ГОСТ 23859.2-79

ГОСТ 23859.2−79 내열 청동. 규소(실리콘) 측정 방법 (개정 N 1, 2 포함)

ГОСТ 23859.2−79

그룹 В59

국가간 표준

내열 청동

규소(실리콘) 측정 방법

Bronze fire-resistance. Methods for the determination of silicon

ОКСТУ 1709

시행일 1981−01−01

소련 국가표준위원회의 1979년 10월 16일자 결의 N 3937에 따라 시행일이 1981.01.01로 정해짐.

유효기간 제한은 Межгосударственный Совет(표준화·계량·인증)에 의한 프로토콜 N 5−94에 따라 해제됨 (ИУС 11−12−94).

개정 N 1, 2가 포함된 판. 1985년 6월, 1990년 3월 승인 (ИУС 9−85, 7−90).


본 표준은 내열 구리 합금에서 규소의 중량법·광도법(규소 질량분율 0.1~0.9%에 대해) 및 추출-광도법(규소 질량분율 0.005~0.1%에 대해)을 규정한다.

(수정된 판, 개정 N 2).

1. 일반 요구사항

1.1. 일반 요구사항 — ГОСТ 25086–87에 따르되 ГОСТ 23859.1−79 제1절의 보충 규정을 적용한다.

(수정된 판, 개정 N 2).

2. 규소(실리콘) 측정의 중량법

2.1. 방법의 원리

본 방법은 규산(크레믈리вая кислота)의 침전으로부터 출발하여 침전물을 소성하여 이산화규소로 만들고, 이후 불산 처리로 규소를 제거하는 것에 기초한다. 규소 함량은 불산 처리 전후의 침전물 질량 차이로 계산한다.

2.2. 시약 및 용액

질산 — ГОСТ 4461–77.

황산 — ГОСТ 4204–77, 1:1 및 1:4로 희석한 것.

염산 — ГОСТ 3118–77 및 1:100로 희석한 것.

불화수소산(불산) — ГОСТ 10484–78.

용해용 산 혼합물: 진한 질산 1부에 진한 염산 2부를 혼합한다.

칼륨 페로시아나이드(칼륨 철(II) 사이아나이드) — ГОСТ 4207–75, 30 g/dm³ 용액.

무수 칼륨-나트륨 탄산염 — ГОСТ 4332–76.

2.3. 분석 절차

규소 질량분율이 0.1~0.5%인 경우 청동 시료 2 g, 0.4~0.9%인 경우 1 g을 용량 300 см³ 비커에 넣고, 산 혼합물 30 см³을 가한 후 시계유리로 덮어 가열하여 용해시킨다. 용해 후 시계유리와 비커 벽을 물로 씻어 주고, 1:1로 희석한 황산 20 см³를 넣어 황산의 백색 연무가 나타나기 시작할 때까지 졸여 농축한다.

냉각한 후 비커 벽을 물로 씻어 주고 황산의 백색 연무가 나타나기 시작할 때까지 다시 졸여 농축한다. 잔류물을 냉각시키고, 진한 염산 3–5 см³과 물 150–200 см³를 가하여 염이 완전히 녹을 때까지 가열한다. 생성된 침전물을 중간 밀도 여과지로 여과하고 1:100으로 희석한 뜨거운 염산으로 세척하여 세척액에서 구리 반응이 음성이 될 때까지(칼륨 페로시아나이드 용액으로 검사) 세척한다. 그런 다음 침전물을 뜨거운 물로 3–4회 세척한다. 여과된 액은 황산의 백색 연무가 나타나기 시작할 때까지 졸여 농축한다.

냉각 후 비커 벽을 씻어 다시 황산의 백색 연무가 나오기 시작할 때까지 졸여 농축한다. 냉각 후 물 150–200 см³를 가하고 염이 완전히 녹을 때까지 가열한 다음 여과한다. 여과지 위의 침전물은 앞서와 같이 세척한다. 두 침전물과 여과지를 함께 백금 도가니에 넣고 건조시킨 뒤 규화탄화물(SiC) 형성을 피하기 위해 서서히 탄화시킨 다음 재화(ash)시키고 1000–1100 °C에서 일정 질량이 될 때까지 소성한다. 소성한 침전물에 물 1–2방울, 불산 1 см³, 농축 황산 2–3방울을 가하고 주의하여 완전히 건조시킨 뒤 잔류물을 1000–1100 °C에서 15–25분 동안 소성한다. 냉각 후 데시케이터에서 도가니를 다시 무게 측정한다.

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 смсерной 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 смгорячей 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 дмгорячей воды и охлаждают до комнатной температуры.

