碳化硅化学分析方法

1 碳化硅化学分析方法 1 样品的制备样品的制备 1 1 结晶块试样结晶块试样 取具有统计代表性的结晶块 破碎至完全通过2 mm筛网 混匀 用四分法缩分至50g 60g 继续 用钢玉研钵研细至全部通过355 m筛网 用吸力9 8N 14 7N的磁铁吸出粉碎中带入的铁质 然后混匀 装入试样袋 于105 110 的烘箱中烘干1h 取出 放入干燥器中 冷却备用 如果对三氧化二铁的测定有严格要求 则应按下列方法另行制样用以测定三氧化二铁 取具有统 计代表性的结晶块 破碎至完全通过2mm筛网 混匀 用四分法缩分至50g 60g 再用刚玉研钵研细 至全部通过500 m筛网 混匀 用四分法缩分至20g 25g 继续用刚玉研钵研细至全部通过355 m筛 网 混匀 装入试样袋 置于105 110 的烘箱中烘干1h 取出 放入干燥器中 冷却备用 1 2 磨料试样磨料试样 对于F54 P50 及以粗的试样 取样和缩分依照GB T4676进行 其余操作同1 1 对于F60 P60 及以细的试样 依照GB T 4676取样并缩分至50g 60g 装入试样袋 置于 105 110 的烘箱中烘干1h 取出 放入干燥器中 冷却备用 用作测定总碳的试样需研细至全部通过150 m筛网 第一节 游离碳的测定 一 一 原理原理 试样在750 10 650 10 的温度下 经过灼烧 其表面的游离碳被氧化成二氧化碳损 失 失去的重量来计算游离碳的含量 二 分析步骤二 分析步骤 1 F400 P800 W28 JIS 700 及以粗的试样的测定及以粗的试样的测定 称取试样1克于已灼烧至恒重的铂皿中 置于炉温为750 10 的马弗炉中 灼烧30分钟 取出 冷却后 称重 反复灼烧至恒重 2 F400 P800 W28 JIS 700 以细的试样的测定以细的试样的测定 称取试样1克于已灼烧至恒重的铂皿中 置于炉温为650 10 的马弗炉中 灼烧25分钟 取出 冷却后 称重 反复灼烧至恒重 三 三 结果计算结果计算 游离碳的质量含量W CF 数值以 表示 按下列公式计算 W CF 1 100 3 21 m mm 式中 m1 试样加铂皿灼烧前质量的数值 单位为克 g m2 试样加铂皿灼烧后质量的数值 单位为克 g m3 试样质量的数值 单位为克 g 计算结果精确到0 01 四 四 允许误差允许误差 2 允许误差按表1的规定 表 1 允许误差 含量范围 同一试验室不同试验室 0 25 0 03 0 04 0 25 0 50 0 04 0 05 0 50 1 50 0 07 0 08 第二节 碳化硅的测定 一 一 原理原理 试样经氢氟酸 硝酸 硫酸处理使游离硅及二氧化硅生成挥发性的四氟化硅逸出 F400以 细的微粉只用氢氟酸处理 用盐酸浸取使表面杂质溶解 测定残留物量即为碳化硅的含量 F400以细的微粉需减去其中的游离硅的含量 或由测定的总碳及游离碳的量计算而得 二 试剂二 试剂 1 硝酸 密度 1 42g cm3 2 氢氟酸 不小于 40 3 盐酸 1 1 5 95 4 硫酸 1 1 三 三 分析步骤分析步骤 1 1 F400 P800 W28 JIS 700 及以粗的试样的测定及以粗的试样的测定 称取试样约1g 精确至0 0001g 放入铂皿中 用少量水润湿 加硝酸2mL 硫酸 1 1 3滴 5滴 氢氟酸15mL 置于砂浴上蒸发至三氧化硫白烟冒尽 取下稍冷 加盐酸 1 1 