ГОСТ 66897-92 Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые Методы определения кремния

 

НИКЕЛЬ, СПЛАВЫ НИКЕЛЕВЫЕ
И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

 

ГОСТ 6689.7-92

 

 

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

 

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.93

Настоящий стандарт
устанавливает гравиметрический метод, определения кремния (при массовой доле
кремния от 0,1 до 1,6 %) и фотометрические методы определения кремния (при
массовой доле кремния от 0,001 до 0,1 и от 0,01 до 0,3 %) в никеле, никелевых и
медно-никелевых сплавах по ГОСТ
492 и ГОСТ
19241.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Общие
требования к методам анализа — по ГОСТ 25086 с дополнением по разд. 1 ГОСТ 6689.1.

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

2.1. Сущность
метода

Метод основан на выделении
кремния в виде кремниевой кислоты, прокаливания ее до двуокиси кремния и
удалении в виде тетрафторида кремния. Содержание кремния рассчитывают по
разности массы осадка до и после его обработки фтористоводородной кислотой.

2.2. Реактивы,
растворы

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота соляная по ГОСТ
3118 и разбавленная 1:100.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и
разбавленная 1:1 и 1:4.

Смесь азотной и соляной
кислот в соотношении 1:3 для растворения.

Кислота фтористоводородная по
ГОСТ
10484.

Калий железистосинеродистый
по ГОСТ
4207, раствор 30 г/дм³.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328,
раствор 100 г/дм³.

Диметилглиоксим по ГОСТ 5828,
раствор 10 г/дм³ в растворе гидроокиси натрия.

Калий-натрий углекислый
безводный по ГОСТ 4332.

2.3. Проведение
анализа

Навеску сплава массой 2 г
(при массовой доле кремния менее 1 %) и 1 г (при массовой доле кремния свыше 1
%) помещают в кварцевый стакан вместимостью 250 см³, добавляют 20 —
30 см³ смеси кислот, накрывают часовым стеклом, стеклянной или
пластиковой пластинкой и растворяют при нагревании. После растворения сплава
стекло или пластинку и стенки стакана ополаскивают водой, добавляют 20 — 30 см³
серной кислоты (1:1) и упаривают до выделения густого белого дыма серной
кислоты. Остаток охлаждают, ополаскивают стенки стакана водой и снова повторяют
упаривание до выделения густого белого дыма серной кислоты. К охлажденному
остатку добавляют 3 — 5 см³ концентрированной соляной кислоты, 150 —
200 см³ горячей воды и нагревают до растворения солей. Осадок
отфильтровывают на фильтр средней плотности, промывают горячей соляной кислотой
(1:100) до отрицательной реакции промывных вод на медь (проба с раствором
железистосинеродистого калия) и никель (проба с щелочным раствором
диметилглиоксима), а затем промывают осадок 3 — 4 раза горячей водой. Фильтрат
упаривают до появления белого дыма серной кислоты, остаток разбавляют водой до
150 — 200 см³, осадок кремниевой кислоты отфильтровывают на другой
фильтр средней плотности и промывают, как указано выше. Оба фильтра с осадками
помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают в муфельной
печи при 1000 — 1100 °С до постоянной массы. К остатку в платиновом тигле
добавляют 2 — 3 капли концентрированной серной кислоты, 1 см³
фтористоводородной кислоты и осторожно упаривают досуха. Прокаливают остаток
при 1000 — 1100 °С в муфельной печи до постоянной массы.

Одновременно через весь ход
анализа проводят контрольный опыт и в найденное содержание кремния вводят
соответствующую поправку.

2.4. Обработка
результатов

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

Х = ,

где m₁ — масса тигля с осадком
двуокиси кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;

m₂ — масса тигля после обработки фтористоводородной кислотой, г;

0,4672 — коэффициент пересчета массы двуокиси кремния на массу кремния;

m — масса
навески сплава, г.

2.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и
результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых
расхождений, приведенных в табл. 1.

Таблица 1

2.4.3. Контроль точности
результатов анализа проводят по Государственным стандартным образцам (ГСО) или
по отраслевым стандартным образцам (ОСО), или по стандартным образцам
предприятия (СОП) никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов,
утвержденным по ГОСТ 8.315, в соответствии с ГОСТ 25086.

3. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ (от 0,001 до 0,1 %)

3.1. Сущность
метода

Метод основан на образовании
кремнемолибденовой кислоты, экстракции ее бутиловым спиртом, восстановлении ее в
экстракте до кремнемолибденовой сини и измерении интенсивности образовавшейся
окраски.

3.2. Аппаратура,
реактивы и растворы

Спектрофотометр или
фотоэлектроколориметр.