암모니아 수용액(ГОСТ 3760–79), 1:1로 희석한 것. 몰리브덴산 암모늄(ГОСТ 3765–78), 재결정한 것, 50 g/dm³ 용액. 몰리브덴산 암모늄의 재결정은 다음과 같이 실시한다: 몰리브덴산 암모늄 250 g을 물 400 cm³에 넣고 70–80 °C로 가열하여 용해시킨다. 명백한 암모니아 냄새가 날 때까지 암모니아 용액을 첨가한 후, 뜨거운 용액을 동일한 조밀한 여과지를 사용하여 두 번 여과하여 에틸 알코올 300 cm³가 들어 있는 비이커로 받는다. 용액을 10 °C로 냉각시키고 1시간 동안 정착시킨다. 생성된 결정은 워터제트 펌프로 생성한 진공 하에서 뷔흐너 깔때기로 여과한다. 결정은 에틸 알코올로 20–30 cm³씩 나누어 2–3회 세척한 다음 공기 중에서 건조시킨다. 에틸 알코올(정제, ГОСТ 18300–87). 나트륨-칼륨 탄산염(ГОСТ 4332–76). 이산화규소(ГОСТ 9428–73). 규소의 표준용액: 칼시네이션한 이산화규소 0.2143 g을 백금 도가니에 나트륨-칼륨 탄산염 2 g과 함께 용융시킨다. 용융물을 물로 추출하여 500 cm³ 용량의 메스플라스크로 옮기고 물로 눈금까지 채운 뒤 혼합한다. 용액은 즉시 폴리에틸렌 용기에 옮긴다. 1 cm³ 용액에는 규소 0.0002 g이 함유되어 있다.

3.3. 분석 수행

3.3.1. 규소의 질량분율이 0,1~0,5%인 경우 질량 1 g, 규소의 질량분율이 0,5%를 초과하는 경우 질량 0,5 g의 청동 시료를 폴리에틸렌 또는 테플론(플루오로플라스틱) 비이커(용량 100 )에 넣고 불산(플루오르화수소산) 30방울, 산 혼합액 10–15 을 첨가한 뒤 폴리에틸렌 또는 플루오로플라스틱 뚜껑으로 덮어 상온에서 용해시킨다(야간 방치 가능). 그 다음 수욕에서 60 °C까지 가열하여 20–30분 유지한 후 뚜껑을 열고 추가로 15분 더 둔다. 용해가 끝나면 용액을 냉각시키고 붕산 30 을 첨가한 후 20분 뒤 혼합물을 폴리에틸렌 깔때기를 통해 100 용량의 정량플라스크로 옮긴다. 이 플라스크에는 이미 붕산 30 이 들어 있다. 눈금까지 물로 채우고 혼합한 용액을 즉시 용해에 사용한 비이커로 옮긴다. 용액의 할당 부분(앨리콧) 10 을 용량 50 비이커에 넣고 황산 10 (1:99) 10 과 몰리브덴산암모늄 용액 5 을 넣고 pH를 pH미터로 1.0–1.2로 조정한다(암모니아 용액 또는 끓여 식힌 질산(1:2)을 사용). pH가 1.0–1.2로 조정된 용액에 황산 10 (1:3)을 첨가하고 용액을 50 용량 정량플라스크로 옮겨 눈금까지 물을 채우고 혼합한다. 15분 후 광전 컬러리미터의 보라색(보라빛) 필터를 사용하거나 분광광도계에서 400 nm로 흡광도를 측정한다(흡광층 두께 5 cm의 큐벳 사용). 비교용 용액으로는 몰리브덴산암모늄을 첨가하지 않은 동일 시료의 용액을 사용한다.

측정된 흡광도 값에서 분석의 모든 단계에 대해 수행한 대조실험의 흡광도(물에 대해 측정한 값)를 뺀다.

물.

3.3.2. 검정곡선 작성

용량 50 의 폴리에틸렌 또는 테플론(플루오로플라스틱) 비이커 여섯 개에 표준 규소 용액을 각각 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 및 2,5 만큼 넣고 물로 10 까지 희석한 뒤 황산 10 (1:99)을 각각 첨가하고 이어서 항목 3.3.1에 기술된 방법으로 분석을 수행한다. 비교용 용액으로는 규소를 포함하지 않은 용액을 사용한다.

