ГОСТ 23859.2-79
Группа В59
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
БРОНЗЫ ЖАРОПРОЧНЫЕ
Методы определения кремния
Bronze fire-resistance. Methods for the determination of silicon
ОКСТУ 1709
Дата введения 1981-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 16 октября 1979 года N 3937 срок введения установлен с 01.01.81
Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)
ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, утвержденными в июне 1985 года, марте 1990 года (ИУС 9-85, 7-90).
Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический, фотометрический методы определения кремния (при массовой доле кремния от 0,1 до 0,9%) и экстракционно-фотометрический метод определения кремния (при массовой доле кремния от 0,005 до 0,1%) в жаропрочных медных сплавах.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования - по ГОСТ 25086-87 с дополнением по ГОСТ 23859.1-79, разд.1.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
2.1. Сущность метода
Метод основан на выделении кремния в виде кремниевой кислоты, прокаливании осадка до двуокиси кремния и последующем удалении кремния в виде тетрафторида. Содержание кремния рассчитывают по разности массы осадка до и после обработки фтористоводородной кислотой.
2.2. Реактивы и растворы
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:1 и 1:4.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:100.
Кислота фтористоводородная (плавиковая) по ГОСТ 10484-78.
Смесь кислот для растворения: смешивают одну часть концентрированной азотной кислоты с двумя частями концентрированной соляной кислоты.
Калий железистосинеродистый по ГОСТ 4207-75, раствор 30 г/дм.
Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332-76.
2.3. Проведение анализа
Навеску бронзы массой 2 г при массовой доле кремния от 0,1 до 0,5% и 1 г при массовой доле от 0,4 до 0,9% помещают в стакан вместимостью 300 см, приливают 30 см смеси кислот, накрывают часовым стеклом и растворяют при нагревании. После растворения ополаскивают стекло и стенки стакана водой, добавляют 20 см серной кислоты, разбавленной 1:1, и упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты.
После охлаждения ополаскивают стенки стакана водой и повторяют упаривание до начала выделения белого дыма серной кислоты. Остаток охлаждают, добавляют 3-5 см концентрированной соляной кислоты, 150-200 см воды и нагревают до полного растворения солей. Отфильтровывают выделившийся осадок на фильтр средней плотности и промывают горячей соляной кислотой, разбавленной 1:100, до отрицательной реакции промывных вод на медь (проба с раствором железистосинеродистого калия). После этого осадок промывают 3-4 раза горячей водой. Фильтрат упаривают до начала выделения белого дыма серной кислоты.
После охлаждения стенки стакана ополаскивают и повторяют упаривание до начала выделения белого дыма серной кислоты. После охлаждения добавляют 150-200 см воды, нагревают до полного растворения солей и фильтруют. Осадок на фильтре промывают, как указано выше. Оба осадка вместе с фильтрами помещают в платиновый тигель, высушивают, постепенно обугливают во избежание образования карбида кремния, озоляют и прокаливают при 1000-1100 °С до постоянной массы. К прокаленному осадку прибавляют 1-2 капли воды, 1 см фтористоводородной кислоты, 2-3 капли концентрированной серной кислоты, осторожно выпаривают досуха и остаток прокаливают при 1000-1100 °С в течение 15-25 мин. После охлаждения в эксикаторе тигель снова взвешивают.
Если после удаления двуокиси кремния в тигле остается черный осадок, его сплавляют с безводным углекислым калием-натрием при 1000-1100 °С. Тигель помешают в стакан вместимостью 300 см, добавляют 25-30 см серной кислоты, разбавленной 1:4, и растворяют плав при нагревании. Тигель вынимают, ополаскивают его водой, а раствор упаривают до выделения густого белого дыма серной кислоты. После охлаждения приливают 150-200 см горячей воды и нагревают до полного растворения солей. Отфильтровывают выделившийся осадок на фильтр средней плотности и далее поступают, как указано выше.
Одновременно через весь ход анализа проводят контрольный опыт и в найденное содержание кремния вводят соответствующую попр
авку.
