---

ГОСТ

Методы определения кремния

12346-78*

У

Группа В39

ДК 669.15—194:546.28.06:006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ|

Alloyed and high-alloyed steels.
Methods of silicon determination

О КС ТУ 0809

CT СЭВ 484—77)

Взамен

ГОСТ 12346—66, кроме общих указаний

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 ноября 1978 г. HS 3081 срок введения установлен

с 01.01.80

Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 15.08.84 № 2877 срок действия продлен

до 01.01.90

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения кремния (при массовой доле кремния от 0,05 до 0,80%), гравиметрический метод определения кремния (при массо­вой доле кремния от 0,2 до 6,0 %).

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 484—77.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

   1. Общие требования к методам анализа—по ГОСТ 20560—81.

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ (0,05—0,80%|

   1. Сущность метода

Метод основан на образовании желтого кремнемолибденового комплекса в солянокислом растворе, восстановлении этого соеди­нения аскорбиновой кислотой до кремнемолибденовой сини и изме­рении оптической плотности окрашенного раствора.

Издание официальное

Перепечатка воспрещена

* Переиздание март 1986 г. с Изменениями № 1, 2,
утвержденными в августе 1980 г., августе 1984 г. (ИУС 11—80; 11—84)

Мешающее влияние фосфорномолибденового комплекса устра­няется добавлением щавелевой кислоты. Мышьяково-молибдено- вый комплекс образуется только при температуре кипения раство­ра.

Метод применим при определении кремния в сталях, содержа­щих менее 3% вольфрама и 2% ниобия.

Спектрофотометр типа СФ-16 или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 или по ГОСТ 14261—77 и разбавленная 1:1, 1:3, 1:50.

Кислота азотная по ГОСТ 4461—77 или по ГОСТ 11125—84.

Кислота серная по ГОСТ 4204—77 или по ГОСТ 14262—78, разбавленная 4:5 или 1:1.

Кислота фтористоводородная (плавиковая) по ГОСТ 10484—78.

Кислота щавелевая по ГОСТ 22180—76, 8%-ный раствор.

Кислота аскорбиновая, 2%-ный раствор; готовят непосредствен­но перед употреблением.

Железо карбонильное особой чистоты.

Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765—78, 5%-ный раст­вор, приготовленный из перекристаллизованного реактива.

Перекристаллизация молибденовокислого аммония. 250 г реак­тива растворяют в 400 см³ воды при нагревании до 70—80°С. Осторожно добавляют аммиак до явного запаха. Раствор фильтру­ют через фильтр «синяя лента», охлаждают до 20—25°С и прили­вают при перемешивании 300 см³ этилового спирта. Осадку дают отстояться 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.

Спирт этиловый по ГОСТ 18300—72.

Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83—79, х.ч.

Допускается применение реактива при содержании кремния не более 0,003%.

Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332—76.

Двуокись кремния по ГОСТ 9428—73.

Натрий кремнекислый, стандартные растворы А и Б.

Приготовление раствора А. 0,2139 г двуокиси кремния, прока­ленной до постоянной массы при 1000—1100°С, помещают в плати­новый тигель, прибавляют 2 г углекислого натрия или углекисло­го калия-натрия, перемешивают, закрывают крышкой и сплавляют при 1000—1100°С. Тигель охлаждают, ополаскивают снаружи во­дой, помещают в стакан вместимостью 250—300 см³, приливают 50—60 см³ воды и нагревают до полного растворения плава.

Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см³, фильтр промывают 3—5 раз горячей водой 32

и отбрасывают. Раствор в колбе охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор кремнекислого натрия хранят в полиэтиленовой или кварцевой посуде; 1 см³ раствора А содержит 0,0002 г кремния.

Определение массовой концентрации стандартного раствора А.

Солянокислотный метод. 50 см³ раствора А помещают в стакан вместимостью 250—300 см³ и приливают 20—25 см³ соляной кис­лоты 1:1. Раствор в стакане выпаривают досуха. Сухой остаток смачивают 5—7 см³ соляной кислоты и снова выпаривают досуха.

Сухой остаток нагревают 1 ч при 130—140°С. Приливают 8—10 см³ соляной кислоты и нагревают 3—5 мин; приливают 80—100 см³ горячей воды, стакан накрывают часовым стеклом и раствор нагревают до кипения. Кремниевую кислоту отфильтровы­вают на фильтр «белая лента» с добавлением небольшого коли­чества беззольной фильтробумажной массы. Осадок промывают 3—5 раз горячей соляной кислотой 1:20 и еще 2—3 раза горячей водой. Фильтр с осадком сохраняют.