15mL 于砂浴上加热 10min 15min使表面杂质溶解 稍冷 用中速定量滤纸过滤 用温热的稀盐酸溶液 5 95 洗涤铂皿 及残留物7次 8次 滤纸及洗液收集于250mL容量瓶中 冷却后稀释至刻度 摇匀 留作测定三氧化二 铁 将残留物及滤纸放入铂皿中 低温灰化后于750 10 灼烧 冷却 称量 反复灼烧至恒重 2 2 F400 P800 W28 JIS 700 以细的试样的测定以细的试样的测定 称取试样约1g 精确至0 0001g 放入铂皿中 用少量水润湿 加氢氟酸10mL 于砂浴上蒸发至 干 再加氢氟酸5mL继续蒸发至干 保持30min 取下稍冷 加盐酸 1 1 15mL 于砂浴上加热 10min 15min使表面杂质溶解 稍冷 用中速定量滤纸加少许滤纸浆过滤 用温热的稀盐酸溶液 5 95 洗涤铂皿及残留物7次 8次 滤纸及洗液收集于250mL容量瓶中 冷却后稀释至刻度 摇匀 留作测定三氧化二铁 将残留物及滤纸放入铂皿中 低温灰化后于650 10 灼烧 冷却 称量 反复灼烧至恒重 四 结果计算四 结果计算 1 F400 P800 W28 JIS 700 及以粗的试样的计算及以粗的试样的计算 碳化硅的质量含量W SiC 数值以 表示 按下列公式计算 W SiC 2 100 1 23 m mm 3 式中 m1 试样质量的数值 单位为克 g m2 铂皿质量的数值 单位为克 g m3 残留物加铂皿质量的数值 单位为克 g 计算结果精确到0 01 2 2 F400 P800 W28 JIS 700 以细的试样的计算以细的试样的计算 碳化硅的质量含量W SiC 数值以 表示 按下列公式计算 W SiC W SiF 3 100 1 23 m mm 式中 m1 试样质量的数值 单位为克 g m2 铂皿质量的数值 单位为克 g m3 残留物加铂皿质量的数值 单位为克 g 计算结果精确到0 01 五 允许误差五 允许误差 允许误差按表2的规定 表 2 同一试验室不同试验室 0 30 0 40 第三节 三氧化二铁的测定 一 一 原理原理 在pH8 pH11 5的氨性溶液中 三价铁离子与磺基水杨酸反应生成黄色的磺基水杨酸铁络盐 于 波长420nm处测其吸光度 从而测定三氧化二铁的含量 二 试剂二 试剂 1 盐酸 5 95 2 氨水 1 1 3 磺基水杨酸溶液 15 4 三氧化二铁标准溶液 0 1mg mL 称取已烘干的三氧化二铁 光谱纯试剂 0 1000g 置于250 mL烧杯中 加入盐酸 1 1 30 mL 加热溶解 冷却至室温后移入1000 mL容量瓶中 用水稀释至刻度 摇匀 即为三氧化二铁标准 溶液 1mL此溶液含0 1mg的三氧化二铁 5 空白溶液 以盐酸 5 95 代替 三 仪器及装置三 仪器及装置 分光光度计 四 分析步骤四 分析步骤 1 1 测定测定 用移液管移取第二节中碳化硅的测定中过滤的滤液25mL于50mL容量瓶中 加入磺基水杨酸溶液 10 mL 滴加氨水至溶液呈稳定黄色 再过量3mL 冷却 用水稀释至刻度 摇匀 以水作参比溶液 用1cm比色皿 于波长420nm处比色测定其吸光度 用同样方法做空白试验 减去空白试验的吸光度后 于工作曲线上查得三氧化二铁的质量 2 2 工作曲线的绘制工作曲线的绘制 4 用移液管移取盐酸 5 95 10mL分别放入7个50mL的容量瓶中 用微量滴定管依次分别加入三氧 化二铁标准溶液0 00 mL 0 50 mL 