ГОСТ 19863.6-91 Сплавы титановые. Методы определения кремния

УДК 669.715.543.06 : 006.354 Группа В59
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАР Т СОЮ 3 АССР
СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ
Методы определения кремния
Titanium alloys
Methods for the determination of silicon
ГОСТ
19863.6—91
ОКСТУ 1709
Дата введения 01.07.92
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при мас­
совой доле от 0,04 до 0,5%) и атомно-абсорбционный (при массо­
вой доле от 0,1 до 0,5%) методы определения кремния.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 25086
с дополнением.
1.1.1. За результат анализа принимают среднее арифметиче­
ское результатов двух параллельных определений.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
2.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в серной кислоте, образо­
вании желтой формы кремнемолибденовой кислоты, восстановле­
нии ее солью Мора до синей формы кремнемолибденовой кислоты
и измерении оптической плотности раствора при длине волны
625 нм.
Из разных аликвотных частей одного раствора пробы опреде­
ляют массовую долю кремния и железа.
2.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Печь муфельная с терморегулятором.
Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678.
Адсорбент (мацерированная бумага): 100 г измельченных
фильтров («красная лента») помещают в стакан вместимостью
Издание официальное
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен,
тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР
44
àðõèòåêòóðíîå áþðî

С. 2 ГОСТ 19863.6—91
500 см3, приливают 300 см3 горячей воды и перемешивают мешал­
кой до получения однородной массы.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и рас­
твор 1 : 99.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3 и раство­
ры 1 : 1, 1 : 3 и 1 : 99.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 5 г/дм3, готовят и
хранят в полиэтиленовой посуде.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, перекристаллизо-
ванный из спиртового раствора, раствор 100 г/дм3, свежеприготов­
ленный; готовят в полиэтиленовой посуде.
Для перекристаллизации 250 г молибденовокислого аммония
помешают в стакан вместимостью 1 дм3, приливают 400 см3 воды,
нагревают до температуры (80±2)°С, растворяют при перемеши­
вании палочкой, добавляют аммиак до появления запаха и фильт­
руют горячий раствор через плотный фильтр («синяя лента») в
стакан, содержащий 300 см3 этилового спирта. Раствор охлажда­
ют до температуры (10±2)°С и дают отстояться в течение 1 ч.
Выпавшие кристаллы отфильтровывают через воронку Бюхнера,
отсасывая маточный раствор через фильтр средней плотности («бе­
лая лента»).
Кристаллы промывают три раза этиловым спиртом порциями
по 30 см3, после чего их равномерно распределяют на листе фильт­
ровальной бумаги, прикрыв вторым листом бумаги, и высушивают
на воздухе в течение 8— 10 ч.
Соль закиси железа и аммония двойная сернокислая (соль Мо­
ра) по ГОСТ 4208, раствор 50 г/дм3: 50 г реактива помещают в
стакан вместимостью 400 см3, приливают 200 см3 раствора серной
кислоты 1 :99 и растворяют навеску при нагревании. Раствор
фильтруют через двойной складчатый плотный фильтр («синяя лен­
та») в коническую колбу вместимостью 1 дм3, приливают 440 см3
раствора серной кислоты 1:1, охлаждают до комнатной темпера­
туры, приливают воду до объема 1 дм3 и перемешивают.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Натрий кремнекислый мета 9-водный по ТУ 6-09-5337.
Стандартный раствор кремния: 1 г кремнекислого натрия поме­
щают в стакан вместимостью 400 см3, растворяют в 100 см3 воды,
прибавляют 1 см3 раствора гидроксида натрия и фильтруют рас­
твор через плотный складчатый фильтр («синяя лента») в мерную
колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и пере­
мешивают.
Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.
45

ГОСТ 19863.6—91 С. 3
1 см3 раствора содержит 0,0001 г кремния.
Для установления массовой концентрации кремния аликвотную
часть раствора 50 см3 помещают в фарфоровую чашку вмести­
мостью 200 см3, приливают 10 см3 соляной кислоты, перемешива­
ют, выпаривают досуха, приливают 10 см3 соляной кислоты и
вновь выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 10 см3 со­
ляной кислоты, 100 см3 горячей воды, перемешивают и оставляют
в теплом месте плиты при температуре 50—60°С на 40 мин для
коагуляции осадка. Осадок отфильтровывают через фильтр сред­
ней плотности («белая лента») с адсорбентом и промывают восемь
раз горячим раствором соляной кислоты 1 : 99.
Фильтр с осадком подсушивают, озоляют в платиновом тигле
и прокаливают в муфельной печи при температуре 1000—1100°С
в течение 30 мин. Тигель охлаждают до комнатной температуры и
взвешивают. Затем к осадку в тигле добавляют из полиэтиленовой
пипетки десять капель фтористоводородной кислоты, одну каплю
серной кислоты и нагревают до прекращения выделения белых па­
ров серной кислоты. Тигель с остатком вновь прокаливают в му­
фельной печи при температуре 1000—1100°С в течение 10 мин, ох­
лаждают до комнатной температуры и взвешивают.
Массовую концентрацию кремния (7), г/см3, вычисляют по
формуле
j
_( т—гп) * 0, 4675
V
где т— масса осадка до обработки фтористоводородной кисло­
той, г;
т{ — масса осадка после обработки фтористоводородной кис­
лотой, г;
0,4675 — коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;
V — объем стандартного раствора, взятый для определения
кремния, см3.
2 3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску пробы в соответствии с табл. 1 помещают в ко­
ническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 30 см3 раство­
ра серной кислоты 1 : 3, накрывают колбу часовым стеклом или
воронкой и нагревают до растворения навески, поддерживая пер­
воначальный объем водой. Одновременно растворяют соответст-
вую щ ую навеску губчатого титана.
Таблица 1
Массовая доля кремния, % Масса навески пробы, г
От 0,04 до 0,35 включ. 0.2
Св. 0,35 » 0,5 » 0.1
46

