Приложение 2 (рекомендуемое). Метод определения массовой доли карбида кремния

Приложение 2
Рекомендуемое

Метод определения массовой доли карбида кремния

Метод предназначен для карбидкремниевых огнеупорных материалов и изделий, карбид кремния технический, материалы и изделия высокоогнеупорные, карбидкремниевые на связке из нитрида и оксинитрида кремния в диапазоне от 50 до 95%.

Метод основан на окислении углерода в токе кислорода по двуокиси с последующим автоматическим кулонометрическим титрованием по величине рН.

Массовую долю карбида кремния находят по корреляционной зависимости от массовой доли связанного углерода.

Общий углерод определяют при температуре (1200+-25)°С, используя в качестве плавня окись свинца (II) или при температуре (1050+-25)°С, используя смесь для сплавления.

Свободный углерод определяют при температуре (950+-25)°С.

1. Общие требования

1.1. Отбор и подготовку проб для анализа проводят по ГОСТ 2642.0

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

1.3. Массовую долю углерода 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.

При проведении химического анализа с целью контроля суммарной погрешности среднего результата 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.

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 результатов анализа (при доверительной вероятности 0,95) не должна превышать предела Дельта, приведенного в табл. 6, при выполнении следующих условий:

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

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли карбида кремния не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности 0,85) значение сигма, приведенное в табл. 6.

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

Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях, не должно превышать при доверительной вероятности 0,95 значения d_к, приведенного в табл. 6.

2. Аппаратура, реактивы и растворы

Экспресс-анализатор на углерод типа АН-7529 или другого типа, не уступающего ему по точности.

Состав анализатора, устройства сжигания в соответствии с техническим описанием и паспортом, приложенным к анализатору.

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания до 200 г или любые другие весы, отвечающие указанным требованиям по своим метрологическим характеристикам.

Набор гирь Г-2-210 по ГОСТ 7328.

Секундомер по ТУ 25-1819.0021, ТУ 25-1894.003.

Посуда мерная лабораторная стеклянная.

Цилиндры, мензурки по ГОСТ 1770.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Кислород газообразный технический по ГОСТ 5583.

Калий хлористый по ГОСТ 4234.

Калий железистосинеродистый 3-водный по ГОСТ 4207.

Стронций хлористый 6-водный по ГОСТ 4140

Гидропирит медицинский.

Кислота борная по ГОСТ 9656.

Аскарит.

Свинец (II) окись по ГОСТ 9199.

Медь металлическая.

Трубка огнеупорная муллитокремнеземистая, длина 550-850 мм, наружный диаметр (25,0+-10,0) мм.

Лодочки ЛС2 по ГОСТ 9147.

Трубка резиновая тип 3 диаметр 6 мм по ГОСТ 3399.

Пинцет.

3. Подготовка к проведению анализа

3.1. Приготовление растворов, реактивов

3.1.1. Вспомогательный раствор: 100 г калия хлористого, 100 г калия железистосинеродистого, 1 г борной кислоты растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды.

3.1.2. Поглотительный раствор: 100 г калия хлористого, 100 г стронция хлористого, 1 г борной кислоты растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды.

3.1.3. Оксид свинца (II), х.ч., прокаливают при температуре 730-750°С в муфельной печи.

3.1.4. Смесь для сплавления: 440 г оксида свинца смешивают с 70 г оксида бора (III), полученного путем обезвоживания борной кислоты при температуре (1300+-50)°С.

3.2. Лодочки перед проведением анализа прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре. Прокаливание лодочки проводят до тех пор, пока счет на индикатора "%С" не снизится до уровня "холостого счета". При обращении с лодочкой применяют пинцет.

3.3. Подготовка анализатора к работе - согласно инструкции по эксплуатации.

3.4. Градуировку анализатора проводят по стандартным образцам.

Для проверки правильности градуировки прибора проводят определение массовой доли углерода в двух-трех навесках стандартного образца.

4. Проведение анализа

4.1. Навеску пробы 0,1 г помещают в предварительно прокаленную фарфоровую лодочку и тщательно перемешивают с десятикратным количеством окисей свинца (II) или смеси для сплавления. Лодочки с навесками до выполнения измерений сохраняют в эксикаторе.

После подготовки прибора к работе открывают затвор трубки и вдвигают лодочку с навеской в трубку с помощью крючка до тех пор, пока торец лодочки не станет ярко освещенным, что свидетельствует о попадании лодочки в рабочую зону печи. Закрывают затвор, нажимают кнопку "сброс" на измерительном блоке. Указатели стрелочных индикаторов измерительного блока при этом отклоняются вправо примерно на 2/3 шкалы. По мере выгорания углерода интенсивность измерения показаний индикатора "%С" уменьшается, а затем, приобретает характер импульсов уменьшающейся длительности. Такой же импульсный характер приобретают и показания стрелочных индикаторов, которые устанавливаются в нулевое положение после окончания горения навески, продолжительность которого составляет 10-12 мин, цифровые показания индикатора "%С" изменяются на величину холостого счета прибора. Отсчет показаний по индикатору "%С" проводят после окончания горения навески.

Контрольный опыт проводят с соответствующим количеством применяемого плавня, повторяют измерения три раза и вычисляют среднее значение массовой доли углерода в контрольном опыте.

4.2. Определение массовой доли свободного углерода

Массовую долю свободного углерода определяют на той же установке.

Из предварительно прокаленной лодочки берут навеску пробы массой 0,5 г, сжигают в токе кислорода при температуре (900+-28)°С без плавня в течение 10 мин., записывая показания прибора каждую минуту. По полученным данным строят график в координатах: время в минутах - показания прибора в процентах углерода. Для последних точек кривая переходит в прямую линию. Продолжение до точки пересечения с осью ординат соответствует истинному содержанию свободного углерода в пробе.

5. Обработка результатов

5.1. Массовую долю карбида кремния (X_1) в процентах вычисляют по формуле

                          Х  = (Х - Х)  x f  - Х  х 3,34,

                           1     2   к          3

где   Х   - массовая доля общего углерода, %;

       2

            Х  -  массовая доля углерода в контрольном опыте, %;

             к

          f=5  - коэффициент перехода к номинальной навеске (0,5 г);

          Х    - массовая доля свободного углерода %;

           3

          3,34 - коэффициент пересчета углерода на карбид кремния.

5.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерений массовой доли карбида кремния приведены в табл. 6.

Таблица 6

%

Массовая доля карбида кремния	Погрешность результатов анализа Дельта	Допускаемые расхождения
		двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях d_к	двух параллельных определений d_2	трех параллельных определений d_3	результатов анализа стандартного образца и аттестованного значения сигма
От 50 до 95 включ.	0,5	0,6	0,5	0,6	0,3