GB/T 3653.3-2023 硼铁 硅含量的测定 高氯酸脱水重量法

　　ICS 77. 100 CCS H 11

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 3653.3—2023代替 GB/T3653.3—1988

　　硼铁 硅含量的测定

　　高氯酸脱水重量法

　　Ferroboron—Determination ofsilicon content—

　　Perchloricaciddehydration-gravimetricmethod

　　2023-11-27发布 2024-06-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 3653.3—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 3653的第 3部分 。GB/T 3653已经发布了以下部分 :

　　— 硼铁化学分析方法 碱量滴定法测定硼量 ;

　　— 硼铁化学分析方法 气体容量法测定碳量 ;

　　— 硼铁 硅含量的测定 高氯酸脱水重量法 ;

　　— 硼铁 铝含量的测定 EDTA滴定法 ;

　　— 硼铁化学分析方法 色层分离硫酸钡重量法测定硫量 ;

　　— 硼铁化学分析方法 锑磷钼蓝光度法测定磷量 ;

　　— 硼铁 硫含量的测定 红外线吸收法 。

　　本文件代 替 GB/T 3653. 3—1988《硼 铁 化 学 分 析 方 法 高 氯 酸 脱 水 重 量 法 测 定 硅 量 》。 与

　　GB/T 3653. 3—1988 比较 ,除结构调整和编辑性改动外 ,主要技术变化如下 :

　　a) 更改了原理的内容(见第 4章 ,1988年版的第 2 章) ;

　　b) 更改了 “试剂和材料 ”(见第 5 章 ,1988年版的第 3 章) ;

　　c) 增加了 “仪器和设备 ”(见第 6章) ;

　　d) 增加了 “测定次数 ”(见 8. 1) ;

　　e) 更改了熔样方法 ,将 “先酸溶再碱熔 ”改为 “直接碱熔 ”(见 8. 4. 1,1988年版的 5. 3. 1) ;

　　f) 更改了高氯酸的加入量 ,将“加入 30 mL高氯酸 ”改为“加入 40 mL高氯酸 ”(见 8. 4. 2, 1988年版的 5. 3. 2) ;

　　g) 更改了沉淀灼烧温度 ,将“1 000 ℃ ”改为“1050 ℃ ”(见 8. 4. 6,1988年版的 5. 3. 6) ;

　　h) 更改了 “分析结果的计算和表示 ”(见第 9章 ,1988年版的第 6章) ;

　　i) 更改了 “允许差 ”为 “精密度 ”(见第 10章 ,1988年版的第 7章) ;

　　j) 增加了试验报告(见第 11章) ;

　　k) 增加了 “试样分析结果接受程序流程图 ”(见附录 A) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国钢铁工业协会提出 。

　　本文件由全国生铁及铁合金标准化技术委员会(SAC/TC318)归 口 。

　　本文件起草单位 :本钢板材股份有限公司 、辽阳国际硼合金有限公司 、武汉科技大学 、青岛远诚创智科技有限公司 、吉铁铁合金有限责任公司 、中信锦州金属股份有限公司 、冶金工业信息标准研究院 。

　　本文件主要起草人 : 田玉 伟 、李 月 华 、于 丽 泓 、教 滨 、宫 静 、吴 旭 、朱 卫 刚 、黄 建 国 、牟 英 华 、周 双 清 、曹英楠 、王萍 、连喜萍 、魏艳冬 、陈万峰 、满毅 、吴莹 、王锡龙 、孙卓 、刘冰 、李强 、王海军 、辛近 、张璨 、王晶 、刘飞 、张晨 、刘艳婷 。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为 :

　　— 1988年首次发布为 GB/T 3653. 3—1988;

　　— 本次为第一次修订 。

　　Ⅰ

　　GB/T 3653.3—2023

　　引 言

　　由于硼铁检测过程中涉及的检测元素较多 ,元素的适用范围以及适用方法各不相同 。 为了保证硼铁检测标准的方便及准确 ,针对硼铁不同元素的分析方法 , 已经建立了支撑硼铁检测的国家标准体系 。 GB/T 3653硼铁系列分析方法是我国硼铁检测的基础标准 , 由以下七个部分构成 。

