碳化硅化学分析方法

xxx公司文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度碳化硅化学分析方法1样品的制备1.1结晶块试样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。继续用钢玉研钵研细至全部通过355μm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500μm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355μm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/T4676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150μm筛网。第一节游离碳的测定一、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1.F400(P800、W28、JIS#700)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、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）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、允许误差%允许误差按表1的规定。%表1含量范围允许误差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、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、分析步骤1.F400(P800、W28、JIS#700)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.F400(P800、W28、JIS#700)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1.F400(P800、W28、JIS#700)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）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.F400(P800、W28、JIS#700)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）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%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、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250mL烧杯中，加入盐酸（1+1）30mL，加热溶解，冷却至室温后移入1000mL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、仪器及装置分光光度计。四、分析步骤1.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10mL，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.工作曲线的绘制用移液管移取盐酸（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0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL，8.00mL，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）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%允许误差按表3的规定。%表3含量范围允许误差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100mL，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％）。8.1，2，4-酸溶液（0.15％）：称取0.15g1，2，4-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1.聚四氟乙烯烧杯，容量为100mL。2.分光光度计。四、分析步骤1.测定称取试样0.2g，精确至0.0001g，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）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%允许误差按表4之规定。%表4含量范围允许误差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、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100mL，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0.15g1，2，4-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1.聚四氟乙烯烧杯，容量为100mL。2.分光光度计。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、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）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%允许误差按表5之规定。%表5含量范围允许误