УДК <621.791.048:006.354 Группа 809
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ФЛЮСЫ СВАРОЧНЫЕ ПЛАВЛЕНЫЕ Методы определения оксида кремния Melted welding fluxes.
Methods of silicon oxide determination
ГОСТ
22974.2-85
Взамен
ГОСТ 22974.1—78
ОКСТУ 0809
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20 декабря 1985 Г- Ns 4474 срок действия установлен
с 01.01.87 ~до 01.01.%>У
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический метод определения оксида кремния (при массовой доле оксида кремния от 10,0 до 50,0%), фотометрический метод определения оксида кремния (при массовой доле оксида кремния от 5,0 до 25,0%) и гравиметрический метод определения оксида кремния с доопределением в фильтрате остаточного оксида кремния фотометрическим методом (при массовой доле оксида кремния от 10г0 до 50,0 %).
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 22974.0—85.
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ
2.1. Сущность метода
Метод основан на сплавлении навески флюса со смесью калия углекислого-натрия углекислого и тетрабората натрия 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 в массе до и после обработки фтористоводородной кислотой.
Издание официальное ★
2.2. Реактивы и растворы
Кислота серная по ГОСТ 4204—77, разбавленная 1:1.
Кислота соляная -по ГОСТ 3118—77, разбавленная 1:1 и 5:95.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78.
Кислота борная по ГОСТ 9656—75.
Калий углекислый-натрий углекислый по ГОСТ 4332—76.
Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199—76, обезвоженный по ГОСТ 22974.1—85.
Спирт метиловый по ГОСТ 6995—77.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.
Желатин пищевой по ГОСТ 11293—78, раствор с массовой концентрацией 0,01 г/см3.
Плавень: смешивают пять массовых частей калия углекислого-натрия углекислого и одну массовую часть натрия тетраборнокис-лого или борной кислоты.
2.3. Проведение анализа
Навеску флюса массой 0,5 г сплавляют с 6 г плавня в платиновом тигле с крышкой при 950—1050 °C 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 покрывают 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 фильтрата 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 и прокаливают при 950—1050 °C 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 °C в течение 3—5 мин, охлаждают и взвешивают.
2.4. О б р а б о т к а результатов
2.4.1. Массовую долю оксида кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
("«t—”1»)—«) , 100
т 9
где гп\ — масса тигля с прокаленным осадком оксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;
т2 — масса тигля с прокаленным остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
гпз—масса тигля с прокаленным осадком контрольного опы* та до обработки фтористоводородной кислотой, г;
—масса тигля с прокаленным остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
т — масса навески флюса, г.
2.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице.
Массовая доля оксида кремния. %
Абсолютные допускаемые расхождения. %
От 5.00 до 10,00 включ.
0,20
Св. 10.0 > 20,0 >
цз
» 20,0 » 50,0 »
0,5
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ
3.1. Сущность метода
Ионы кремния в слабокислой среде реагируют с амммонием молибденовокислым, образуя при этом кремнемолибденовую ге-терополикислоту желтого цвета. При восстановлении последней тиомочевиной в присутствии катализатора — сернокислой меди образуется 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 поглощенного слоя 10 мм.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, разбавленная 1:1 и 5:95.
J2
Кислота серная по ГОСТ 4204—77 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.
Кислота борная по ГОСТ 9656—75.
Медь (II) сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165—78, раствор; 20,0 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—76.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197—74, раствор с массовой концентрацией 0,02 г/см3.
Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199—76, обезвоженный по ГОСТ 22974.1—85.
Натрий углекислый по ГОСТ 83—79, раствор с массовой концентрацией 0,01 г/см3.
Тиомочевина по ГОСТ 6344—73, раствор с массовой концентрацией 0,07 г/см3.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428—73.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765—78, перекристаллизованный, раствор с массовой концентрацией 0,05 г/см3.
Для перекристаллизации 250 г реактива растворяют в 400 см3 воды при нагревании до 70—80 °C, раствор фильтруют через фильтр «синяя лента», охлаждают до комнатной температуры, приливают при перемешивании 300 см3 этилового спирта, дают осадку отстояться в течение одного часа 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 углекислого калия-натрия и одну массовую часть натрия тетраборнокислого или борной кислоты.
Стандартные растворы двуокиси кремния.
Раствор А: 0,2 г прокаленной при 950—1050 °C до постоянной массы двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с крышкой с 2 г натрия углекислого безводного при температуре 950—1050 °C в течение 15—20 мин. Охлажденный плав выщелачивают в растворе углекислого натрия с массовой концентрацией 0,01 г/см3. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят до метки раствором углекислого натрия с массовой концентрацией 0,01 г/см3.
