用鹵素水分測定儀測定釬劑水分含量的可行性研究*

胡澤宇，李世婕，朱火清，黃永達，劉宏江

廣東省焊接技術研究所(廣東省中烏研究院)，廣東 廣州 510650

用鹵素水分測定儀測定釬劑水分含量的可行性研究*

胡澤宇，李世婕，朱火清，黃永達，劉宏江

廣東省焊接技術研究所(廣東省中烏研究院)，廣東 廣州 510650

用鹵素水分測定儀在不同溫度下測定釬劑產(chǎn)品中的水分含量，并與烘箱法進行對比.實驗表明，在升溫程序為標準，關機模式為1 mg/50s，干燥溫度為110，115，120 ℃的條件下，用鹵素水分測定儀測定3個釬劑樣品水分的精密度都和烘箱法(110℃,4h)沒有顯著差異.但在準確度方面，1號樣品在干燥溫度115，120 ℃，2，3號樣品在120 ℃的條件下，與烘箱法沒有顯著差異.在干燥溫度為120 ℃時，用鹵素水分測定儀法測定釬劑產(chǎn)品水分含量的精密度和準確度與烘箱法一致，可以代替烘箱法，從而實現(xiàn)對釬劑水分的在線跟蹤和智能化檢測.

鹵素水分測定儀；烘箱；釬劑；水分含量

目前，測量物質(zhì)水分含量最傳統(tǒng)的方法是烘箱法[1].烘箱法的特點是：以電阻絲發(fā)熱管為熱源，無篩選地通過加熱蒸失包含水分在內(nèi)的可揮發(fā)組分，實施測量.其熱源熱量以過流方式均勻分布于整個烘箱，烘箱各處的溫度波動不大，可同時測量幾十個樣品[1]；但檢測時間長(至少7 h)，不能實現(xiàn)在線檢測，工作效率低；稱量、烘干和計算工序不能實現(xiàn)一體化，對檢測人員的綜合技能和熟練程度要求較高[2].

氟鋁酸鉀釬劑在空氣中具有一定的吸潮性，在熔點560 ℃以下的揮發(fā)性物質(zhì)只有水.由于廣州市一年四季的濕度差別較大，導致釬劑的水分含量波動較大.為了有效控制其水分含量、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，必須準確檢測其水分含量.

隨著科技的發(fā)展，一種新型快速水分檢測儀器——鹵素水分測定儀面世，它集稱量、加熱、計算和顯示單元為一體，可與計算機、打印機相聯(lián)，實現(xiàn)自動智能化檢測.其檢測時間較短(5～30 min)，可實現(xiàn)在線跟蹤檢測.但是，一臺鹵素水分測定儀每次只能檢測一個樣品，如果要同時檢測幾十個樣品，工作效率反而不如烘箱法[3].

本文以釬劑作為樣品，分別用烘箱法和鹵素水分測定儀法檢測其水分含量，并將兩者檢測結果的精密度和準確度進行對比分析[4]，以確定鹵素水分測定儀能否替代烘箱進行檢測，從而實現(xiàn)檢測方法的轉型升級.

1 實驗部分

1.1 試樣與儀器

試樣：自產(chǎn)氟鋁酸鉀釬劑.

儀器：瑞士METTLER TOLEDO HE83鹵素水分測定儀；廣州上工熱工設備有限公司生產(chǎn)的FA101實驗室防腐烘箱；德國SARTORIUS AG BT224分析電子天平，以及配套的稱量瓶和干燥器.

1.2 實驗方法

鹵素水分測定儀和烘箱法的檢測原理一樣，都是通過加熱進行無篩選的水分含量測定，區(qū)別在于兩者的加熱方式不同，鹵素水分測定儀的熱源為環(huán)形鹵素燈，環(huán)形鹵素燈升溫迅速，可縮短檢測時間.

釬劑的水分與空氣的濕度密切相關，選擇一年中三種典型空氣濕度下生產(chǎn)的釬劑為3個待測樣品：1號樣品為干燥季節(jié)生產(chǎn)的釬劑，2號樣品為一般季節(jié)生產(chǎn)的釬劑，3號樣品為潮濕季節(jié)生產(chǎn)的釬劑.然后用烘箱法和鹵素水分測定儀法分別對3個樣品重復測定5次.