2.2, 2.3. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю кремния () в процентах вычисляют по формуле
,
где - масса тигля с осадком двуокиси кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;
- масса тигля с осадком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
- масса сплава, г;
0,4672 - коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний.
2.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений не должны превышать значений допускаемых расхождений ( - показатель сходимости), вычисленных по формуле
,
где - массовая доля кремния, %.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
2.4.3. Расхождения результатов анализа, полученных в двух различных лабораториях или двух результатов анализа, полученных в одной лаборатории, но при различных условиях ( - показатель воспроизводимости) не должны превышать значений, вычисленных по формуле
,
где - массовая доля кремния, %.
2.4.4. Контроль точности результатов анализа проводится по Государственным стандартным образцам жаропрочных (хромистых) бронз в соответствии с ГОСТ 25086-87.
2.4.3, 2.4.4. (Введены дополнительно, Изм. N 2).
2.5. Метод применяется при разногласиях в оценке качества жаропрочных бронз.
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан на образовании кремнием желтой молибдокремневой кислоты и измерении оптической плотности окрашенного раствора.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
рН-метр.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 и разбавленная 1:2 и 2:1.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:3 и 1:99.
Смесь кислот соляной и азотной в соотношении 2:3.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.
Кислота борная по ГОСТ 18704-78, насыщенный раствор: около 60 г борной кислоты растворяют в 1 дм горячей воды и охлаждают до комнатной температуры.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, разбавленный 1:1.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765-78, перекристаллизованный, раствор 50 г/дм. Проводят перекристаллизацию молибденовокислого аммония: 250 г молибденовокислого аммония растворяют в 400 см воды при нагревании до 70-80 °С, добавляют раствор аммиака до явного запаха и горячий раствор фильтруют два раза через один и тот же плотный фильтр в стакан, содержащий 300 см этилового спирта. Раствор охлаждают до 10 °С и дают отстояться в течение 1 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронку Бюхнера под вакуумом, создаваемым водоструйным насосом. Кристаллы промывают 2-3 раза этиловым спиртом порциями по 20-30 см и высушивают на воздухе.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87.
Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332-76.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428-73.
Стандартный раствор кремния: 0,2143 г прокаленной двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 2 г натрия-калия углекислого. Плав выщелачивают водой, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор немедленно переносят в полиэтиленовый сосуд.
1 см раствора содержит 0,0002 г кремния
.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску бронзы массой 1 г (при массовой доле кремния от 0,1 до 0,5%) и 0,5 г (при массовой доле кремния свыше 0,5%) помещают в полиэтиленовый или тефлоновый, или фторопластовый стакан вместимостью 100 см, добавляют 30 капель фтористоводородной кислоты, 10-15 см смеси кислот, накрывают полиэтиленовой или фторопластовой крышкой и растворяют на холоде (можно оставить на ночь), а затем на водяной бане при нагревании до 60 °С и выдерживают при этой температуре 20-30 мин, затем открывают крышку и держат еще 15 мин. После растворения раствор охлаждают, добавляют 30 см борной кислоты, через 20 мин смесь переносят через полиэтиленовую воронку в мерную колбу вместимостью 100 см, содержащую 30 см борной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор немедленно переносят в стакан, в котором проводили растворение. Аликвотную часть раствора 10 см помещают в стакан вместимостью 50 см, добавляют 10 см серной кислоты (1:99), 5 см раствора аммония молибденовокислого и устанавливают рН=1,0-1,2 на рН-метре, применяя раствор аммиака или прокипяченную азотную кислоту (1:2). В раствор с рН=1,0-1,2 добавляют 10 см серной кислоты (1:3), переносят раствор в мерную колбу вместимостью 50 см, до метки доливают водой и перемешивают. Через 15 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре с фиолетовым светофильтром или на спектрофотометре при 400 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 5 см. В качестве раствора сравнения используют раствор той же пробы без добавления молибденовокислого аммония.
Из полученного значения оптической плотности вычитают значения оптической плотности раствора контрольного опыта, проведенного через все стадии анализа и измеренного относительно
воды.
