с молярной концентрацией эквивалента 0,15 и 8 моль/дм3. Готовят растворы: 0,15 моль/дм3 — 5 см3 концентрированной серной кислоты разбавляют водой до 1000 см3; 8 моль/дм3 — 230 см3 концентрированной серной кислоты разбавляют водой до 1000 см3.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:1 и 5:95.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, перекристаллизованный, массовой концентрации 0,05 г/см3 (5.2).
Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332.
Медь (II) сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165.
Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоженный по ГОСТ 22974.2.
Натрий углекислый по ГОСТ 83, раствор массовой концентрации 0,01 г/см3.
Тиомочевина по ГОСТ 6344, раствор массовой концентрации 0,07 г/см3.
Кремния (IV) оксид по ГОСТ 9428.
Плавень: смешивают пять массовых частей калия углекислого — натрия углекислого и одну массовую часть тетраборнокислого натрия или борной кислоты.
Стандартные растворы оксида кремния — по 5.2.
6.3 Проведение анализа
Навеску флюса массой 0,5 г сплавляют с 6 г плавня в платиновом тигле с крышкой при температуре 950 — 1050 °С в течение 30 — 35 мин. Плав выливают на полированную пластину из нержавеющей стали.
Тигель, крышку и плав помещают в фарфоровую чашку диаметром 12 — 13 см, приливают 50 см3 соляной кислоты (1:1). Для предупреждения разбрызгивания чашку накрывают стеклом. После разложения плава тигель и крышку извлекают и тщательно обмывают водой. Раствор выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 20 см3 соляной кислоты, нагревают, приливают 70 — 80 см3 горячей воды и нагревают до кипения. Осадок кремниевой кислоты отфильтровывают на фильтр «белая лента», промывают 5 — 6 раз горячей соляной кислотой (5:95) и несколько раз горячей водой. Раствор фильтруют в полиэтиленовый стакан. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доводят водой до метки.
Отбирают аликвотную часть 20 — 25 см3 в мерную колбу вместимостью 100 см3, далее — по 5.3.1; 5.3.2; 5.4.
Осадок кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, сушат, прокаливают при 950 — 1050 °С, далее — по 4.3, 4.4.
6.4 Обработка результатов
Массовую долю оксида кремния X, %, вычисляют по формуле
где X_{1} — массовая доля оксида кремния, определенная гравиметрически, %;
X_{2} — массовая доля оксида кремния, определенная фотометрически, %.
6.5. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли оксида кремния приведены в таблице 1.