Раствор А с массовой концентрацией двуокиси кремния 0,0002 г/ом3; хранят в полиэтиленовой бутылке.
Массовую концентрацию раствора двуокиси 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—5 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 950—1050 °C в течение 30—35 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. К прокаленному осадку приливают 5—10 капель серной кислоты (1:1), 5—8 ом3 фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха. Сухой остаток прокаливают при 950—1050 °C в течение 3—5 мин, охлаждают и взвешивают.
Массовую концентрацию раствора оксида кремния (С), выраженную в г/см3, вычисляют по формуле
С 10б ’
где mi — масса тигля с осадком оксида кремния, г;
m2 — масса тигля с осадком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
т3 — масса тигля с осадком в контрольном анализе, г;
mt — масса тигля с остатком в контрольном анализе после обработки фтористоводородной кислотой, г;
100 — объем раствора А, см3.
Раствор Б: 25 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают; готовят перед употреблением.
Раствор Б с массовой концентрацией оксида кремния 0,00005 г/см3.
3.3. Проведение анализа
3.3.1, Навеску флюса массой 0,1 г оплавляют в платиновом тигле с 3 г плавня при температуре 950—1050 °C в течение 10—15 мин. Охлажденный тигель с плавом помещают в полиэтиленовый стакан вместимостью 500 см3, в который 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 см2, приливают 20 см3 0,15 моль/дм3 раствора серной кислоты, 5 см3 раствора молибденовокислого аммония с массовой концентрацией 0,05 г/см3. Раствор перемешивают и дают постоять в течение 10 мин для полного разбития желтой окраски. Затем приливают 15 см3 8 моль/дм3 раствора серной кислоты, 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 с толщиной слоя 10 мм. В качестве раствора сравнения служит контрольная проба, проведенная через весь ход анализа.
Массу оксида кремния находят по градуировочному графику.
3.3.2. Построение градуировочного графика
В девять мерных колб вместимостью по 100 см3 последовательно вносят 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 см3 раствора Б, что соответствует 0,0001; 0,000 F5; 0,00020; 0,00025; 0,00030; 0,00035; 0,00040; 0,00045; 0,00050 г оксида кремния.
В десятую колбу, используемую для приготовления раствора сравнения, вносят 2 см3 раствора углекислого натрия с массовой концентрацией 0,01 г/см3, приливают 20 см3 0,15 моль/см3 раствора серной кислоты и далее проводят анализ по п. 3.3.1.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю оксида кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
у тг-100
где тх — масса оксида кремния, найденная по градуировочному графику, г;
т — масса навески флюса, соответствующая аликвотной части раствора, г.
3.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице.
4. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА КРЕМНИЯ С ДООПРЕДЕЛЕНИЕМ В ФИЛЬТРАТЕ ОСТАТОЧНОЙ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
4.1. 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.
и растворы
4.2. А п п а р а т у р а, реактивы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77, с молярной концентрацией, эквивалента 0,15 и 8 моль/дм3. Готовят растворы: 0,15 моль/дм3— 5 ом3 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—77, разбавленная 1:1 и 5:95. Кислота борная по ГОСТ 9656—75.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765—78, перекристаллизованный, с массовой концентрацией 0,05 г/см3 (п. 3.2).
Калий углекислый-натрий углекислый по ГОСТ 4332—76. Медь (II) сернокислая по ГОСТ 4165—78.
Натрий тетраборнокислый по ГОСТ 4199—76, обезвоженный по ГОСТ 22974.2—85.
Натрий углекислый по ГОСТ 83—79 и раствор с массовой концентрацией 0,01 г/см3.
Тиомочевина по ГОСТ 6344—73, раствор массовой концентрацией 0,07 г/см3.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428—73.
Плавень: смешивают пять массовых частей углекислого калия-натрия и одну массовую часть тетраборнокислого натрия или борной кислоты.
Стандартные растворы оксида кремния — по п. 3.2.
4.3. Проведение анализа
4.3.1. Навеску флюса массой 0,5 г сплавляют с 6 г плавня в платиновом тигле с крышкой при температуре 950—1050 °C в течение 30—35 мин. Плав выливают на полированную пластинку из нержавеющей стали.
Тигель, крышку и сплав 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 и далее по п. 3.3.1.
Осадок кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, сушат, прокаливают при 950—1050 °C и далее по п. 2.3.
4.3.2. Построение градуировочного графика — по п. 3.3.2.
4.4. О б р а б от к а результатов
4.4.1. Массовую долю оксида кремния (Xj) в процентах вычисляют по формуле
где Х2 — массовая доля оксида кремния, определенная гравиметрически, %;
Хз — массовая доля оксида кремния, определенная фотометрически, %.
4.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности Р=0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице.
17