3.3.2. Построение градуировочного графика
В шесть полиэтиленовых или тефлоновых, или фторопластовых стаканов вместимостью по 50 см помещают 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 см стандартного раствора кремния, растворы разбавляют водой до 10 см, добавляют по 10 см серной кислоты (1:99) и далее анализ ведут, как указано в п.3.3.1. В качестве раствора сравнения используют раствор, не содержащий кремния.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю кремния () в процентах вычисляют по формуле
,
где - масса кремния в растворе анализируемой пробы, найденная по градуировочному графику, г;
- масса кремния в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г;
- масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.
3.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений не должны превышать значений допускаемых расхождений ( - показатель сходимости), вычисленных по формуле
,
где - массовая доля кремния в сплаве, %.
3.4.3. Расхождения результатов анализа, полученных в двух различных лабораториях, или двух результатов анализа, полученных в одной лаборатории, но при различных условиях ( - показатель воспроизводимости) не должны превышать значений, вычисленных по формуле
,
где - массовая доля кремния в сплаве, %.
3.4.4. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам жаропрочных (хромистых) бронз в соответствии с ГОСТ 25086-87.
Разд.3. (Измененная редакция, Изм. N 2).
4. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
4.1. Сущность метода
Метод основан на образовании кремнемолибденовой кислоты, экстракции ее бутиловым спиртом, восстановлении ее в экстракте до кремнемолибденовой сини и измерении интенсивности образовавшейся окраски.
4.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
рН-метр.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 и разбавленная 1:2 (прокипяченная).
Кислота серная по ГОСТ 4207-75, разбавленная 1:9.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:1.
Смесь кислот соляной и азотной концентрированных в соотношении 2:3.
Кислота фтористоводородная, ос.ч.
Кислота лимонная по ГОСТ 3852-93, раствор 500 г/дм.
Кислота борная по ГОСТ 9656-75, насыщенный раствор, приготовленный как указано в п.3.2.
Аммиак водный ос.ч. по ГОСТ 3760-79, разбавленный 1:1 и 1:1000.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765-78, перекристаллизованный, раствор 100 г/дм. Перекристаллизацию проводят см. п.3.2.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87.
Олово двухлористое по ТУ 6-09-5384-88, раствор 100 г/дм, готовят: 10 г двухлористого олова растворяют в 100 см соляной кислоты (1:1) при нагревании до 80-90 °С.
Промывной раствор: к 50 см серной кислоты добавляют 1,5 см раствора молибденовокислого аммония.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, раствор 0,1 моль/дм.
Натрий углекислый по ГОСТ 83-79, раствор 50 г/дм.
Натрий кремнекислый мета по ТУ 6-09-5337-87.
Спирт бутиловый нормальный по ГОСТ 6006-78.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428-73.
Стандартные растворы кремния
Приготовление из кремнекислого натрия: 0,5 г кремнекислого натрия растворяют в 20 см раствора углекислого натрия в платиновой чашке, охлаждают, помещают в полиэтиленовый сосуд, разбавляют водой до 500 см и перемешивают.
1 см раствора А содержит 0,001 г кремния.
Точное содержание кремния устанавливают гравиметрическим методом.
Приготовление из двуокиси кремния
Раствор А: 0,2143 г прокаленной двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 2 г натрия-калия углекислого. Плав выщелачивают водой, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой, перемешивают и немедленно переносят в полиэтиленовый сосуд.
1 см раствора содержит 0,0002 г кремния.
Точное содержание кремния устанавливают гравиметрическим методом.
Раствор Б: 25 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, до метки доливают раствором гидроокиси натрия и перемешивают. Раствор немедленно переносят в полиэтиленовый сосуд.
1 см раствора Б содержит 0,0001
г кремния.