　　— 硼铁化学分析方法 碱量滴定法测定硼量 。 目的在于测量硼铁中的硼含量 ,采用碱量滴定法 。

　　— 硼铁化学分析方法 气体容量法测定碳量 。 目的在于测量硼铁中的碳含量 ,采用气体容量法 。

　　— 硼铁 硅含量的测定 高氯酸脱水重量法 。 目的在于测量硼铁中的硅含量 ,采用高氯酸脱水重量法 。

　　— 硼铁 铝含量的测定 EDTA滴定法 。 目的在于测量硼铁中的铝含量 ,采用 EDTA滴定法 。

　　— 硼铁化学分析方法 色层分离硫酸钡重量法测定硫量 。 目 的在于测量硼铁中的硫含量 ,采用色层分离硫酸钡重量法 。

　　— 硼铁化学分析方法 锑磷钼蓝光度法测定磷量 。 目 的在于测量硼铁中的磷含量 ,采用锑磷钼蓝光度法 。

　　— 硼铁 硫含量的测定 红外线吸收法 。 目的在于测量硼铁中的硫含量 ,采用红外线吸收法 。

　　Ⅱ

　　GB/T 3653.3—2023

　　硼铁 硅含量的测定

　　高氯酸脱水重量法

　　警示— 使用本文件的人员应有正规实验室工作实践经验 。本文件并未指出所有可能的安全问题 。使用者有责任采取适当的安全和健康措施 ,并保证符合国家有关法规规定的条件。

　　1 范围

　　本文件描述了采用高氯酸脱水重量法测定硼铁中的硅含量的方法 。

　　本文件适用于硼铁中硅含量的测定 ,测定范围(质量分数) :0. 50% ~ 16. 00% 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 。不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 4010 铁合金化学分析用试样的采取和制备

　　GB/T 6379. 1 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第 1部分 :总则与定义

　　GB/T 6379. 2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第 2 部分 :确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法

　　GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 原理

　　试料用碳酸钠 、过氧化钠熔融 ,使硅转化成硅酸盐 ,用盐酸酸化 , 以高氯酸二次冒烟使硅酸脱水 ,经过滤 、洗涤 ,将沉淀于 1 050 ℃灼烧后冷却 ,用甲醇低温将硼挥散 ,灼烧至恒量 ,用氢氟酸使硅成四氟化硅挥发除去 ,再灼烧至恒量 ,根据氢氟酸处理前后的质量差 ,计算硅的含量 。

　　5 试剂和材料

　　除非另有说明外 ,在分析中仅使用认可的分析纯试剂和符合 GB/T 6682规定的三级及三级以上蒸馏水或去离子水或纯度相当的水 。

　　5. 1 无水碳酸钠 , 固体 。

　　5.2 过氧化钠 , 固体 。

　　5.3 混合熔剂 ,2份过氧化钠加 1份无水碳酸钠 ,混匀 。

　　1

　　GB/T 3653.3—2023

　　5.4 盐酸 ,密度 ρ= 1. 18g/mL。

　　5.5 氢氟酸 ,密度 ρ= 1. 15 g/mL。

　　5.7 甲醇 。

　　5.6 高氯酸 ,密度 ρ= 1. 67g/mL。

　　5. 8 硫酸溶液 ,1+1。

　　5.9 盐酸溶液 ,1+1。

　　5. 10 盐酸溶液 ,5+95。

　　5. 11 硫氰酸铵溶液 ,20 g/L。

　　5. 12 硝酸银溶液 ,50 g/L。

　　6 仪器和设备

　　6. 1 分析中仅用通常的实验室仪器和设备 。

　　6.2 电子天平 ,分度值 0. 1 mg。

　　6.3 镍坩埚(带坩埚盖) ,容积 30 mL。

　　6.4 铂坩埚 ,容积 40 mL。

　　7 取制样

　　按照 GB/T 4010的规定进行试料的采取和制备 ,试料应通过 0. 088 mm 筛孔 。

　　8 分析步骤

　　8. 1 测定次数

　　对同一试料 ,至少独立测定 2 次 。

　　8.2 试料量

　　按表 1称取试料 ,精确至 0. 000 1 g。

　　表 1 试料量

　　硅含量(质量分数)

　　%

　　试料量

　　g

　　0. 50~ 1. 00

　　1. 00

　　>1. 00~ 16. 00

　　0. 50

　　8.3 空白试验和验证试验

　　8.3. 1 随同试料做空白试验 。

　　8.3.2 随同试料分析同类型标准样品 。

　　8.4 测定

　　8.4. 1 样品的熔融选用下列方法之一进行 :

　　2

　　GB/T 3653.3—2023

　　a) 将试料(见 8. 2)置于预先盛有 3 g无水碳酸钠(5. 1)的镍坩埚(6. 3)中 ,搅匀 ,盖好坩埚盖 。在高温炉内 950 ℃灼 烧 约 4 min~ 5 min, 将 试 料 熔 融 , 取 出 冷 却 。 打 开 坩 埚 盖 加 5 g 过 氧 化 钠(5. 2) , 电炉盘烘烤至黄色 ,再盖好坩埚盖置于高温炉内 700℃继续熔融 9 min~ 10min至试料完全分解 ,取出冷却 。

　　b) 将试料(见 8. 2)置于预先盛有 8 g混合熔剂(5. 3)的镍坩埚(6. 3)中 ,搅匀 ,再覆盖 2 g混合熔剂(5. 3) ,盖好坩埚盖 。在电炉盘上烘烤至焦黄色 ,再盖好坩埚盖 ,放置于 500 ℃ ~ 600 ℃高温炉中 ,逐渐升温至 750 ℃ ,熔融 5 min至试料完全分解 ,取出冷却 。