1.2.1 烘箱法

首先，將空稱量瓶在110 ℃下烘1 h，恒重，取出放在干燥器中冷卻0.5 h，稱重，記為m1.然后，稱4 g左右釬劑樣品置于空稱量瓶中，記為m2.將裝有樣品的稱量瓶放入溫度為110 ℃的烘箱中，打開瓶蓋，烘4 h，取出放在干燥器中冷卻0.5 h，稱重，記為m3.

(1)

1.2.2 鹵素水分測定儀法

影響鹵素水分測定儀測量的因素有：干燥溫度、干燥速度、干燥時間、樣品面積、樣品水分范圍和樣品量等[5].當樣品量、樣品面積、干燥速度、干燥時間一定時，樣品的水分含量就只和干燥溫度相關，干燥溫度可根據(jù)樣品的特性設定.在鹵素水分測定儀的操作規(guī)范中，干燥速度對應升溫程序，干燥時間對應關機模式.因此，通過設定鹵素水分測定儀的干燥溫度、升溫程序和關機模式，來檢測樣品的水分含量.

其檢測流程為：先測定樣品質(zhì)量，然后由內(nèi)置的鹵素干燥裝置和水分蒸發(fā)器快速加熱樣品，在干燥過程中，連續(xù)測定樣品質(zhì)量并顯示失去的水分，干燥結束后，直接顯示水分含量，即為最終檢測結果[6].

鹵素水分測定儀的干燥溫度和樣品的水分含量密切相關，樣品的水分含量越低，設定的干燥溫度就越低；水分含量越高，設定的干燥溫度就越高.這與鹵素水分測定儀的檢測時間短有關.

根據(jù)本試驗釬劑樣品的特性，確定分析測試流程為：先開機預熱15min，進行天平校準；然后選擇升溫程序為標準、關機模式為1mg/50s，分別設定干燥溫度為110，115，120 ℃，將4g樣品均勻分散置于托盤中，開始測量.測量結束后，屏幕顯示測量結果.

2 實驗結果與討論

2.1 兩種方法的溫度曲線

在相同室溫和樣品質(zhì)量的條件下，分別用烘箱法和鹵素水分測定儀法測定釬劑樣品的水分，記錄兩種方法的溫度變化曲線，結果如圖1所示.

圖1 烘箱法和鹵素水分測定儀法的溫度曲線 Fig.1 The temperature curve of oven drying method and halogen moisture detector

由圖1可知，鹵素水分測定儀的升溫速率很快，在30 s內(nèi)就從20 ℃升至設定溫度110 ℃，且升到設定溫度后，幾乎沒有明顯的溫度波動；而用烘箱從20 ℃升至設定溫度110 ℃，至少需10 min，升至設定溫度后，還需幾分鐘才能穩(wěn)定，最后溫度在(110±2)℃范圍內(nèi)波動.

用鹵素水分測定儀測量釬劑的水分時，樣品表面吸收了部分紅外線，通過分子傳導，使樣品全部受熱，從而實現(xiàn)快速加熱.環(huán)形鹵素燈的特殊結構設計，可使樣品加熱均勻、溫度波動不顯著.

2.2 兩種方法的水分含量檢測

分別用烘箱和鹵素水分測定儀(干燥溫度110，115，120℃)，對1,2,3號釬劑樣品的水分進行測定，并計算標準偏差和平均值，結果列于表1～3.

2.3 兩種方法檢測效果的分析

用F檢驗法分析烘箱法和鹵素水分測定儀法兩種方法的精密度是否存在顯著差異；若精密度不存在顯著差異，再用t檢驗法分析兩種方法的準確度是否存在顯著差異，以確定鹵素水分測定儀法是否可替代烘箱法，以及替代的條件.

表1 1號釬劑樣品的測定結果

表2 2號釬劑樣品的測定結果

表3 3號釬劑樣品的測定結果

2.3.1F檢驗

根據(jù)表1～3的標準偏差和平均值，計算F檢驗中的方差和F值，結果列于表4.

表4 F檢驗法結果

由表4可知，3個樣品的F值都比查表所得F0.05(4,4)小，表明鹵素水分測定儀法(110，115，120 ℃)與烘箱法(110 ℃，4h)在精密度方面沒有顯著性差異.

2.3.2t檢驗

兩種方法在精密度方面沒有顯著性差異，需進行t檢驗.根據(jù)表1～3的數(shù)據(jù)，計算t檢驗中的方差和t值，結果列于表5.