С. 4 ГОСТ 19863.6—91
В раствор приливают по каплям раствор гидрохлорида гидро-
ксиламина до изчезновения фиолетовой окраски, пять капель в из­
быток и кипятят 1—2 мин. Раствор охлаждают до комнатной тем­
пературы, переводят в мерную колбу вместимостью 300 см3, доли­
вают водой до метки и перемешивают.
2.3.2. Аликвотную часть раствора 10 см3 переносят в мерную
колбу вместимостью 100 см3, приливают 30 см3 воды, 10 см3 рас­
твора молибденовокислого аммония. Раствор выдерживают в те­
чение 30 мин, приливают 30 см3 раствора серной кислоты 1 : 3 и
перемешивают до полного растворения белого осадка.
К прозрачному раствору приливают 10 см3 раствора соли Мо­
ра, доливают водой до метки и перемешивают.
2.3.3. Оптическую плотность раствора измеряют через 5 mi и
при длине волны 625 нм в кювете с толщиной фотометрируемого
слоя 50 мм при массовой доле кремния менее 0,1% и 30 мм при
массовой доле кремния более 0,1%. Раствором сравнения служит
аликвотная часть контрольного опыта, приготовленного по пп. 2.3.1,
2.3.2, со всеми используемыми в анализе реактивами.
Массовую долю кремния рассчитывают по градуировочному
графику.
2.3.4. Построение градуировочного графика
В девять из десяти мерных колб вместимостью по 100 см3 от­
меряют 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 см3 стандартного рас­
твора кремния, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004;
0,00005; 0,00006; 0,00007; 0,00008; 0,00009 г кремния, во все колбы
приливают по 10 см3 раствора титана, полученного по п. 2.3.1, и да­
лее продолжают по пп. 2.3.2, 2.3.3.
Раствором сравнения служит раствор, в который не введен
кремний.
По полученным значениям оптической плотносги растворов и
соответствующим им массам кремния строят градуировочный гра­
фик.
2.4. Обработка результатов
2.4 1. Массовую долю кремния (А) в процентах вычисляют по
формуле
Х = -^ --Ю 0 , (2)
т1
где /п — масса кремния в растворе пробы, найденная по градуи­
ровочному графику, г;
пц — масса пробы в аликвотной части paciBopa, г.
2,4.2. Расхождения результатов не должны превышать значе­
ний, указанных в табл. 2.
6—404 47

ГОСТ 19863.6—91 С. 5
Таблица 2
Массовая доля кремния, %
Абсолютное допускаемое расхождение, %
результатов параллельных
определений
результатов
анализа
Ог 0,040 до 0,100 включ. 0,015 0,020
Св. 0,10 » 0,25 » 0,02 0,03
» 0,25 » 0,50 » 0,03 0,04
3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной и борофтори­
стоводородной кислотах и измерении атомной абсорбции кремния
при длине волны 251,6 нм в пламени ацетилен — закись азота.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излуче­
ния для кремния.
Ацетилен по ГОСТ 5457.
Закись азота медицинская.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19 г/см3 и раство­
ры 2 : 1, 1 : 1 и 1 :99.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 плотностью 1,35—1,40 г/см3.
Кислота серная по ГОСТ 4204 плотностью 1,84 г/см3.
Кислота борная по ГОСТ 9656.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота борофтористоводородная: к 280 см3 фтористоводород­
ной кислоты при температуре (10±2)°С добавляют порциями
130 г борной кислоты и перемешивают. Раствор готовят и хранят
в полиэтиленовой посуде.
Титан губчатый по ГОСТ 17746 марки ТГ-100.
Натрий кремнекислый мета 9-водный по ТУ 6-09-5337.
Стандартные растворы кремния
Раствор А: 10,112 г кремнекислого натрия растворяют во фто­
ропластовом стакане в 100 см3 воды при умеренном нагревании,
раствор переводят в мерную колбу вместимостью 200 см3, доводят
водой до метки и перемешивают. Раствор хранят в полиэтилено­
вой посуде.
1 см3 раствора содержит примерно 0,005 г кремния.
Массовую концентрацию кремния (Т), г/см3 в стандартном рас­
творе А устанавливают гравиметрическим методом.
Аликвотную часть раствора А, равную 5 см3, помещают в фар­
форовую чашку, добавляют 10 см3 соляной кислоты, перемешива­
ют, выпаривают досуха, к остатку добавляют 10 см3 соляной кис­
лоты и вторично выпаривают досуха. К сухому остатку приливают
48

