测氢仪 测氢仪 测氢仪-测氢仪介绍

判断铝液中氢含量的多寡或者准确数据,以提高铝合金质量。 可定性判断铝液氢含量,快速定量铝液测氢仪、在线定量铝液测氢仪,单位ccm/100g AL

测氢仪_测氢仪 -测氢仪介绍

铝液中的氢的危害

铝液中的氢气含量偏高是铸件产生针孔的主要原因。如果能够控制熔融铝液中氢的含量,铝合金铸件的品质就会有实质性的改善。铝合金在液态时吸收氢气,如不除掉就会在铸件中产生气孔。因此在浇注前精确测量熔融铝液中的含氢量是非常重要的,这样可以保证铝液在除气精炼后将氢含量控制在允许范围内。

铝液测氢仪的分类

目前用于测定铝中含氢量的方法已超20种。按分析对象它们可分两类一是用于铝液、二是用于固态铝的。

还可分为直接法和间接法,直接法是直接测量铝中含氢量的多少,间接法是测与含氢量有关的某些物理性质。

定性观测(间接法)

减压凝固检验:
Straube-Pefeiffer检验(真空气体检验,)以下简称S-P法

国内称减压凝固检验,它是在减压条件下,观察铝液试样却凝固时析出气泡的情况或观察试样断面气孔情况,并与标准试祥相对比,或根据试样的密度与该合金真实密度之比,以间接确定含氢量的。虽然此法只是定性的,但因设备简单,快速,目前在生产中仍有应用。


气孔对比
熔渣对比

S一P法的缺点是:
1)铝液含氢量较低时,此法就不灵敏了
2)气泡析出情况与氢在该合金中的溶解度、试样凝固速度、合金凝固范围和测定温度等因素有关,因此对不同铝合金的分析判断标准不可能是一样的,影响此法的最重要因索是铝液中夹杂物的含量。夹杂物作为气泡核心使气泡易于形成,因此,此法的结果是含氮量与夹杂物含量的综合反映,而不仅仅与含氢量有关。
3)只能判断综合因素对铝液质量影响大概,不能明确氢含量。

定量检验(直接法)

1)第一气泡法
在第一瞬间液体金属式样在周围环境中的压力等于或者低于式样中所吸收的气体的压力,此时气体即趋向表面而以式样中逸出。此即为表面所见到的气泡。由于氢气为溶解与铝液中的唯一气体,在铝液中气体的分压PH2通过此法测出、同时记录及时铝液温度T,即可通过:SIEVERT'S定律:

LogCH=0.5*LogPH2-A/T+B


瑞士FMA ALuSPeed 多功能铝液测氢仪

式中:CH溶解入铝中氢气的浓度ccm/100g AL

T铝液温度K

PH2氢气分压mabar

A、B常数,取决于合金的成分

特点:快速检测(少于1分钟)、操作简单、无耗材、数字显示、XP系统

此类仪器有:瑞士FMAAluSpeed/ALuCompact

2)定量减压直接测量氢含量,提取定量熔融铝样,采用快速降压技术使铝液在受控固化过程中释放出全部氢气,通过精确标定的皮拉尼真空计测定氢含量。

3)连续式铝液含氢量的检测方法,即哈培尔(CHAPEL)法,由瑞士FMA出品。

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哈培尔法,即连续式铝液含氢量的气压分析计算法。它是将一个通过气密陶瓷管与压力测定仪连接的圆柱形多孔石墨探头浸入铝液中并迅速抽真空,铝液中的氢气便向石墨探头(它就像一个人造的“汽泡”)中扩散直至探头中氢气压力与铝液中氢气分压达到平衡为止。在受控状态下向探头中输入一定量的氢气可以缩短压力达到平衡所需的时间。CHAPEL测氢仪尤其适用于铝液含氢量的连续检测。勿庸置疑,间歇测氢依旧易如反掌。


哈培尔探头结构示意图
哈培尔气路原理图

哈培尔(CHAPEL)测氢法是直接利用铝液中氢气分压和铝液温度的测定值及铝合金的成分确定铝液含氢量(它不同于使用载体或间接的电化学方法),因而测量精度高(重复测量的误差不超过0.01ml/100g),操作简便。尤其适用于铝液含氢量的连续测量,当然,间隔测量更加得心应手。在实际生产过程中,通常见在预先规定铝液含氢量最大限度的基础上进行铝熔炼的,采用哈培尔测氢仪就可以很容易判定铝液中氢气含量是否在允许范围内。

哈培尔(CHAPEL)测氢法是一种新的铝液含氢量的检测方法;哈培尔测氢仪是一种最先进最快速最精确的铝液质量控制仪器,可以用于熔炼处理的现生产,也可以作为科研单位进行合金研究辅助仪器.

4)以Telegas和ASCAN为代表的闭路循环法。

5)采用电解化学法(法拉第电解定律)+平衡气压法(Sieverts定律)

NOTORP是透过浸渍在溶液中的传感器探测棒及热电偶探测棒,经由传感器所检测出的信号加以演算,并在显示数据的同时,可进行条件输入及数据输出的电脑装置。此外,它亦是经由瓦斯气瓶流量控制装置向传感器探测棒输送标准流量瓦斯所构成的检测仪器。

传感器探测棒是利用质子导电性陶瓷CaZr0.9ln0.1O3--α浸渍于铝溶液中,与溶液接触后,内部即被设置形成一个非常小的气室。而传感器探测棒浸渍于溶液后,溶液即会向气室释放出氢气。NOTORP是依据Sieverts的法则和氢气浓淡电池式传感器所组成,能从气室里检测被排放出的氢气,根据原理将氢气浓度算出。气室里,从溶液中释放出的氢气在未达到平衡氢气分压之前,将持续被释放出。平衡氢气分压(PH?,Torr)和溶液中的氢气浓度(S)是在下列的Sieverts法则之中所构成的。测量标定混合气体与铝液中氢气浓度之间的电势差,通过法拉第电解定律:


Sieverts 法则公式(1)
K是组成温度和合金时所需要的系数。
NOTORP在线铝液测氢仪

铝合金溶液中所形成的气室中的平衡氢气分压是利用质子导电性陶瓷,并根据氢气浓淡电池法的计算公式(2)所求出的。


浓淡电池法

公式(2)

E为起电力(V)、T是绝对温度(K)、R为气体定数、

F为法拉第(Faraday)定数、Pн?(S)为标
准面气室的氢气分压(Torr)。将此平衡氢气分压代入计算公式(1),即可求得溶液中的氢气浓度。

此方法检测不受外界因素影响,所测结果为100%H2含量(其他方法所测结果为气体含量,并非H2含量),精度和电子元件有关,故精度是所有测氢仪中的最高的一款。

特点:可在生产线上测定、可进行连续测定、可在流动的铝液中测定、可在进行脱气处理的同时测定等各种环境中。

测量值范围:0.001---1.03ml/100gAl
显显示示单单位:0.001ml/100gAl
误差:±0.001%〔H〕(没有因为探头的多次使用,而使数值产生变化的现象)


  

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