　　8.4.2 坩埚外壁用水冲洗后 ,置于盛有 70 mL热水的 250 mL烧杯中 ,盖上表面皿 ,待反应停止后 , 以热水用擦棒擦洗坩埚及盖并取出 ,立即缓慢加入 30 mL盐酸(5. 4)酸化 ,边加边搅拌 。将试液加热蒸发至体积约 100 mL时 ,加入 40 mL高氯酸(5. 6) 。

　　8.4.3 盖 上 表 面 皿 , 留 有 缝 隙 , 置 于 电 热 板 上 蒸 发 至 冒 高 氯 酸 烟 , 在 回 流 状 态 下 冒 烟 15 min~ 20 min,直至残留物呈黏稠状 ,使硅酸脱水完全 。取下稍冷 ,沿杯壁加入 20 mL盐酸溶液(5. 9) ,用热水稀释至 150 mL左右 ,加热搅拌使盐类溶解 。

　　8.4.4 趁热用中速定量滤纸过滤 ,用擦棒擦洗烧杯杯壁及表面皿 , 用热盐酸溶液(5. 10) 洗沉淀 6 次 ~ 7次 ,直至无铁离子 ,用硫氰酸铵溶液(5. 11) 检查 ,再用热水洗至无氯离子 ,用硝酸银溶液(5. 12) 检查 。保留滤纸和沉淀 。

　　8.4.5 将 滤 液 和 洗 液 移 入 最 初 脱 水 用 的 烧 杯 中 , 加 热 蒸 发 至 体 积 约 100 mL 时 , 加 入 10 mL 高 氯 酸(5. 6) , 以下按 8. 4. 3 和 8. 4. 4进行操作 。

　　8.4.6 将两次沉淀连同滤纸(8. 4. 4 和 8. 4. 5) ,置于铂坩埚(6. 4) 中 ,烘干 ,灼烧逐渐使滤纸灰化 ,然后置于 1050 ℃高温炉中灼烧 20 min,取出 ,稍冷后 。加入 5 mL 甲醇(5. 7) , 于电热板上低温蒸发至干 。再将坩埚置于 1 050 ℃高温炉中灼烧 30 min,取出稍冷 ,置于干燥器中 ,冷却至室温 ,称量 ,并反复灼烧至恒量(m1 ) 。

　　8.4.7 将不纯的二 氧 化 硅 用 少 许 水 润 湿 , 加 入 3 滴 硫 酸 溶 液(5. 8) , 5 mL 氢 氟 酸(5. 5) , 置 于 电 热 板上 ,加热蒸发至硫酸烟冒尽 ,再放入 1 050 ℃高温炉中灼烧 20 min,取出稍冷 ,置于干燥器中 ,冷却至室温 ,并反复灼烧至恒量(m2 ) 。

　　9 分析结果的计算和表示

　　9. 1 硅含量的计算

　　按式(1)计算试料中硅含量(wSi) , 以质量分数( %)表示 :

　　wSi

　　式中 :

　　wSi — 硅的质量分数 , % ;

　　m1 — 氢氟酸处理前铂坩埚和沉淀的质量 ,单位为克(g) ;

　　m2 — 氢氟酸处理后铂坩埚和沉淀的质量 ,单位为克(g) ;

　　m3 — 氢氟酸处理前铂坩埚和随同试验的空白的质量 ,单位为克(g) ;

　　m4 — 氢氟酸处理后铂坩埚和随同试验的空白的质量 ,单位为克(g) ;

　　m — 试料量 ,单位为克(g) ;

　　0. 4674— 二氧化硅换算为硅的换算因数 。

　　9.2 分析结果的确定和表示

　　同一试样两次独立分 析 结 果 差 值 的 绝 对 值 不 大 于 重 复 性 限(r) , 则 取 算 术 平 均 值 作 为 分 析 结 果 。

　　3

　　GB/T 3653.3—2023

　　如果两次独立分析结果差值的绝对值大于重复性限(r) ,则按照附录 A 的规定追加测量次数并确定分析结果 。

　　分析结果按 GB/T 8170将数值修约至两位小数 。

　　10 精密度

　　该精密度试验是由 8个实验室对 6个不同水平的硅含量进行共同试验确定的 ,每个实验室对每个水平硅含量按照 GB/T 6379. 1规定的重复性条件下独立测定 3 次 。对各实验室报出的原始数据按照GB/T 6379. 2进行统计分析 ,精密度试验原始数据参见附录 B。精密度见表 2。