3.4. 결과 처리

3.4.1. 규소의 질량분율()을 백분율로 계산한다:

,

여기서 는 검정곡선에 의해 구한 시험용액 중 규소의 질량(그램)이다;

— 대조 실험 용액에서의 규소(실리콘) 질량(검정도표로부터 구한 값), g; — 용액의 일부(알리쿼트)에 해당하는 시료 질량, g. 3.4.2. 세 번 병행 측정한 결과들의 편차는 다음 계산식에 의해 산출된 허용 편차값(수렴성 지표)을 초과해서는 안 된다: (식) 여기서 S — 합금 중 규소의 질량분율, %. 3.4.3. 서로 다른 두 실험실에서 얻은 분석 결과 또는 동일 실험실에서 서로 다른 조건에서 얻은 두 개의 분석 결과(재현성 지표)는 다음 식에 의해 계산된 값을 초과해서는 안 된다: (식) 여기서 S — 합금 중 규소의 질량분율, %. 3.4.4. 분석 결과의 정확도 검증은 ГОСТ 25086–87에 따라 내열(크롬함유) 청동의 국가표준시료 또는 이에 준하는 시료로 수행한다. 제3절 (개정판, 변경 N 2). 4. 규소의 추출-색도법(엑스트랙션-포토메트릭 방법) 4.1. 방법의 요지 본 방법은 규소-몰리브덴산(크레무모리브덴산)의 생성, 부틸 알코올로의 추출, 추출물에서 환원하여 규소-몰리브덴 청색을 만들고 생성된 착색의 강도를 측정하는 데 기초한다. 4.2. 기기, 시약 및 용액 - 분광광도계 또는 광전색도계. - pH 미터. - 질산 — ГОСТ 4461–77에 규정된 것, 희석 1:2(끓여서 준비). - 황산 — ГОСТ 4207–75, 희석 1:9. - 염산 — ГОСТ 3118–77 및 희석 1:1. - 염산과 질산의 농축 혼산(비율 2:3). - 불산(플루오르화수소산), 고순도. - 구연산 — ГОСТ 3852–93, 용액 500 g/dm³. - 붕산 — ГОСТ 9656–75, 포화용액(항목 3.2에 준해 준비). - 암모니아 수용액(고순도) — ГОСТ 3760–79, 희석 1:1 및 1:1000으로 준비. - 암모늄몰리브데네이트(암모늄몰리브데이트) — ГОСТ 3765–78, 재결정한 것, 용액 100 g/dm³. 재결정은 항목 3.2 참조. - 정제 에틸알코올(에탄올) — ГОСТ 18300–87. - 염화주석(II) (두염화주석) — ТУ 6-09-5384-88, 용액 100 g/dm³. 제조: 두염화주석 10 g을 염산(1:1) 100 cm³에 녹여 80–90 °C에서 가열한다. - 세척액: 50 cm³의 황산에 암모늄몰리브데이트 용액 1.5 cm³를 첨가. - 수산화나트륨 — ГОСТ 4328–77, 용액 0.1 mol/dm³. - 탄산나트륨 — ГОСТ 83–79, 용액 50 g/dm³. - 메타 규산나트륨(나트륨 규산염) — ТУ 6-09-5337-87. - 노멀 부틸알코올(정상 부틸 알코올) — ГОСТ 6006–78. - 이산화규소(규소 이산화물) — ГОСТ 9428–73. 표준 규소 용액 - 규산나트륨으로부터의 제조: 규산나트륨 0.5 g을 탄산나트륨 용액 20 cm³에 백금 접시에 용해시키고 냉각한 다음 폴리에틸렌 용기에 옮겨 물로 500 cm³까지 희석하고 혼합한다. 1 cm³의 용액 A에는 0.001 g의 규소가 들어 있다. 규소의 정확한 함량은 중량법으로 확정한다. - 이산화규소로부터의 제조: 용액 A: 소성한 이산화규소 0.2143 g을 백금 도가니에서 나트륨-칼륨 탄산염 2 g과 용융한다. 용융물을 물로 침출하여 용량 플라스크(500 cm³)에 옮기고 물로 눈금까지 채운 후 즉시 폴리에틸렌 용기에 옮긴다. 1 cm³의 용액 A에는 0.0002 g의 규소가 들어 있다. 규소의 정확한 함량은 중량법으로 확정한다. 용액 B: 용액 A 25 cm³를 50 cm³ 용량 플라스크에 넣고 수산화나트륨 용액으로 눈금까지 희석하여 혼합한 후 즉시 폴리에틸렌 용기에 옮긴다. 1 cm³의 용액 B에는 0.0001 g의 규소가 들어 있다. 4.3. 분석 수행 4.3.1. 시료(측정할 시료의 취중량은 표 참조)를 폴리에틸렌 또는 테플론(플루오로플라스틱) 비커(용량 100 cm³)에 넣고 불산 30 방울과 혼산 15 cm³를 첨가한다. 폴리에틸렌 또는 테플론 뚜껑으로 덮고 상온에서 용해(하룻밤 방치 가능)시키거나 이어서 수욕에서 60 °C까지 가열하여 20–30분 유지한 다음 뚜껑을 열고 추가로 15분 더 가열한다. 