рН-метр.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 и
разбавленная 2:1, 1:2 (прокипяченная) и 1:100.

Кислота серная по ГОСТ 4204,
разбавленная 1:9.

Кислота соляная по ГОСТ
3118 и разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная,
ос.ч.

Кислота лимонная по ГОСТ 3852,
раствор 500 г/дм³.

Кислота борная по ГОСТ 9656,
насыщенный раствор: 60 г борной кислоты обрабатывают 1 дм³ горячей
воды и после охлаждения используют отстоявшийся раствор.

Аммиак водный по ГОСТ 3760,
ос.ч., разбавленный 1:1 и 1:100.

Аммоний молибденовокислый по
ГОСТ 3765,
перекристаллизованный, раствор 100 г/дм³: 250 г молибденовокислого
аммония растворяют в 400 см³ воды при 70 — 80 °С, добавляют аммиак до явного запаха и
горячий раствор фильтруют два раза через один и тот же фильтр в стакан,
содержащий 300 см³ этилового спирта. Раствор охлаждают до 10 °С и
дают отстояться в течение 1 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронку
Бюхнера, отсасывая маточный раствор. Кристаллы промывают 2 — 3 раза этиловым
спиртом порциями по 20 — 30 см³, после чего их высушивают на
воздухе.

Спирт этиловый
ректификованный технический по ГОСТ
18300.

Олово двухлористое по ТУ
6-09-5384-88, раствор 100 г/дм³; готовят: 10 г двухлористого олова
растворяют в 100 см³ соляной кислоты (1:1) при нагревании до 80 — 90
°С.

Промывной раствор: к 50 см³
серной кислоты добавляют 1,5 см³ раствора молибденовокислого
аммония.

Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328,
раствор 0,1 моль/дм³.

Натрий углекислый по ГОСТ 83,
раствор 50 г/дм³.

Натрий кремнекислый мета по
ГОСТ 4239.

Спирт бутиловый нормальный
по ГОСТ
6006.

Кремния двуокись по ГОСТ
9428.

Стандартные растворы
кремния.

Из кремнекислого натрия: 0,5
г кремнекислого натрия растворяют в 20 см³ раствора углекислого
натрия в платиновой чашке, охлаждают, помещают в полиэтиленовый сосуд,
разбавляют водой до 500 см³ и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,0001 г кремния.

Точное содержание кремния
устанавливают гравиметрическим методом.

Из двуокиси 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
см³, доливают до метки водой, перемешивают и немедленно переносят в
полиэтиленовый сосуд.

1 см³ раствора содержит 0,0002 г кремния.

Точное содержание кремния
устанавливают гравиметрическим методом.

3.3. Проведение
анализа

3.3.1. Для сплавов, не содержащих вольфрам

Навеску сплава (см. табл. 2)
помещают в полиэтиленовый или тефлоновый или фторопластовый стакан вместимостью
100 см³, добавляют 15 — 30 капель фтористоводородной кислоты, 15 см³
азотной кислоты (2:1), накрывают полиэтиленовой или фторопластовой крышкой и
растворяют на холоде, 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 см³
борной кислоты, через 20 мин смесь переносят через полиэтиленовую воронку в
мерную колбу вместимостью 100 см³, содержащую 30 см³
борной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор немедленно
переносят в стакан, в котором проводили растворение.

Таблица 2

Предварительно устанавливают рН в растворах аликвотных частей на
рН-метре: в полиэтиленовый стакан вместимостью 50 см³ помещают аликвотную
часть раствора (см. табл. 2), добавляют воды до объема приблизительно 50 см³
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. табл. 2) для анализа помещают в
делительную воронку вместимостью 200 см³, доливают воды до
приблизительно 50 см³ и устанавливают рН = 1,0 — 1,2, используя
предварительные данные. В раствор по каплям при перемешивании добавляют 5 см³
раствора молибденовокислого аммония и оставляют стоять 10 мин. Затем добавляют
5 см³ лимонной кислоты, 10 см³ прокипяченной азотной
кислоты (1:2), 30 см³ бутилового спирта и экстрагируют
кремнемолибденовую гетерополикислоту, осторожно переворачивая воронку 30 раз.
После расслоения водный слой отбрасывают и к органическому слою добавляют 50 см³
промывной жидкости и промывают, переворачивая воронку 10 — 15 раз. Водный слой
отбрасывают, а органический переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³,
добавляют бутиловый спирт, 7 — 8 капель раствора двухлористого олова, добавляют
до метки бутиловым спиртом и энергично встряхивают. В течение 5 мин измеряют
оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром
(l_эф = 600 — 630 нм) или на
спектрофотометре при 635 нм в кювете с толщиной поглощающего свет 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 пробы.