Фильтрат и промывную жидкость переносят в стакан, в кото­ром проводили первое осаждение кремниевой кислоты, и выпари­вают досуха. Сухой остаток смачивают 5—7 см³ соляной кислоты и снова выпаривают досуха. Сухой остаток нагревают 1 ч при 130—140°С. К сухому остатку приливают 8—10 см³ соляной кисло­ты, нагревают 3—5 мин, приливают 80—100 см³ горячей воды, нагревают до растворения солей и затем почти до кипения. Кремни­евую кислоту отфильтровывают на фильтр «белая лента», с добав­лением небольшого количества беззольной фильтробумажной мас­сы. Осадок промывают 3—5 раз горячей соляной кислотой 1:20 и 2—3 раза горячей водой. Фильтры с основным и дополнительно выделенным осадками помещают в платиновый тигель, высушива­ют и озоляют. Осадок прокаливают при 1000—1100°С.

Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Оса­док смачивают 2—3 каплями воды, добавляют 3—4 капли серной кислоты 1:1, 3—5 см³ фтористоводородной кислоты и, не давая раствору кипеть, осторожно выпаривают содержимое тигля досуха. Остаток в тигле прокаливают при 1000—1100°С, охлаждают в экси­каторе и взвешивают.

В обоих случаях осадок в тигле прокаливают до постоянной массы.

Сернокислотный метод. 50 см³ раствора А помещают в стакан вместимостью 250—300 см³, приливают 25—30 см³ серной кислоты 1:2, нагревают до появления ее паров, нагревают еще 3—5 мин, пос­ле чего охлаждают. Осторожно прибавляют 10 см³ соляной кисло­ты, нагревают 3—5 мин и охлаждают. При перемешивании прибав­ляют небольшими порциями 80—100 см³ горячей воды. Стакан накрывают часовым стеклом и нагревают раствор почти до кипе­ния.Осадок отфильтровывают на фильтр «белая лента» с добавле­нием небольшого количества беззольной фильтробумажной массы. Осадок на фильтре промывают 3—5 раз горячей соляной кислотой 1:20 и 2—3 раза горячей водой. Фильтр с осадком сохраняют. Фильтрат и промывную жидкость переносят в стакан, в котором производили первое осаждение кремниевой кислоты, нагревают до появления паров серной кислоты, нагревают еще 3—5 мин, после чего охлаждают. Прибавляют 10 см³ соляной кислоты, нагревают 3—5 мин и осторожно, при перемешивании приливают небольшими порциями 80—100 см³ горячей воды.

Стакан накрывают часовым стеклом и нагревают раствор поч­ти до кипения. Осадок отфильтровывают на фильтр «белая лента» с добавлением небольшого количества беззольной фильтробумаж­ной массы, промывают 3—5 раз горячей соляной кислотой 1:20 и еще 2—3 раза горячей водой. Фильтры с основным и дополнитель­но выделенным осадками помещают в платиновый тигель, высуши­вают и озоляют.

Осадок прокаливают при 1000—1100°С. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают. Осадок смачивают 2—3 каплями воды, добавляют 3—4 капли серной кислоты 1:1, 3—5 см³ фтористоводородной кислоты и, не давая раствору кипеть, осторож­но выпаривают досуха. Остаток в тигле прокаливают при 1000— 1100°С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

В обоих случаях осадок в тигле прокаливают до постоянной массы.

Массовую концентрацию кремния, г, содержащегося в 1 см³ раствора кремнекислого натрия (Т) вычисляют по формуле

[(m, т₄)]-0,4674

¹ — 50

где Ш]—масса тигля с осадком двуокиси кремния, г;

т₂—масса тигля с остатком после обработки фтористоводо­родной кислотой, г;

т₃—масса тигля с осадком в контрольном анализе, г;

т₄—масса тигля с остатком в контрольном анализе после об­работки фтористоводородной кислотой, г;

0,4674—коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;

50—объем стандартного раствора А, взятого для анализа, см³.

Раствор Б готовят перед употреблением. 10 см³ стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, до­ливают до метки водой и перемешивают.

