Силумин в чушках. Методы определения марганца

УДК 669.715'782 : 546.711.06 : 006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИЛУМИН В ЧУШКАХ

Методы определения марганца
Aluminium-silicon alloy ingots.
Methods for determination of manganese

ОКСТУ 1709

Кислота серная по ГОСТ 4204—77, разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77.
Смесь кислот; готовят1 следующим образом: к 550 см3 воды при­ливают при перемешивании 200 см3 серной кислоты, разбавленной 1:1, и 250 см3 азотной кислоты.
Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552—80, разбавленная 1:1.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929—76, раствор с массовой до­лей 3%.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197—74, раствор с массовой долей 2%.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75.
Марганец металлический в виде стружки по ГОСТ 6008—82. Ацетон по ГОСТ 2603—79.
Марганец металлический при наличии окисного слоя предва­рительно очищают: несколько граммов металла помещают в ста­кан вместимостью 250 см3, добавляют около 80 см3 серной кис­лоты, разбавленной 1:1, и 100 см3 воды, перемешивают и через несколько минут сливают раствор.
Металл промывают два раза водой, затем ацетоном, сушат в сушильном шкафу при 100°С в течение 2 мин и охлаждают в эксикаторе.
Стандартные растворы марганца
Раствор А, готовят следующим образом: 0,2877 г марганцово­кислого калия растворяют в воде, прибавляют 20 см3 серной кис­лоты, разбавленной 1:1, нагревают, добавляют по каплям перекись водорода до обесцвечивания и выпаривают до выделения паров серной кислоты. Остаток после охлаждения разбавляют водой, пе­реводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают или 0,1000 г марганца растворяют в стакане вместимостью 400 см3 под часовым стеклом в 20 см3 раствора серной кислоты с добавлением 100 см3 воды. Раствор кипятят несколько минут, охлаждают, переносят в мерную колбу вмес­тимостью 1000 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,1 мг марганца.
Раствор Б, готовят перед применением следующим образом: 25 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,01 мг магранца.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. При массовой доле марганца до 0,04%
Навеску силумина 0,5—1,0 г помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 45—60 см3 смеси кислот и выпаривают до вы- 36
деления густых белых паров серного ангидрида. После охлаждения к остатку прибавляют 80—100 см3 горячей воды и нагревают до растворения солей. Горячий раствор фильтруют через плотный фильтр с бумажной массой, собирая фильтрат в коническую колбу вместимостью 250 см3. Осадок на фильтре промывают горячей во­дой.
Фильтрат выпаривают приблизительно до 45 см3. К горячему раствору прибавляют 5 см3 ортофосфорной кислоты, нагревают до кипения и прибавляют 0,3 г перйодата калия. Полученный раствор перемешивают до растворения перйодата калия, кипятят 5 мин до выявления окраски и затем помещают колбу с раствором на 35—40 мин на песчаную баню. Во время нагревания и кипячения прибавляют воду для сохранения первоначального объема жид­кости. Охлажденный окрашенный раствор переводят в мерную кол­бу вместимостью 50 см3, предварительно обмытую водой, не со­держащей восстановительных веществ, разбавляют этой же во­дой до метки и перемешивают. Оптическую плотность испытуе­мого раствора измеряют на фотоэлектроколориметре или спект­рофотометре, учитывая, что максимум светопоглощения растворов соответствует длине волны 528 нм. Раствором сравнения служит вода.
После измерения оптической плотности обесцвечивают марган­цовую кислоту с помощью двух-трех капель раствора нитрита нат­рия, прибавляют его в кювету и снова измеряют оптическую плот­ность раствора. Разница между оптической плотностью окрашен­ного раствора и оптической плотностью фона представляет собой оптическую плотность марганцевой кислоты.
Содержание марганца находят по градуировочному графику, учитывая поправку контрольного опыта.
3.1.1. Приготовление раствора контрольного опыта
30 см3 смеси кислот помещают в стакан вместимостью '250 см3 и выпаривают досуха, не прокаливая. К остатку приливают неболь­шое количество горячей воды и перемешивают, затем приливают 30 см3 смеси кислот, нагревают до выделения паров серного ангид­рида, охлаждают, разбавляют водой до объема около 45 см3, при­бавляют 5 см3 ортофосфорной кислоты и далее анализ проводят, как указано в п. 3.1.
3.1.2. Построение градуировочного графика
В семь конических колб вместимостью 250 см3 приливают по­следовательно 0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 15,0; 20,0 см3 стан­дартного раствора Б, что соответствует 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,15; 0,20 мг марганца, добавляют по 20 см3 смеси кислот, разбавляют водой до объема приблизительно 45' см3, при­бавляют по 5 см3 ортофосфорной кислоты, нагревают до кипе­ния, прибавляют 0,3 г перйодата калия и далее проводят ана­лиз, как указано в п. 3.1.
В качестве раствора сравнения используют воду.
По полученным значениям оптической плотности и известным массам марганца в растворе строят градуировочный график.
3.2. При массовой доле марганца от 0,04% До 0,8%
Навеску силумина массой 0,5 г помещают в стакан вмести­мостью 250 см3, приливают 50 см3 смеси кислот и выпаривают до начала выделения густых белых паров серного ангидрида. Пос­ле охлаждения к остатку прибавляют 60—70 см3 горячей воды и нагревают до растворения солей, затем раствор охлаждают и пе­реводят в мерную колбу вместимостью 200 см3.
Раствор в мерной колбе доливают до метки водой и перемеши­вают.
Часть раствора фильтруют через сухой плотный фильтр в сухую колбу.
Для окисления марганца отбирают аликвотную часть раствора 50 см3 в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 10 см3 серной кислоты, разбавленной 1:1, разбавляют водой до получения объема приблизительно 80 см3, прибавляют 5 см3 орто- фосфорной кислоты, нагревают до кипения и прибавляют 0,3 г пе­рйодата калия. Полученный раствор перемешивают до растворе­ния перйодата калия, кипятят 5 мин до выявления окраски и за­тем помещают колбу с раствором на 30 мин на песчаную баню. Во время нагревания и кипячения прибавляют воду для сохранения первоначального объема жидкости. Охлажденный окрашенный раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, пред­варительно обмытую водой, не содержащей восстановительных веществ, разбарляют этой же водой до метки, перемешивают. Раствором сравнения служит вода. Измеряют оптическую плот­ность испытуемого раствора на фотоэлектроколориметре или спек­трофотометре, учитывая, что максимум светопоглощения раство­ров соответствует длине волны 528 нм.
Раствор контрольного опыта приготовляют одновременно с ана­лизируемым раствором с тем же количеством реактивов.
3.2.1. Построение градуировочного графика
В восемь конических колб вместимостью 250 см3 приливают последовательно 0; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см3 стандартно­го раствора А, что соответствует 0; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 мг марганца, добавляют по 20 см3 смеси кислот, разбавляют до объема примерно 45 см3, добавляют 5 см3 ортофосфорной кис­лоты и далее поступают, как указано в п. 3.2.
В качестве раствора сравнения используют воду.
Измеряют оптическую плотность растворов, как указано в п. 3.1.
По полученным значениям оптической плотности и известным массам марганца в растворах строят градуировочный график.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Массовая доля марганца (X) в процентах (при проведении анализа по п. 3.1) вычисляют по формуле
т, • 100
. Л~ т-1000 ’
где /Пі — масса марганца, найденная по градуировочному гра­фику, мг;
т — масса навески силумина, г.
4.2. Массовая доля марганца (X) в процентах (при проведе­нии анализа по п. 3.2) вычисляют по формуле
у_ mi-V-100
Л“ Ut-m-юоо ’
где mi — масса марганца, найденная по градуировочному гра­фику, мг;
V — общий объем раствора, см3;
»1 — объем аликвотной части раствора, см3;
т — масса навески силумина, г.
4.3. Абсолютные допускаемые расхождения результатов па­раллельных определений не должны превышать значений, указан­ных в таблице.
Массовая доля марганца, %
Абсолютные допускаемые расхождения, %