3.3.2. Для сплавов, содержащих вольфрам

Навеску сплава (см. табл. 2) помещают
в стакан вместимостью 250 см³, добавляют 10 см³ азотной
кислоты (1:2). Накрывают часовым стеклом, стеклянной или пластиковой пластинкой
и растворяют при нагревании. Стекло или пластинку и стенки стакана ополаскивают
водой, раствор упаривают до сиропообразного состояния, водой разбавляют до 60
см³ и выдерживают 20 — 30 мин в теплом месте до осветления раствора.

Осадок вольфрамовой кислоты
отфильтровывают на двойной плотный фильтр, стакан и осадок промывают 3 — 4 раза
горячей азотной кислотой (1:100) и фильтрат оставляют. Осадок на фильтре
растворяют в 4 — 6 см³ горячего раствора аммиака (1:1) в стакане, в
котором проводилось растворение, и фильтр промывают раствором аммиака (1:100).
Полученный раствор приливают к ранее полученному фильтрату при быстром
перемешивании. Фильтр помещают в платиновый тигель, озоляют, добавляют 0,3 г
калия-натрия углекислого и сплавляют при 1000 — 1100 °С. После охлаждения плав
выщелачивают водой с добавлением 1 — 2 капель концентрированной азотной
кислоты, полученный раствор присоединяют к объединенному фильтрату и упаривают
до 70 — 80 см³. После охлаждения раствор помещают в мерную колбу
вместимостью 100 см³ и доливают до метки водой.

Аликвотную часть раствора
(см. табл. 2)
помещают в стакан вместимостью 50 см³, доливают до объема 50 см³
водой и далее поступают, как указано в п. 3.3.1.

3.3.3. Построение градуировочного графика

В пять из шести
полиэтиленовых, тефлоновых или фторопластовых стаканчиков помещают 1,0; 2,0;
3,0; 4,0 и 5,0 см³ стандартного раствора кремния (0,0001 г/см³)
или 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0 и 2,5 см³ стандартного раствора кремния
(0,0002 г/см³). Во все стаканчики добавляют 15 капель
фтористоводородной кислоты, 15 см³ азотной кислоты (2:1), помещают
на водяную баню, нагревают до 60 °С и далее поступают, как указано в п. 3.3.1.

Аликвотная часть раствора,
взятая на измерение, для каждой точки градуировочного графика составляет 10 см³.

В качестве раствора
сравнения используют раствор, не содержащий кремния.

3.4. Обработка
результатов

3.4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле

Х = ,

где m₁ — масса кремния в анализируемой
пробе, найденная по градуировочному графику, г;

m₂ — масса кремния в растворе контрольного опыта, найденная по
градуировочному графику, г;

m —
масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.

3.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и
результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых
расхождений, приведенных в табл. 1.

3.4.3. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным
стандартным образцам (ГСО) или по отраслевым стандартным образцам (ОСО), или по
стандартным образцам предприятия (СОП) никелевых и медно-никелевых сплавов,
утвержденным по ГОСТ 8.315, или методом добавок в соответствии с ГОСТ 25086.

4. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ (от 0,01 до 0,3 %)

4.1. Сущность
метода

Метод основан на образовании
кремнием желтой кремнемолибденовой кислоты и измерении оптической плотности
окрашенного раствора.

4.2. Аппаратура,
реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

Кислота азотная по ГОСТ 4461,
разбавленная 1:2.

Кислота серная по ГОСТ 4204,
разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная,
ос.ч.

Кислота лимонная по ГОСТ
3652, раствор 100 г/дм³.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ
6552, разбавленная 1:9.

Кислота борная по ГОСТ 9656,
насыщенный раствор: 60 г борной кислоты растворяют в 1000 см³
горячей воды. Перед применением раствор охлаждают до температуры 20°С.

Аммиак водный по ГОСТ 3760,
разбавленный 1:1.

Карбамид (мочевина) по ГОСТ 6691,
раствор 100 г/дм³.

Аммоний молибденовокислый по
ГОСТ 3765,
перекристаллизованный, раствор 100 г/дм³. Раствор сохраняют в
полиэтиленовом сосуде. Перекристаллизацию аммония молибденовокислого проводят,
как указано в п. 3.2.

Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332.

Медь, ос.ч., с массовой долей
кремния менее 3×10^-4 %.

Раствор меди для
приготовления раствора сравнения: 1 г меди помещают в платиновую чашку или
фторопластовую, добавляют 0,6 см³ фтористоводородной кислоты, 11 см³
азотной кислоты (1:2), накрывают крышкой и растворяют на водяной бане при
температуре не выше 60 °С. После растворения крышку снимают и, перемешивая,
удаляют оксиды азота.

