Приложение 1 (рекомендуемое). Метод определения массовой доли азота

Приложение 1
Рекомендуемое

Метод определения массовой доли азота

Метод предназначен для карбидкремниевых высокоогнеупорных изделий на связке из нитрида кремния с массовой долей азота от 5 до 15%.

Метод измерения массовой доли азота основан на разложении пробы материала сплавлением с гидроксидом натрия, отгонки и улавливания выделющегося аммиака раствором борной кислоты с последующим его определением титриметрическим методом.

1. Общие требования

1.1. Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 2642.0-86.

1.2. Применяемые реактивы должны иметь квалификацию не ниже ч.д.а.

1.3. Взвешивание навески пробы и навески материалов, используемых для приготовления стандартных растворов, проводят на лабораторных весах общего назначения по ГОСТ 24104 не ниже 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания до 200 г или любых других весах, отвечающих указанным требованиям по своим метрологическим характеристикам.

Результаты взвешивания в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака.

1.4. Массовую долю азота в пробе определяют параллельно в двух навесках. При разногласиях в оценке качества изделий анализ проводят параллельно в трех навесках.

Одновременно с проведением анализа в тех же условиях проводят контрольные опыты для внесения в результат анализа поправки, учитывающей массовую долю азота в реактивах. Количество контрольных опытов должно соответствовать количеству параллельных определений при анализе пробы.

При проведении химического анализа с целью контроля суммарной погрешности среднего результата определений с каждой партией анализируемых проб в тех же условиях проводят анализ стандартного образца. Для контроля выбирают стандартный образец, химический состав которого не должен отличаться от состава анализируемой пробы настолько, чтобы потребовалось изменить методику проведения анализа. При отсутствии стандартного образца контроль осуществляют методом добавки или другими методами.

За результат анализа пробы или стандартного образца принимают среднее арифметическое значение результатов параллельных определений с учетом среднего арифметического значения результатов параллельных определений при проведении контрольных опытов.

Погрешность результата анализа при доверительной вероятности 0,95 не должна превышать предела Дельта, приведенного в табл. 5, при выполнении следующих условий:

расхождение результатов двух (трех) параллельных определений не должно превышать при доверительной вероятности 0,95 значения d_2 (d_3), приведенного в табл. 5;

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли азота не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности 0,85) значение сигма, приведенное в табл. 5.

При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли азота. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признаются неверными, измерения прекращаются до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.

Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например при внутрилабораторном контроле воспроизводимости) не должно превышать при доверительной вероятности 0,95 значения d_k, приведенного в табл. 5.

2. Аппаратура, реактивы и растворы

Печь муфельная с нагревом до температуры 500°С.

Тигельная электропечь с терморегулятором типа ТГ-02Б с нагревом до температуры 800°С.

Аргон газообразный высший сорт по ГОСТ 10157.

Редуктор углекислотный или кислородный.

Термоэлектрический преобразователь типа ТХА в комплекте с электронным потенциометром класса 0,5.

Тигли корундовые размером: высота - 40 мм, диаметр наружный - 20-22 мм, толщина стенки - 1,5 мм.

Пробирка корундовая размером: высота - 220 мм, диаметр наружный - от 38 до 40 мм, диаметр внутренний - 32 до 33 мм, толщина стенки - 3 мм.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, х.ч.,

Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч., раствор молярной концентрации эквивалента 0,1 моль/дм3 или фиксанал.

Кислота борная, ос.ч. 14-3 или х.ч. по ГОСТ 9656, раствор с массовой концентрацией 2 г/см3.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Индикатор смешанный N 1; спиртовой раствор метилового красного с массовой концентрацией 0,1 г/см3 смешивают в соотношении 3:1 со спиртовым раствором метилового синего с массовой концентрацией 0,1 г/см3.

Индикатор смешанный N 2: спиртовой раствор бром-крезолового зеленого с массовой концентрацией 0,1 г/см3 смешивают в соотношении 3:1 со спиртовым раствором метилового красного с массовой концентрацией 0,2 г/см3.