СХОДИМОСТИ

воспроизводимости
От 0,005 до 0,010 включ.
0,002
0,003
Св. 0,010 > 0,030 »
0,005
0,008
» 0,030 » 0,100 »
0,007
0,010
» 0,100 » 0,250 »
0,010
0,020
> 0,250 » 0,800 »
0,030
0,050
(Измененная редакция, Изм. №
2).

АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД

Сущность метода состоит в измерении атомной абсорбции мар­ганца в пламени ацетилен-воздух при длине волны 279,5 нм.

5. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Спектрометр атомно-абсорбционный модели Перкин-Эльмер, «Сатурн» или аналогичный.
Лампа с полым катодом, предназначенная для определения мар­ганца.
Ацетилен в баллонах, технический по ГОСТ 5457—75.
Электропечь муфельная с терморегулятором, обеспечивающим температуру нагрева 1000°С.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77, разбавленная 1:1.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, разбавленная 1:1.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929—76, раствор с массовой до­лей 3%.
Чашки платиновые, серебряные, никелевые.
Алюминий марки А-999 по ГОСТ 11069—74.
Раствор алюминия А, 20 г/дм3 готовят следующим образом: 10,0 г алюминия помещают в стакан вместимостью 600 см3, до­бавляют 250 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:1, и растворя­ют при нагревании с добавлением 1 см3 хлористого никеля. Раст­вор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, разбавляют водой до метки и перемешивают.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428—73.
Раствор кремния Б, 1 г/дм3: 2,14 г тонко растертой в агато­вой или оргстекла ступке и предварительно прокаленной в те­чение одного часа при температуре 1000°С двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 15 г безводного углекислого нат­рия при температуре 900°С до получения прозрачного плава, в те­чение 15 мин. Плав растворяют в воде при нагревании в плати­новой, серебряной или никелевой чашке. Раствор охлаждают, пе­реводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, разбавляют до метки водой и перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233—77.
Раствор оксида натрия В, 100 г/дм3 готовят следующим об­разом: 190 г высушенного при темпера