4.3. Проведение анализа
4.3.1. Навеску бронзы (см. таблицу) помещают в полиэтиленовый или тефлоновый или фторопластовый стакан вместимостью 100 см, добавляют 30 капель фтористоводородной кислоты, 15 см смеси кислот, накрывают полиэтиленовой или фторопластовой крышкой и растворяют на холоде (можно оставить на ночь), а затем на водяной бане при нагревании до 60 °С и выдерживают при этой температуре 20-30 мин, затем открывают крышку и держат еще 15 мин. После растворения раствор охлаждают, добавляют 30 см борной кислоты, через 20 мин смесь переносят через полиэтиленовую воронку в мерную колбу вместимостью 100 см, содержащую 30 см борной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор немедленно переносят в стакан, в котором проводили растворение.
Массовая доля кремния, % | Масса навески, г | Объем аликвотной части раствора, см | Масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г |
От 0,005 до 0,01 включ. | 1 | 50 | 0,5 |
Св. 0,01 " 0,025 " | 0,5 | 20 | 0,1 |
" 0,025 " 0,05 " | 0,5 | 10 | 0,05 |
" 0,5 " 0,01 " | 0,25 | 10 | 0,025 |
Предварительно устанавливают рН в растворах аликвотных частей на рН-метре: в полиэтиленовый стакан вместимостью 50 см помещают аликвотную часть раствора (см. табл.), добавляют воды до объема 50 см и с помощью раствора аммиака (ос.ч.) устанавливают рН=1,0-1,2, добавляя раствор аммиака по каплям, фиксируя число капель, израсходованных на операцию. Аликвотную часть раствора (см. таблицу) для анализа помещают в делительную воронку вместимостью 200 см, доливают воды до 50 см и устанавливают рН=1,0-1,2, используя предварительные данные. В раствор по каплям при перемешивании добавляют 5 см раствора молибденовокислого аммония и оставляют стоять 10 мин. Затем добавляют 5 см лимонной кислоты, 10 см прокипяченной азотной кислоты (1:2), 30 см бутилового спирта и экстрагируют кремнемолибденовую гетерополикислоту, осторожно переворачивая воронку 30 раз. После расслоения водный слой отбрасывают и к органическому слою добавляют 50 см промывной жидкости и промывают, переворачивая воронку 10-15 раз. Водный слой отбрасывают, а органический переносят в мерную колбу вместимостью 50 см, добавляют бутиловый спирт, 7-8 капель раствора двухлористого олова, доливают до метки бутиловым спиртом и энергично встряхивают. В течение 5 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром (=600-630 нм) или на спектрофотометре при 635 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. В качестве раствора сравнения используют бутиловый спирт. Одновременно через все стадии анализа проводят контрольный опыт и найденное в нем значение оптической плотности вычитают из значения оптической плотности п
робы.
4.3.2. Построение градуировочного графика
В пять из шести полиэтиленовых, тефлоновых или фторопластовых стаканчиков помещают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см стандартного раствора кремния (0,0001 г/см). Во все стаканчики добавляют 15 капель фтористоводородной кислоты, 7-8 см смеси кислот, помещают на водяную баню, нагревают до 60 °С и далее поступают, как указано в п.4.3.1.
Аликвотная часть раствора, взятая на измерение, для каждой точки градуировочного графика составляет 10 см.
В качестве раствора сравнения используют раствор, не содержащий кремния.
Градуировочный график строится из расчета его массовой доли в аликвотной части раствора.
4.4. Обработка результатов
4.4.1. Массовую долю кремния () в процентах вычисляют по формуле
,
где - масса кремния в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;
- масса кремния в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г;
- масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.
4.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений не должны превышать значений допускаемых расхождений ( - показатель сходимости), вычисленных по формуле
,
где - массовая доля кремния в сплаве, %.
4.4.3. Расхождения результатов анализа, полученных в двух различных лабораториях, или двух результатов анализа, полученных в одной лаборатории, но при различных условиях ( - показатель воспроизводимости), не должны превышать значений, вычисленных по формуле
,
где - массовая доля кремния в сплаве, %.
4.4.4. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам жаропрочных (хромистых) бронз или методом добавок в соответствии с ГОСТ 25086-87.
Разд.4. (Введен дополнительно, Изм. N 2).
Текст документа сверен по:
Бронзы жаропрочные. Методы анализа: Сб. ГОСТов. -
М.: ИПК Издательство стандартов, 2002