表5 t檢驗法結果

由表5可知，采用鹵素水分測定儀法測試時，1號樣品在110 ℃，以及2，3號樣品在110，115 ℃的條件下，其t值都比查表所得t0.05，8大，說明兩種方法產(chǎn)生顯著性差異.即采用鹵素水分測定儀法時，1號樣品在115，120 ℃，以及2，3號樣品在120 ℃條件下測試，不會與烘箱法產(chǎn)生顯著性差異.說明在此條件下，鹵素水分測定儀法可以代替烘箱法，測定釬劑中水分的含量.

采用鹵素水分測定儀法測定氟鋁酸鉀釬劑樣品的水分，若對3個樣品都取干燥溫度為120 ℃，其精密度和準確度都和烘箱法沒有顯著差異，鹵素水分測定儀法可以代替烘箱法.

3 結 論

(1)在升溫程序為標準，關機模式為1 mg/50s，干燥溫度為110，115，120 ℃的條件下，用鹵素水分測定儀測定3個釬劑樣品水分的精密度都和烘箱法(110℃,4h)沒有顯著差異.但在準確度方面，1號樣品在干燥溫度115，120 ℃，2，3號樣品在120 ℃的條件下，與烘箱法沒有顯著差異.從建立釬劑檢測標準統(tǒng)一性的角度出發(fā)，對3個釬劑樣品都取干燥溫度為120 ℃，其精密度和準確度都和烘箱法沒有顯著差異.

(2)對本單位生產(chǎn)的釬劑產(chǎn)品，在樣品量4 g左右、樣品均布在托盤、升溫程序為標準、關機模式為1 mg/50s、干燥溫度為120 ℃的條件下，可用鹵素水分測定儀代替烘箱法，測定釬劑的水分.這樣不僅實現(xiàn)了在線跟蹤和智能化檢測，而且還實現(xiàn)了檢測方法的轉型升級，可更好地為釬劑生產(chǎn)和品質(zhì)控制服務.

[1] 蘇祎.對烘干法水分分析原理的研究[J].中國計量，2009(12)：67-70.

[2] 徐振方，孟艷花，吳才章.基于微波+鹵素的智能快速水分測定儀[J].儀表技術與傳感器，2011(1)：27-29.

[3] 曹艷峰，陸丁偉，周章華.烘箱法和鹵素水分測定儀法方法比較[J].山西建筑，2013，39(21):134-135.

[4] 王繼燕，王煉翃，韓文業(yè).不同方法檢測氯含氫分析數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗[J].輕工科技，2009，25(5)：20-21.

[5] 涂玉娟，黃攀攀.鹵素快速水分測定儀對污泥含水率測定的適用性[J].凈水技術，2016(6)：67-70.

[6] 吳姝怡，梁毅.國外鹵素水分測定儀的最新動態(tài)觀察與探討[J].現(xiàn)代制造，2011(11)：45-48.

Feasibility study on determination of water content of flux by halogen moisture analyzer

HU Zeyu，LI Shijie，ZHU Huoqing，HUANG Yongda，LIU Hongjiang

GuangdongWeldingInstitute(China-UkraineE.O.PatonInstituteofWelding)，Guangzhou510650，China

Themoisturecontentofthefluxproductwasmeasuredatdifferenttemperaturesusingahalogenmoistureanalyzerandcomparedwiththeovenmethod.Theexperimentalresultsshowthattheprecisionofthethreefluxsamplesisdeterminedbythehalogenmoistureanalyzerundertheconditionthattheheatingrateis1mg/ 50sandthedryingtemperatureis110 ℃, 115 ℃and120 ℃.Therewasnosignificantdifferencewiththeovenmethod(110 ℃, 4h).However,intermsofaccuracy,no.1samplesatthedryingtemperatureof115 ℃,120 ℃,no.2and3samplesat120 ℃,andtheovenmethodwasnosignificantdifference.At120 ℃,themoisturecontentofthefluxproductisconsistentwiththatoftheovenmethod.Themethodcanbeusedtoreplacetheovenmethod,soastorealizetheon-linetrackingandintelligenceofthefluxdetection.

halogenmoisturedetector；ovendryingmethod；brazingflux；moisturecontent

2017-03-25

廣州市科技計劃項目(201704030113)

胡澤宇(1986-)，男，廣東海豐人，助理工程師，本科.

1673-9981(2017)02-0123-05

TG425.2

A