Растворы индикаторов сохраняют в сосудах из темного стекла.

Колбы мерные по ГОСТ 1770 вместимостью 500 и 100 см3.

Посуда химическая лабораторная по ГОСТ 20292.

Трубки медицинские резиновые по ГОСТ 3399 с внутренним диаметром 8-10 мм.

Пробки резиновые конусные по ГОСТ 7852 размером 30-32 мм.

Меры массы общего назначения и образцовые по ГОСТ 7328.

Щипцы металлические с прямыми концами.

Кремния нитрид.

Аммоний фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 3771.

Квасцы алюмоаммонийные по ГОСТ 4238.

3. Проведение анализа

Схема установки для выполнения измерений массовой доли азота приведена на чертеже.

3.1. Включают тигельную электрическую печь, доводят ее разогрев до температуры (550+-50)°С.

3.2. Помещают 2-3 г гидроксида натрия в корундовый тигель и плавят при температуре (450+-50)°С в открытой муфельной печи до прекращения выделения пузырьков (спокойная поверхность расплавленной щелочи означает полное обезвоживание ее). На остывшую до комнатной температуры поверхность щелочи помещают навеску массой 0,2 г и добавляют около 1 г гидроксида натрия. Тигель при помощи щипцов с прямыми концами помещают в корундовую пробирку, закрывают тигель керамической или металлической крышкой с отверстиями.

3.3. В коническую колбу вместимостью 250-300 см3 наливают 150 см3 раствора борной кислоты, 1 см3 смешанного индикатора N 1 или N 2, закрывают колбу пробкой с барботером и отводной трубкой и соединяют резиновой трубкой через ловушку барботер с отводной трубкой в пробке корундовой пробирки.

3.4. Корундовую пробирку закрывают пробкой с отводной трубкой и трубкой для подачи газа-носителя. Включают водяное охлаждение верхней части пробирки, благодаря чему практически исключается возможность подгорания пробы и связанного с этим нарушения герметизации системы. Включают подачу аргона - газа-носителя со скоростью 2-3 пузырька в секунду.

3.5. Плотно закрытую пробирку с тиглем и пробой материала помещают в тигельную электрическую печь, нагретую до температуры (550+-50)°С.

3.6. Начало выделения аммиака отмечают по изменению цвета индикатора из красно-фиолетового в зеленый. Время отгонки аммиака и поглощения его раствором борной кислоты 40-45 мин. Если в ловушке конденсируется вода, то прежде чем отсоединить колбу-поглотитель, легким пламенем горелки доводят воду в ловушке до кипения, чтобы избежать потерь аммиака, частично поглощенного конденсатором.

3.7. Титруют раствор аммиака в поглотительном сосуде раствором соляной кислоты 0,1 моль/дм3 до перехода зеленой окраски в красно-фиолетовую (индикатор N 1) или зеленой - в винно-красную (индикатор N 2).

Окраска смешанных индикаторов в точке эквивалентности изменяется, переходя через серый цвет.

4. Обработка результатов

4.1. Массовую долю азота (X) в процентах вычисляют по формуле:

                        (V  - V  )x 0,0014007 x 100

                          1    2

                X = ----------------------------------,

                                 m

     где V         - объем раствора  соляной кислоты,  израсходованный на

          1          титрование раствора аммиака, см3;

         V         - объем раствора  соляной кислоты,  израсходованный на

          2          титрование раствора контрольного опыта, см3;

         0,0014007 - массовая  доля  азота,  соответствующая  1  см3  0,1

                     моль/дм3 раствора соляной кислоты, г;

          m        - масса навески пробы, г.

4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определений массовой доли азота приведены в табл. 5.

Таблица 5

%

Массовая доля азота	Погрешность результатов анализа Дельта	Допускаемые расхождения
		двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях d_k	двух параллельных определений d_2	трех параллельных определений d_3	результатов анализа стандартного образца и аттестованного значения сигма
От 5 до 10 включ. Св. 10 до 15 включ.	0,3 0,5	0,4 0,6	0,3 0,5	0,4 0,6	0,2 0.3