Способ определения газов в металлах и металлических сплавах

(5)4 ТЕТ СССРИ ОТИРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т, ,13фЯЩ 1 Р:фА(56) Вассерман А,М., Кунин Л.Л., Суровой 0.Н, Определение газов в металлах, И., Наука, 1976, с. 15"16,Авторское свидетельство СССР У 102939, кл. 0 01 И 27/46 1983.: (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В ЖТАЛЛАХ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВАХ, заключающнйся в том, что производят восстановительное плавление анализируемого образца в расплаве-растворителе с использованием электрохимической ячейки иэ твердого электролита с(71) Ордена Ленина институт геохимии.и аналитической химии им. В.И.Верионной проводимостью по определяемомугазу, которая содержит внеаний ивнутренний электроды, пропускаютэлектрический ток через электрохимическую ячейку и по величине заряда,необходимого для восстановления газа, судят о его количестве в образце,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью поввпвения точности раздельногоопределения газов на поверхности игазов, находящихся в обьеме образца,в качестве расплава-растворителя используют расплав, состоящий из днухслоев, один иэ которых представляет,собой жидкий металл, а другой - расплав щелочно-галоидной соли, причемэлектрохимнческую ячейку заполняютрасплавом-растворителем так, чтоверхний торец вневнего электрода расположен между верхней границей верхнего. слоя и границей раздела слоев.11Изобретение относится к областианалитической химии и технической физики и может применяться во многихобластях науки и техники, например.металлургии, производстве материаловдля ядерной энергетики и электроники,в физико-химических исследованиях ваналитической практике для раздельного определения поверхностно-сорбированного и содержащегося в объемеобразца газа,Целью изобретения является повышение точности раздельного определения газов на поверхности и газов,находящихся в объеме образца,На чертеже схематически изобра"жено устройство для .реализации предложенного способа.Устройство состоит из электрохимической ячейки 1 из твердого электролита, выполняющей одновременно рольрабочей камеры, и тигля для помещениярасплава-растворителя. Твердоэлектролитная ячейкагерметично закрытакрышкой 2, в которой имеются патрубки3 и 4 для входа и выхода защитногогаза соответственно. Патрубок 4 соединен со шлюзом 5 для сброса образцов 6 в расплав-растворитель. В крыш,ке 2 расположена также алундовая трубка 7 с двумя каналами для токоотвода8 от внутреннего электрода и для вала 9 мешалки 10, На наружной поверхности ячейки 1 нанесен внешний платиновый электрод 11, к которому спомощью пружины 12 плотно прижат то"коотвод 13. Внутри токоотвода 13имеется канал, в котором размещенатермопара 14, Ячейка 1 расположенавнутри печи сопротивления, состоящейиз керамического цилиндра 15 с проволочной спиралью 16, теплоизолятора1 и кожуха 18. Токоотводы 8 и 13подсоединены к регистрирующему устройству, состоящему из соединенныхпоследовательно ключа 19, источника20 постоянного напряжения и измерителя 21 тока,. Кроме того, устройство содержит баллон 22 с защитным газом, подсоединенный к блоку 23 очистки атмосферы от анализируемого газа,и блок 24 контроля газовой фазы, последовательно соединенные газовымикоммуникациями с рабочей ячейкой 1,Расплав-растворитель состоит издвух слоев 25 и 26, где слой 25 -щелочно-галоидная соль и слой 26 -металл, Электрод 11 расположен так,90722 2что его длина превышает толщину сло26 металла в двухслойном расплаве,но меньше толщины обоих слоев 25, 26.При этом граница 27 раздела слоев25, 26 расплава проектируется наэлектрод 11, а верхний край электрода 11 находится в области расположения слоя 25 соли. Последнее способствует тому,что анализируемый газ1 д (его поверхностно-сорбированная доля)выводится через слой 25 соли, а нечерез слой 26 металла. Устройствосодержит также терморегулятор 28 имешалку 1 О с мотором 29.5 Устройство работает следующим образом,В ячейку 1 помещают компонентырасплава растворителя и закрывают еекрышкой 2; защитный газ, например20 аргон, поступает из баллона 22 черезблок 23 очистки от определяемого газа и патрубок 3 в ячейку, промываетее внутренний объем и через патрубок4, шлюз 5 для сброса образцов б и25 блок 24 контроля газовой фазы (например измеритель парциального давления газа) выбрасывается в атмосферу, После полной промывки ячейки 1включается печь сопротивления, кото 30 рая нагревает ячейкудо требуемойтемпературы, Постоянная температурарабочей камеры поддерживается с помощью термопары 14 и терморегулятора 28.35 Через электрохимическую ячейку 1пропускают электрический ток. За счетэтого тока определяемый газ, находящийся в расплаве растворителя, выводится в атмосферу, т.е. расплав-раст 40 воритель очищается от определяемогогаза. По достижении электрическимтоком установившегося значения устройство готово к работе.Ток, текущий через ячейку, дости 5 гает своего. фонового значения. Послеэтого производят сбрасывание анализируемого образца в расплав через шлюз5. При падении образца в момент времени С в слое соли происходит де 0 сорбция поверхностно-сорбированногогаза в расплав соли и выведение этого газа через твердый электролитячейки. За время падения до моментавремени С в расплаве соли практи 55 чески весь поверхностно-сорбированный газ успевает перейти в расплавсоли и большей частью быть выведенным из расплава соли через ту часть3 119072 электрода 11, которая находится на-, против области. твердоэлектролитной ячейки, контактирующей с расплавом соли. Это приводит к резкому увеличению тока, текущего через твердоэлектролитную ячейку. По мере выведения из расплава поверхностно-сорбированного газа ток через ячейку начинает падать и к моменту попадания образца в слой металла аналити- Ю ческий сигнал (зависимость тока, те-. кущего через ячейку от времени) успевает сформироваться, В расплаве металла. происходит растворение вместе с образцом и содержащегося в нем 15 газа. Спустя некоторое время (время порядка величины времени запаздывания 8,через диФфузионный слой на границе раздела расплав металлатвердоэлектролитная ячейка) через 20 область твердоэлектролитной ячейки, контактирующую с расплавом металла, начнет выходить газ, содержащийся в объеме образца, Это приведет к наложению на сформировавшийся аналитический сигнал от поверхностно-сорбированного газа сигнала от газа, содержавшегося в объеме образца.По мере выведения газа из расплава ток, текущий через ячейку, достигает свое- ЗО го фонового значения. Разлагая зарегистрированный аналитический сиг 2 4нал на два сигнала: от поверхностн- сорбированного газа и от газа, содержащегося в объеме образца, по закону Фарадея определяют искомые содержания газов в образце.Количество анализируемого газа определяют по формулефа 1 (с)йе,где первое слагаемое описывает вкладповерхностно-сорбированного газа, авторое слагаемое - вклад газа, содержащегося в объеме образца;А - атомный вес переносимого черезячейку иона, для кислорода,например, А=16;Р - число Фарадея;М - масса анализируемого образца,г;и - заряд иона;(е)- зависимость тока от времени 2сигнал от содержащегося в объеме образца газа.Более точное разделение проводят в .логарифмических координатах - логарифм тока от времени..Па Коррек ехред Н.Г енко ктор П.Горькова 3 о аказ иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 77 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РауПодлкомитета СССРи открытийская наб д, 4