용해가 끝나면 용액을 식히고 붕산 30 cm³를 첨가한다. 20분 후 혼합물을 폴리에틸렌 퍼널을 통해 100 cm³ 용량 플라스크(플라스크에는 30 cm³ 붕산이 들어 있음)로 옮기고 물로 눈금까지 채워 혼합한다. 용액은 즉시 용해를 수행한 비커로 되돌린다. 표 - 규소 질량분율, % - 시료 취중량, g - 용액의 알리쿼트(부분) 체적, cm³ - 알리쿼트 부분에 해당하는 시료 질량, g 행: 1) 0.005에서 0.01 포함 — 시료 질량 1 g — 알리쿼트 50 cm³ — 해당 시료 질량 0.5 g 2) 0.01 초과 ~ 0.025 이하 — 시료 질량 0.5 g — 알리쿼트 20 cm³ — 해당 시료 질량 0.1 g 3) 0.025 초과 ~ 0.05 이하 — 시료 질량 0.5 g — 알리쿼트 10 cm³ — 해당 시료 질량 0.05 g 4) 0.05 초과 ~ 0.1 이하 — 시료 질량 0.25 g — 알리쿼트 10 cm³ — 해당 시료 질량 0.025 g (원문 표의 기호와 표기 상의 불일치가 있으므로 위 범위는 문맥에 따라 해석하여 기재함) 사전 조작: 알리쿼트 용액의 pH를 pH미터로 확인한다. 50 cm³ 용량의 폴리에틸렌 비커에 알리쿼트(표 참조)를 넣고 물로 50 cm³까지 채운 뒤 암모니아 용액(고순도)을 한 방울씩 첨가하여 pH = 1.0–1.2가 되도록 조정하고, 사용한 방울 수를 기록한다. 분석용 알리쿼트는 분액깔때기(용량 200 cm³)에 넣고 물로 50 cm³까지 채운 후 사전 측정한 값에 따라 pH = 1.0–1.2로 맞춘다. 교반하면서 5 cm³의 암모늄몰리브데이트 용액을 한 방울씩 첨가하고 10분 동안 방치한다. 그 다음 구연산 5 cm³, 끓여서 준비한 질산(1:2) 10 cm³, 부틸알코올 30 cm³를 첨가하고 규소-몰리브덴산(헤테로폴리산)을 추출하기 위해 분액깔때기를 부드럽게 30회 뒤집는다. 층이 분리되면 수층을 버리고 유층(유기층)에 세척액 50 cm³를 첨가하여 10–15회 뒤집어 세척한다. 수층을 버리고 유기층을 50 cm³ 용량 플라스크에 옮긴다. 부틸알코올을 보충하고 염화주석(II) 용액 7–8 방울을 첨가한 뒤 부틸알코올로 눈금까지 채우고 강하게 흔든다. 5분 이내에 광학 밀도(흡광도)를 적색 필터(λ = 600–630 nm)를 사용한 광전색도계 또는 635 nm에서 분광광도계로 큐벳(광로 길이 1 cm)을 이용해 측정한다. 비교용액으로 부틸알코올을 사용한다. 분석의 전 단계와 동시에 대조 실험(블랭크)을 실시하고, 그에서 얻은 흡광도값을 시료의 흡광도에서 차감한다. 4.3.2. 교정선 작성 6개의 폴리에틸렌/테플론 비커 중 5개에 표준 규소 용액(농도 0.0001 g/cm³) 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 및 5.0 cm³를 각기 넣는다. 모든 비커에 불산 15 방울과 혼산 7–8 cm³를 첨가하고 수욕에서 60 °C까지 가열한 뒤 4.3.1항의 절차에 따라 처리한다. 교정선의 각 점에 대해 측정에 사용하는 알리쿼트는 10 cm³이다. 비교용액으로는 규소를 포함하지 않는 용액을 사용한다. 교정선은 알리쿼트 용액에서의 규소 질량분율에 기초하여 작성한다. 4.4. 결과 처리 4.4.1. 규소의 질량분율( S )(단위: %)은 다음 식에 따라 계산한다: (식) 여기서 m — 교정선으로부터 구한 분석시료 내 규소 질량, g; m0 — 교정선으로부터 구한 대조 실험 용액 내 규소 질량, g; m1 — 알리쿼트 부분에 해당하는 시료 취중량, g. 4.4.2. 세 번 병행하여 얻은 결과들의 편차는 다음 식에 의해 계산된 허용 편차값(수렴성 지표)을 초과해서는 안 된다: (식) 여기서 S — 합금 중 규소의 질량분율, %. 4.4.3. 서로 다른 두 실험실에서 얻은 분석 결과 또는 동일 실험실에서 서로 다른 조건 하에 얻은 두 결과(재현성 지표)는 다음 식에 의해 계산된 값을 초과해서는 안 된다: (식) 여기서 S — 합금 중 규소의 질량분율, %. 4.4.4. 분석 결과의 정확성 관리는 ГОСТ 25086–87에 따라 내열(크롬함유) 청동의 국가표준시료 또는 첨가법에 의하여 수행한다. 제4절 (추가 도입, 변경 N 2).