Раствор охлаждают, добавляют
50 см³ раствора борной кислоты, раствор переносят в мерную колбу
вместимостью 100 см³, доливают водой до метки и перемешивают.

Раствор меди для
приготовления раствора контрольного опыта: 1 г меди помещают в платиновую чашку
и растворяют в 0,6 см³ фтористоводородной кислоты и 11 см³
азотной кислоты (1:2) при нагревании. Затем добавляют 2,5 см³ серной
кислоты (1:1) и раствор нагревают до полного удаления свободной серной кислоты.

После охлаждения остаток
растворяют, добавляя небольшое количество воды, 10 см³ азотной
кислоты (1:2) и 0,6 см³ фтористоводородной кислоты. К раствору
добавляют 50 см³ раствора борной кислоты, раствор переносят в мерную
колбу вместимостью 100 см³, до метки доливают водой и перемешивают.

Кремния двуокись по ГОСТ
9428.

Стандартные растворы кремния

Раствор А: 0,2143 г
прокаленной двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 2 г калия-натрия
углекислого. Плав выщелачивают водой и помещают в мерную колбу вместимостью 500
см³, до метки доливают водой и перемешивают. Раствор немедленно
переносят в полиэтиленовый сосуд.

1 см³ раствора А содержит 0,0002 г кремния.

Раствор Б: 10 см³
раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, разбавляют
водой до метки и перемешивают. Раствор немедленно переносят в полиэтиленовый
сосуд.

1 см³ раствора Б содержит 0,00002 г кремния.

4.3. Проведение
анализа

4.3.1. Навеску сплава массой 1 г помещают в платиновый или фторопластовый
тигель, добавляют 0,6 см³ фтористоводородной кислоты и 11 см³
азотной кислоты (1:2), накрывают крышкой и растворяют на водяной бане при
температуре не выше 60 °С. После растворения крышку снимают и, перемешивая,
удаляют оксиды азота. Раствор охлаждают, добавляют 10 см³ раствора
борной кислоты и раствор переносят через полиэтиленовую воронку в мерную колбу
вместимостью 100 см³, содержащую 40 см³ раствора борной
кислоты, доливают до метки водой и перемешивают.

В зависимости от массовой
доли кремния отбирают аликвотную часть раствора (см. табл. 3),
помещают ее в мерную колбу вместимостью 50 см³ и добавляют
приведенное в табл. 3 количество раствора азотной кислоты.

Таблица 3

Раствор в колбе разбавляют водой до 20 см³ и добавляют,
перемешивая после добавления каждого реактива, 5 см³ раствора мочевины,
5 см³ раствора молибденовокислого аммония и оставляют на 10 мин.
Затем добавляют 5 см³ раствора лимонной кислоты, 3 см³
раствора ортофосфорной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают. Через
15 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре или
спектрофотометре при длине волны 400 нм в кювете с толщиной поглощающего свет
слоя 5 см относительно раствора контрольного опыта. Раствор контрольного опыта
готовят одновременно с анализируемой пробой, причем раствор меди (см. п. 4.2)
берут в таком количестве, как и анализируемый раствор.

4.3.2. Построение градуировочного графика

В семь мерных колб
вместимостью по 50 см³ помещают по 10 см³ раствора меди (раствор
сравнения), добавляют по 0,6 см³ раствора азотной кислоты, а затем в
шесть колб добавляют 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см³ стандартного
раствора Б кремния.

Растворы во всех колбах
доливают водой до объема 20 см³, добавляют по 5 см³
раствора мочевины и далее анализ проводят, как приведено в п. 4.3.1.
Раствором сравнения служит раствор, не содержащий кремния. По полученным данным
строят градуировочный график.

4.4. Обработка
результатов

4.4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле

Х = ,

где m₁ — масса кремния, найденная
по градуировочному графику, г;

m —
масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.

4.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений d (показатель сходимости) и
результатов двух анализов D (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых
расхождений, приведенных в табл. 1.

4.4.3. Контроль точности результатов анализа проводят по Государственным
стандартным образцам (ГСО) или по отраслевым стандартным образцам (ОСО), или по
стандартным образцам предприятия (СОП) никеля, никелевых и медно-никелевых
сплавов, утвержденным по ГОСТ 8.315, или методом добавок в соответствии с ГОСТ 25086.

 

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН
Министерством металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В. Н. Федоров, Ю. М. Лейбов,
Б. П. Краснов, А. Н. Боганова, И. А. Воробьева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ
Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 18.02.92 № 167

3. ВЗАМЕН ГОСТ 6689.7-80

4. ССЫЛОЧНЫЕ
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