ГОСТ 19863 6—91 С 6
10 см3 соляной кислоты, 100 см3 горячей воды, перемешивают и ос­
тавляют стоять в теплом месте плиты на 40 мин для коагуляции
осадка Осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности
(«белая лента») с адсорбентом и промывают его восемь раз горя
чим раствором соляной кислоты 1 99 Дальнейшие операции про
водят по п 2 2
Раствор Б 5 см3 раствора А отмеряют в мерную колбу вмести­
мостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают Рас­
твор готовят перед употреблением
1 см3 раствора Б содержит примерно 0,00025 г кремния
33 Проведение анализа
3 3 1 Навеску пробы массой 0,5 г помещают во фторопласто­
вый стакан вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 раствора со
ляной кислоты 2 1,1 см3 борофтористоводородной кислоты За
крывают стакан крышкой и ведут растворение при комнатной тем
пературе (растворение происходит в течение 3—8 ч, в зависимо
сти от состава сплава) После растворения пробы добавляют 5 см3
азотной кислоты, 10 см3 борофтористоводороднои кислоты и остав­
ляют стоять на 20 мин Переводят раствор в мерную колбу вмес­
тимостью 100 см3, доливают водой до метки, перемешивают и пе­
реносят в тот стакан, в котором проводили растворение
3 32 Растворы контрольного опыта готовят по п 3 3 1.
3 3 3 Построение градуировочного графика
В семь фторопластовых стаканов вместимостью по 100 см3 по­
мещают по 0,5 г губчатого титана, в пять из них отмеряют 2,0, 4,0,
6,0, 8,0, 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует
0,0005; 0,001; 0,0015, 0,002, 0,0025 г кремния, и проводят раство­
рение согласно п 3 3 1
3 34 Раствор пробы, растворы контрольного опыта и растворы
для построения градуировочного графика распыляют в пламя аце­
тилен — закись азота (восстановительное) и измеряют атомную аб­
сорбцию кремния при длине волны 251,6 нм
По полеченным значениям атомной абсорбции и соответствую
щим им массовым концентрациям кремния строят градуировочный
график в координатах «Значение атомного поглощения — Массо­
вая концентрация кремния, г/см3»
Массовую концентрацию кремния в растворах пробы и раство
рах контрольного опыта определяют по градуировочному график'
31 Обработка результатов
3 4 1 Массов>ю долю кремния (Xi) в процентах вычисляют по
форм'у те
X i= -10 - 0 loo, (3)
m
где Ci — массовая концентрация кремния в растворе пробы, най
денная по граде ировочному графике7, г/см3
6* 49

С. 7 ГОСТ 19863.6—91
С2— массовая концентрация кремния в растворе контрольно­
го опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;
V — объем раствора пробы, см3;
т — масса навески в растворе пробы, г.
3.4.2. Расхождения результатов не должны превышать значе­
ний, указанных в табл. 3.
Т а б л и ц а 3
Абсолютное допускаемое расхождение, %
Массовая доля кремния, %
результатов параллельных результатов
определений анализа
От 0,10 до 0,25 включ. 0,02 0,03
Св. 0,25 » 0,50 » 0,04 0,05
5 0

ГОСГ 19863.6—91 С 8
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством авиационной про­
мышленности СССР
РАЗРАБОТЧИКИ
В. Г. Давыдов, д-р техн. наук; В. А. Мошкин, канд. техн наук;
Г. И. Фридман, канд. техн. наук, Л. А. Тенякова; М. Н. Гор­
лова, канд. хим. наук; Л. В. Антоненко; О. Л. Скорская, канд.
хим наук
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением
Государственного комитета СССР по управлению качеством
продукции и стандартам от 5.05.91 № 625
3. ВЗАМЕН ГОСТ 19863.6—80
4. Периодичность проверки — 5 лет
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕН­
ТЫ
Обозначение НТД
на который дана ссылка Номер пункта
ГОСТ 3118—77 22, 32
ГОСТ 3763-79 22
ГОСТ 3765—78 22
ГОСТ 42С4—77 2 2, 3 2
ГОСТ 4238—72 22
ГОСТ 4328—77 22
ГОСТ 4461—77 32
ГОСТ 5456-79 22
ГОСТ 5457—75 32
ГОСТ 9656—75 32
ГОСТ 17746—79 2 2, 3 2
ГОСТ 18300 -87 22
ГОСТ 253 86—87 1 1
ТУ 6 09-1678—83 22
ТУ 6-09-5337—87 2 2, 3 2
5 1
ÃÎÑÒ 19863.6-91