　　表 2 精密度(质量分数)

　　= =

　　%

　　硅含量

　　重复性限(r)

　　再现性限(R)

　　0. 50~ 16. 00

　　r 0. 039+0. 004 6m

　　R 0. 041+0. 016 3m

　　在重复性限条件下 ,获得的两次独立测试结果的绝对值不大于重复性限(r) , 以大于重复性限(r)的情况不超过 5%为前提 。

　　在再现性限条件下 ,获得的两次独立测试结果的绝对值不大于再现性限(R) , 以大于再现性限(R)的情况不超过 5%为前提 。

　　11 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 实验室的名称和地址 ;

　　b) 试验日期 ;

　　c) 本文件编号 ;

　　d) 识别试样必要的细节 ;

　　e) 试验结果 ;

　　f) 在测定过程中 观 察 到 的 异 常 现 象 和 本 文 件 中 没 有 规 定 的 可 能 对 试 验 结 果 产 生 影 响 的 任 何操作 。

　　4

　　GB/T 3653.3—2023

　　附 录 A

　　(规范性)

　　试样分析结果接受程序流程图

　　试样分析结果接受程序流程图如图 A. 1所示 。

　　标引符号说明 :

　　x — 分析结果 ;

　　r — 重复性限 ;

　　μ — 中位值 。

　　图 A. 1 试样分析结果接受程序流程图

　　5

　　GB/T 3653.3—2023

　　附 录 B

　　(资料性)

　　硅含量精密度试验原始数据

　　硅含量精密度试验原始数据见表 B. 1。

　　表 B. 1 硅含量精密度试验原始数据

　　实验室 i

　　硅含量 %

　　1#

　　2#

　　3#

　　4#

　　5#

　　6#

　　1

　　0. 75

　　7. 85

　　1. 02

　　0. 56

　　0. 67

　　1. 70

　　0. 72

　　7. 81

　　1. 03

　　0. 57

　　0. 66

　　1. 68

　　0. 73

　　7. 80

　　1. 02

　　0. 54

　　0. 65

　　1. 67

　　2

　　0. 72

　　7. 74

　　0. 98

　　0. 53

　　0. 63

　　1. 66

　　0. 71

　　7. 77

　　0. 99

　　0. 53

　　0. 63

　　1. 65

　　0. 71

　　7. 72

　　0. 99

　　0. 54

　　0. 64

　　1. 66

　　3

　　0. 78

　　7. 91

　　1. 02

　　0. 57

　　0. 64

　　1. 68

　　0. 77

　　7. 85

　　1. 00

　　0. 53

　　0. 62

　　1. 69

　　0. 75

　　7. 89

　　0. 98

　　0. 55

　　0. 67

　　1. 65

　　4

　　0. 75

　　7. 82

　　1. 06

　　0. 58

　　0. 69

　　1. 70

　　0. 74

　　7. 85

　　1. 00

　　0. 56

　　0. 68

　　1. 71

　　0. 75

　　7. 84

　　1. 03

　　0. 53

　　0. 66

　　1. 70

　　5

　　0. 75

　　7. 83

　　1. 02

　　0. 54

　　0. 65

　　1. 62

　　0. 72

　　7. 81

　　1. 01

　　0. 56

　　0. 66

　　1. 69

　　0. 72

　　7. 85

　　1. 02

　　0. 55

　　0. 65

　　1. 65

　　6

　　0. 76

　　7. 91

　　1. 02

　　0. 52

　　0. 64

　　1. 72

　　0. 71

　　7. 85

　　1. 00

　　0. 53

　　0. 62

　　1. 67

　　0. 74

　　7. 94

　　1. 07

　　0. 56

　　0. 67

　　1. 70

　　7

　　0. 69

　　7. 75

　　1. 03

　　0. 55

　　0. 66

　　1. 70

　　0. 70

　　7. 78

　　1. 03

　　0. 54

　　0. 66

　　1. 71

　　0. 70

　　7. 77

　　1. 03

　　0. 55

　　0. 65

　　1. 69

　　8

　　0. 72

　　7. 81

　　1. 00

　　0. 54

　　0. 65

　　1. 70

　　0. 73

　　7. 78

　　1. 02

　　0. 54

　　0. 65

　　1. 69

　　0. 73

　　7. 78

　　1. 00

　　0. 55

　　0. 66

　　1. 69

　　6