Application of ICP-OES spectrometry for determination of high concentrations of silicon in cast iron and steel

• Autorzy: Knapik Piotr

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.21.3.4

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie techniki ICP-OES do oznaczeń wysokich stężeń krzemu w żeliwach i stali

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study investigates the possibility of applying induced plasma atomic emission spectrometry (ICP-OES) to determine silicon content exceeding 0.5% in iron-based samples. ICP-OES spectrometry requires liquid samples. Solid samples must be dissolved prior to the analysis. Dissolution of some types of steel requires strongly oxidising mixtures of inorganic acids. In such conditions, higher silicon contents tend to form insoluble oxides. Silicon oxides, in the form of amorphous sediment, precipitate on the bottom and walls of laboratory vessels. As a result, silicon determinations are strongly underestimated. The article presents the preparation of iron matrix based solutions for the determination of silicon-high concentrations using ICP-OES spectrometry.

PL

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania techniki atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej (ICP-OES), do oznaczania krzemu w zakresie stężeń przekraczających 0,5%, w próbkach na osnowie żelaza. Badanie składu chemicznego stali techniką ICP-OES wymaga przygotowania próbek w postaci roztworów. Roztworzenie niektórych gatunków stali wymaga zastosowania silnie utleniających mieszanin kwasów nieorganicznych. Warunki te, w przypadku wyższych zawartości krzemu, sprzyjają powstawaniu nierozpuszczalnego tlenku tego pierwiastka. Tlenek krzemu, w postaci amorficznego osadu, wytrąca się na dnie i ściankach naczyń laboratoryjnych. W efekcie, wyniki oznaczeń krzemu są silnie zaniżone. W artykule przedstawiono sposób przygotowania roztworów próbek na osnowie żelaza, do oznaczeń wysokich stężeń krzemu techniką ICP-OES.

Słowa kluczowe

EN

sample preparation; ICP-OES analysis; determination of Si content in steel

PL

przygotowanie próbki; analiza ICP-OES; oznaczanie Si w stali

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 73, no. 3
• Strony: 29--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Knapik Piotr

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3894-3592

Bibliografia

• [1] P. Setia, T. Venkateswaran, K.T. Tharian, J. Jain, S.S. Singh, S. Shekhar. Influence of Si content on the microstructure and mechanical properties of silicon stainless steel. Materials Science and Engineering: A, 2022, 829, 142141.
• [2] E. Soujanya, B.N. Sarada. Effects of age hardening on the mechanical properties of high silicon stainless steel. Materials Today: Proceedings, 2021, 46, pp. 4362-4367.
• [3] ASTM E352, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Tool Steels and Other Similar Medium- and High-Alloy Steels, ASTM International, West Conshohocken, PA 2018.
• [4] ASTM E353, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Stainless, Heat-Resisting, Maraging, and Other Similar Chromium-Nickel-Iron Alloys, ASTM International, West Conshohocken, PA 2019.
• [5] ASTM E350, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Carbon Steel, Low-Alloy Steel, Silicon Electrical Steel, Ingot Iron, and Wrought Iron, ASTM International, West Conshohocken, PA 2018.
• [6] International Organization for Standardization, ISO 4829-1: Steel and Cast Iron - Determination of Total Silicon Contents - Reduced Molybdosilicate Spectrophotometric Method, ISO, Geneva, CH 2018.
• [7] International Organization for Standardization, ISO 439: Steel and Cast Iron - Determination of Silicon Content - Gravimetric Method, ISO, Geneva, CH 2010.
• [8] M. Thompson, J.N. Walsh. Handbook of Inductively Coupled Plasma Spectrometry. Edition II. New York: Chapman and Hall, 1989.
• [9] O. Banhidi. Determination of phosphorous, suplhur, and silicon content of low-alloyed and unalloyed steel by ICP-AES after a unified wet chemical sample preparation procedure. Hungarian Journal of Industry and Chemistry, 2012, 40 (1), pp. 9-13.
• [10] A. Franciscono, S. Rollet. Silicon determination in stainless steels via inductively coupled plasma optical emission spectrometry: an overview based on experimental data. Steel Research International, 2021, 92 (4), pp. 10-13.
• [11] P. Knapik, E. Klima. Walidacja oznaczania fosforu i krzemu w stali i żeliwie metodą OES ICP, Łukasiewicz - IMŻ Report No. S0-0843. [unpublished].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).