1 00 mL 2 00 mL 4 00 mL 6 00 mL 8 00 mL 以下按四 1方法 操作 测定其吸光度 减去空白溶液的吸光度后 与相应的三氧化二铁质量相对应 绘制成工作曲线 3 结果计算结果计算 三氧化二铁的质量含量W Fe2O3 数值以 表示 按下列公式计算 W Fe2O3 4 100 1 1 2 2 v v m m 式中 m1 试样质量的数值 单位为克 g m2 分取试样溶液中自工作曲线上查得的三氧化二铁质量的数值 单位为克 g V1 从碳化硅测定制备的滤液总体积数值 单位为毫升 mL V2 从碳化硅测定制备的滤液中分取试液体积的数值 单位为毫升 mL 计算结果精确到0 01 4 允许误差允许误差 允许误差按表3的规定 表 3 允许误差 含量范围 同一试验室不同试验室 0 25 0 02 0 03 0 25 0 50 0 03 0 04 0 50 1 00 0 04 0 06 1 00 2 50 0 07 0 10 第四节 二氧化硅的测定 一 原理一 原理 试样用氯化钠 盐酸 氢氟酸处理 使二氧化硅溶解 加钼酸铵使硅酸离子形成硅钼杂多酸 用 1 2 4 酸还原剂将其还原成硅钼蓝 于700nm波长处测定其吸光度 二 试剂二 试剂 1 盐酸 1 1 1 4 2 氨水 1 4 3 氢氟酸 1 1 4 氯化钠溶液 10 5 氯化铝溶液 45 称取 90g 氯化铝 六水化合物 溶于水中 用水稀释至 200mL 6 钼酸铵溶液 5 称取 5g 钼酸铵溶于水中 用水稀释到 100 mL 放置 24h 过滤后使用 若 出现沉淀 应停止使用 7 酒石酸溶液 10 5 8 1 2 4 酸溶液 0 15 称取0 15g 1 2 4 酸 1 氨基 2 萘酚 4 磺酸 溶于20mL亚硫 酸钠溶液 7 中 然后和180mL亚硫酸钠溶液 10 混合 此溶液的使用期是两周 9 对硝基苯酚溶液 0 2 10 二氧化硅标准溶液 0 05mg mL 称取经1000 灼烧过的二氧化硅 高纯试剂 0 5000g于铂坩埚中 与无水碳酸钠 基准试剂 2g 仔细混匀 再覆盖无水碳酸钠 基准试剂 0 5g 送入高温炉中与850 900 熔融20min 取出 冷 却 洗净坩埚外壁 在聚乙烯烧杯中用热水浸出 冷却后转入1000mL容量瓶中 用水稀释至刻度 摇 匀 立即移入清洁干燥的塑料瓶中贮存 1mL此溶液含0 5mg的二氧化硅 用移液管移取上述0 5mg mL的二氧化硅标准溶液25mL于预先盛有10mL盐酸 1 4 的250mL容量 瓶中 用水稀释至刻度 摇匀 即为二氧化硅标准溶液 1mL此溶液含0 05mg的二氧化硅 11 空白溶液 于聚四氟乙烯烧杯中加入氯化钠溶液1mL 盐酸 1 1 3mL 氢氟酸 1 1 3mL 氯化铝溶液12mL 混匀 移入100mL容量瓶中 用水稀释至刻度 摇匀 三 仪器及装置三 仪器及装置 1 聚四氟乙烯烧杯 容量为100mL 2 分光光度计 四 四 分析步骤分析步骤 1 1 测定测定 称取试样0 2g 精确至0 000 1g 放入聚四氟乙烯烧杯中 加入氯化钠溶液1mL 盐酸 1 1 3mL 氢氟酸 1 1 3mL在80 90 水浴上加热15min 20min 冷却 加入氯化铝溶液12mL 混匀 移入100mL容量瓶中 稀释至刻度 摇匀 静置后 微粉试样可进行干过滤 用移液管移取上部澄清 液10mL于100mL容量瓶中 加水至溶液体积为50mL 