1 см³ раствора Б содержит примерно 0,00002 г кремния.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

0,1 г стали помещают в стакан вместимостью 100 см³, прилива­ют 10 см³ соляной кислоты 1:3 и нагревают, не допуская кипения раствора, 3—5 мин. Приливают 1 см³ азотной кислоты и продол­жают нагревание до полного растворения навески. Затем прилива­ют 10 см³ воды и кипятят 2—3 мин до удаления окислов азота.

Раствор фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную кол­бу вместимостью 100 см³ и промывают осадок на фильтре 3—4 ра­за небольшими порциями горячей воды.

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Осадок прокаливают при 900—Ю00°С. После охлажде­ния в эксикаторе содержимое тигля сплавляют с 0,5 г улекислого натрия при 1000—1100°С.

Тигель с плавом охлаждают, ополаскивают внешние стенки тиг­ля водой и помещают в стакан вместимостью 200 см³. Плав выще­лачивают в 20—25 см³ воды при нагревании. Раствор охлаждают и присоединяют к основному фильтрату; доливают до метки водой и перемешивают. Полученный раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в коническую колбу вместимостью 150— 200 см³, отбрасывая первые порции раствора, предварительно опо­лоснув ими колбу.

В две мерные колбы вместимостью 100 см³ помещают по 20 см³ раствора, если в стали содержится 0,05—0,40% кремния, или по 10 см³ раствора и по 1 см³ соляной кислоты 1:3, если в стали со­держится 0,40—0,80% кремния. В колбы приливают по 50 см³ во­ды и в одну из них добавляют 10 см³ раствора молибденовокисло­го аммония. Раствор второй колбы используют в качестве раствора сравнения. Появление осадка или легкой опалесценции при добав­лении молибденовокислого аммония свидетельствует о pH 1,3—1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса.

Через 15 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают в указанном порядке: по 5 см³ серной кислоты 4:5, по 5 см³ 8%-ного раствора щавелевой кислоты и по 5 см³ 2%-ного раствора аскорбиновой кислоты. После добавления каж­дого реактива растворы перемешивают. Растворы доливают водой до метки, перемешивают и выдерживают в течение 30 мин при (20±4)°С.

Величину оптической плотности растворов измеряют на спек­трофотометре при Х = 810 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм или на фотоэлектроколориметре при Х= (630± 10) нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм.

Количество кремния в миллиграммах с учетом поправки кон­трольного опыта определяют по градуировочному графику.

В семь мерных колб или стаканов вместимостью 100 см³ поме­щают по 0,1 г карбонильного железа, приливают по 10 см³ соляной кислоты 1:3 и нагревают, не допуская кипения раствора, 3—5 мин. Приливают по 1 см³ азотной кислоты и продолжают нагревание до полного растворения железа. Затем приливают по 10 мл воды и кипятят 2—3 мин до удаления окислов азота. Растворы охлажда-К растворам приливают определенные количества миллилитров стандартного раствора Б кремнекислого натрия, содержащие 0,02; 0,05; 0,10; 0,20; 0,30; 0,40 мг кремния. Седьмая мерная колба или стакан служит для проведения контрольного анализа. При раст­ворении навесок в стаканах растворы переносят в мерные колбы вместимостью 100 см³, доливают водой до меток и перемешивают. Полученные растворы фильтруют через сухие фильтры «белая лента» в конические колбы вместимостью 150—200 мл, отбрасывая первые порции раствора, предварительно ополоснув ими колбы.

В две мерные колбы вместимостью 100 см³ помещают по 20 см^а фильтрата, приливают по 50 см³ воды и в одну из них добавляют 10 мл раствора молибденовокислого аммония. Раствор второй колбы используют в качестве раствора сравнения. Появление осадка или легкой опалесценции при добавлении молибденовокислого аммо­ния свидетельствует о pH 1,3—1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса.

Через 15 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают при перемешивании в указанном порядке: по 5 см³ серной кислоты 4:5, по 5 см³ раствора щавелевой кислоты и по 5 см³ раствора аскорбиновой кислоты. Доливают водой до ме­ток, перемешивают и выдерживают 30 мин при (20±4)°С.

Оптическую плотность растворов измеряют на спектрофотомет­ре при Х = 810 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм или на фотоэлектроколориметре при Х=(630±10) нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм.

Из значений оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности раствора контрольного опыта.

По найденным значениям оптической плотности и соответствую­щим им значениям массовых долей кремния строят градуировоч­ный график.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

_v т,-100