在传统陶瓷中,SiO2是陶瓷坯体的主要化学成分,是硅酸盐形成的骨架,它的存在可以提高陶瓷材料的热稳定性、化学稳定性、硬度、机械强度等, 下面是陶瓷原料中二氧化硅含量的测定方法。
不同的陶瓷原料,其SiO2的含量不同,测量方法也有多种。本文对陶瓷原料中SiO2的常见检测方法逐一作了介绍。
氢氟酸挥发法
硫酸-氢氟酸法
当试样中的SiO2含量在98%以上时,可采用此法。具体方法将测定灼烧减量后的试料加数滴水湿润,然后加硫酸(1+1)0.5ml,氢氟酸(密度1.14g/cm3)10ml,盖上坩埚盖,并稍留有空隙,在不沸腾的情况下加热约15min,打开坩埚盖并用少量水洗二遍(洗液并入坩埚内),在普通电热器上小心蒸发至近干,取下坩埚,稍冷后用水冲洗坩埚壁,再加氢氟酸(密度1.14g/cm3)3ml并蒸发至干,驱尽三氧化硫后放入高温炉内,逐渐升高至950~1000℃,灼烧1h后,取出置于干燥器中冷至室温后称量,如此反复操作直至恒重。二氧化硅含量的计算公式
SiO2(%)=(m1-m2)/m ×100
式中:
m1 —— 灼烧后坩埚与试料的质量,g
m2 —— 氢氟酸处理后坩埚的质量,g
m —— 试料的质量,g
硝酸-氢氟酸法
当试样中的SiO2含量大于95%而小于或等于98%时,可采用此方法。具体
(1) 将试料置于铂坩埚中,加盖并稍留缝隙,放入 1000~1100℃高温炉中,灼烧1h。取出,稍冷,放入干燥器中冷至室温,称量。重复灼烧,称量,直至恒重。
(2) 将坩埚置于通风橱内,沿坩埚壁缓慢加入3ml硝酸、7ml氢氟酸,加盖并稍留缝隙,置于低温电炉上,在不沸腾的情况下,加热约30min(此时试液应清澈)。用少量水洗净坩埚盖,去盖,继续加热蒸干。取下冷却,再加5ml硝酸、10ml氢氟酸并重新蒸发至干。
(3) 沿坩埚壁缓缓加入5ml硝酸蒸发至干,同样再用硝酸处理两次,然后升温至冒尽黄烟。
(4)将坩埚置于高温炉内,初以低温,然后升温至1000~1100℃灼烧30min,取出,稍冷,放入干燥器中冷至室温,称量。重复灼烧,称量,直至恒重。二氧化硅含量的计算公式
SiO2(%)=[(m1-m2)+(m3-m4)]/m×100
式中:
m1——试料与坩埚灼烧后的质量,g
m2——氢氟酸处理并灼烧后残渣与铂坩埚的质量,g
m3——试剂空白与铂坩埚的质量,g
m4——测定试剂空白所用铂坩埚的质量,g
m ——试料的质量,g
重量-钼蓝光度法
重量-钼蓝光度法所测定的范围是SiO2含量小于95%。具体
(1) 对可溶于酸的试样,可直接用酸分解;对不能被酸分解的试样,多采用Na2CO3作熔剂,用铂坩埚于高温炉中熔融或烧结之后酸化成溶液,再在水浴锅上用蒸发皿蒸发至干,然后加盐酸润湿,放置一段时间后,加入动物胶,使硅酸凝聚,搅匀,放置5min,用短颈漏斗、中速滤纸过滤、滤液用250ml容量瓶承接。将沉淀全部转移到滤纸上,并用热盐酸洗涤沉淀2次,再用热水洗至无氯离子。
(2) 将沉淀连同滤纸放到铂坩埚中,再放到700℃以下高温炉中,敞开炉门低温灰化,待沉淀完全变白后,开始升温,升至1000℃~1050℃后保温1h取出,稍冷即放入干燥器中,冷至室温,称量。重复灼烧,称量,直至恒重。
(3) 加数滴水润湿沉淀,加4滴硫酸、10ml氢氟酸,低温蒸发至冒尽白烟。将坩埚置于1000~1050℃高温炉中灼烧15min,取出稍冷,即放入干燥器中,冷至室温,称量。重复灼烧,称量,直至恒重。
(4) 加约1g熔剂到烧后的坩埚中,并置于1000~1050℃高温炉中熔融5min,取出冷却。加5ml盐酸浸取,合并到原滤液中,用水稀释到刻度,摇匀。此溶液为试液A,用于测定残余二氧化硅、氧化铝、氧化铁和二氧化钛。
(5) 用移液管移取10ml试液A于100ml容量瓶中。加入10ml水、5ml钼酸铵溶液,摇匀,于约30℃的室温或温水浴中放置20min。
(6) 加入50ml乙二酸-硫酸混合溶液,摇匀,放置0.5~2 min,加入5ml硫酸亚铁铵溶液,用水稀释至刻度,摇匀。
(7) 用10mm吸收皿,于分光光度计690nm处,以空白试验溶液为参比测量其吸光度。二氧化硅的值由绘制的工作曲线上查得。