加入对硝基苯酚溶液2滴 3滴作为指示剂 用 氨水中和至溶液呈黄色 立即加入盐酸 1 4 5mL 加入钼酸铵溶液5mL 放置15min 加入酒石酸 溶液10mL 1 2 4 酸溶液5mL 加水稀释至刻度 摇匀 放置30min 用1cm的比色皿于波长700nm 处 用水作参比液测定其吸光度 用同样方法作空白试验 减去空白试验的吸光度后 于工作曲线上 查得二氧化硅的质量 2 工作曲线的绘制工作曲线的绘制 吸取空白溶液10mL分别放入8个100mL容量瓶中 再于容量瓶中用微量滴定管依次分别加入二氧化 硅标准溶液0 00mL 0 50mL 1 00mL 2 00mL 4 00mL 6 00mL 8 00mL 10 00mL 以下按四 1方 法操作 测定其吸光度 减去空白溶液吸光度后 与相应的二氧化硅质量相对应 绘制成工作曲线 五 结果计算五 结果计算 二氧化硅的质量含量W SiO2 数值以 表示 按下列公式计算 W SiO2 5 100 1 1 2 2 v v m m 式中 m1 试样质量的数值 单位为克 g m2 分取试样溶液中自工作曲线上查得的二氧化硅质量的数值 单位为克 g V1 试验溶液总体积的数值 单位为毫升 mL V2 分取试液的体积的数值 单位为毫升 mL 计算结果精确到0 01 六 允许误差允许误差 允许误差按表4之规定 表 4 6 允许误差 含量范围 同一试验室不同试验室 0 25 0 02 0 03 0 25 0 50 0 03 0 04 0 50 1 50 0 06 0 08 1 50 3 50 0 10 0 12 3 50 5 00 0 15 0 20 第五节 游离硅的测定 一 一 原理原理 试样用硝酸钠 硝酸 氢氟酸处理 使二氧化硅及游离硅溶解 用硅钼蓝吸光光度法测得其含量减 去二氧化硅的含量换算而得 二 试剂二 试剂 1 硝酸 1 1 2 盐酸 1 4 3 氢氟酸 1 1 4 氨水 1 4 5 硝酸钠溶液 10 6 氯化铝溶液 45 称取 90g 氯化铝 六水化合物 溶于水中 用水稀释至 200mL 7 钼酸铵溶液 5 称取5g钼酸铵溶于水中 用水稀释到100 mL 放置24h过滤后使用 若出 现沉淀 应停止使用 8 酒石酸溶液 10 9 1 2 4 酸溶液 0 15 称取0 15g 1 2 4 酸 1 氨基 2 萘酚 4 磺酸 溶于20mL亚 硫酸钠溶液 7 中 然后和180mL亚硫酸钠溶液 10 混合 此溶液的使用期是两周 10 对硝基苯酚溶液 0 2 三 仪器及装置三 仪器及装置 1 聚四氟乙烯烧杯 容量为100mL 2 分光光度计 四 分析步骤四 分析步骤 操作同二氧化硅分析步骤 但所加试剂氯化钠溶液1mL改为硝酸钠溶液1mL 盐酸 1 1 3mL改为 硝酸 1 1 3mL 五 五 结果计算结果计算 游离硅的质量含量W SiF 数值以 表示 按下列公式计算 W SiF W SiO2 0 4674 6 100 1 2 1 2 v v m m 7 式中 m1 试样质量的数值 单位为克 g m2 分取试样溶液中自工作曲线上查得的二氧化硅质量的数值 单位为克 g V1 试验溶液总体积的数值 单位为毫升 mL V2 分取试液体积的数值 单位为毫升 mL 计算结果精确到0 01 六 允许误差六 允许误差 允许误差按表5之规定 表 5 允许误差含量范围 同一试验室不同试验室 0 25 0 02 0 03 0 25 0 50 0 03