折光儀在測定水性介質(zhì)濃度上的應(yīng)用

1、折光儀在測定水性介質(zhì)濃度上的應(yīng)用北京華立精細化工公司 張克儉水中溶解進任何物質(zhì)，都會改變它的折光率，溶解的物質(zhì)越多，溶液的折光率改變也越大。根據(jù)溶液折光率溶質(zhì)濃度的變化規(guī)律，可以用折光儀簡便地測出水溶性淬火介質(zhì)的溶質(zhì)濃度。本文介紹的方法，可供從事熱處理的工人和技術(shù)人員在生產(chǎn)中應(yīng)用。一、手持式折光儀的選擇使用于生產(chǎn)現(xiàn)場的折光儀是手持式折光儀。手持式折光儀（以下簡稱折光儀）主要用于測定透光溶液的濃度與折光率。這種儀器結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，使用簡潔，精度也較高。圖1是福建泉州光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的一種手持式折光儀的外形結(jié)構(gòu)。上海光學(xué)儀器廠等單位也生產(chǎn)這種儀器。圖1 手持式折光儀的外形結(jié)構(gòu)這種折光儀的使用方法

2、：掀開蓋板（1），取試液數(shù)滴放在棱鏡（2）的鏡面上，合上蓋板（1）。然后將蓋板朝向明亮處，邊通過目鏡（7）觀察，邊轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)圈（6），直至視場分界線清晰可見。視場明暗分界線所示的讀數(shù)，即為試液折射率或濃度。折光儀視場上有兩排刻度，一排是折光率，另一排是伯利糖度數(shù)（BX）。測定淬火介質(zhì)濃度，通常采用其中的BX列刻度。選擇型號由所用折光儀的最大使用刻度數(shù)來定，可根據(jù)淬火液的品種和用途參考表1進行這項選擇。表1 折光儀型號選擇表用 途型號（即最大刻度數(shù)（BX）淬火用鹽水32型淬火用堿水32型PAG淬火液15型用折光儀測定水溶性淬火介質(zhì)濃度之前，須先用當?shù)刈詠硭ú皇钦麴s水）作為試液，把折光儀讀數(shù)調(diào)到零

3、點。這一步很重要，其理由后面要講到。二、單一溶質(zhì)溶液的濃度測定對于單一溶質(zhì)的水溶液，其折光儀讀數(shù)與該溶質(zhì)的濃度成正比。如果以字母N代表折光儀讀數(shù)，即溶液的折光率，以C（%）代表該溶液中溶質(zhì)的濃度百分比（重量），則二者之間存在以下關(guān)系：N=KC （1）其中，系數(shù)K的值決定于溶質(zhì)的種類。熱處理生產(chǎn)中幾種常用溶質(zhì)的K值見表2。C為重量百分比濃度。表2 常用幾種淬火介質(zhì)的K值溶 質(zhì)K 值相乘系數(shù)（）溶 質(zhì)K 值相乘系數(shù)（）NaCl1.10.91NaOH1.60.63NaNo30.71.43Na2CO31.50.67今禹8-20今禹8-600.402.5AQ251AQ364UCON E0.402.5UC

4、ON A0.52.0把這幾種介質(zhì)的濃度與其折光儀讀數(shù)的關(guān)系作在圖上，可得到圖2所示的一組直線。由于關(guān)系簡單，在生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以用折光儀測定單一溶質(zhì)溶液的濃度。比如，測定PAG淬火介質(zhì)的濃度以及鹽（NaCl）堿(NaOH)的濃度。表2中的相乘系數(shù)是K值的倒數(shù)，即。由式（1）得式（2）。將測得的折光儀讀數(shù)N乘上該溶質(zhì)的相乘系數(shù)，即得到所測溶液的濃度。C= N （2）圖2 折光儀讀數(shù)與不同溶液溶質(zhì)濃度的關(guān)系注意，式（2）只適用于新型配制的或比較清潔的溶液。經(jīng)過較長時期使用或已變臟、其中溶解了較多其它雜質(zhì)的溶液，則不能簡單地用式（2）計算濃度。三、液溫的影響及其修正法溶液的折光率不僅隨它的濃度變化，濃

5、度一定時，溶液的折光率還會隨液溫升降變化。這種變化的基本規(guī)律是：液溫升高，溶液的折光率會降低；液溫降低，溶液的折光率會增大。作為溶劑的水，本身也具有這種特性。大家知道，加熱水的時候，可以看到水內(nèi)有流動跡象。水是無色透明的液體，加熱中之所以能看見水內(nèi)部的相對流動，其原因就在不同溫度的水具有不同的折光率。PAG淬火介質(zhì)的水溶液也具有這種特性。濃度一定時，液溫變化對測定值有很大影響。注意：當使用前述手持式折光儀測量折光率時，“液溫”指的是夾在折光儀上蓋板和檢驗棱鏡之間那一薄層液體的溫度。通常也指的是試驗現(xiàn)場的氣溫。由于該夾層中的液體量極少，又被壓成了一薄層，實際測量中的液溫就變成了所用折光儀的溫度。

6、今禹8-20和今禹8-50淬火液的相乘系數(shù)是在氣溫30時確定的。當氣溫（即測試現(xiàn)場的氣溫）低于30時，測出的濃度會偏高；當氣溫高于30時，測出的濃度會偏低。氣溫偏離30越遠，上述偏差也越大。這種濃度測量值如果不注意修正，生產(chǎn)中就可能發(fā)生造成嚴重后果。冬天，氣溫低，濃度測量值偏高。如果此時誤認為淬火液濃度過高，補加過多的自來水，必然使淬火液的真實濃度偏低，加上淬火液液溫低，冷卻速度升高，在這樣的淬火液中淬火，就很容易引起淬裂。到了夏天，生產(chǎn)現(xiàn)場氣溫（即折光儀本身的溫度）高，濃度測量值會偏低。如果誤認為淬火液濃度偏低，而補加過量的PAG原液，就會使淬火液濃度過高，加上此時氣溫高，散熱慢，淬火液液溫

7、也偏高，淬火液的冷卻能力會明顯減小。在這種條件下淬火，則很容易發(fā)生硬度偏低、硬化深度不足等。綜上理由，當測量環(huán)境的氣溫明顯偏離30時，應(yīng)對測量值進行修正。修正方法很簡單：氣溫比30每低5，將測量值減1%作為實際濃度。氣溫比30每高5，將測值加1%，作為實際濃度值。舉例來說，當測量環(huán)境的氣溫為15時，如果測得今禹8-20水溶液濃度為14%，那么，該水溶液的實際濃度應(yīng)為：14-（）=11%又例，當測量環(huán)境的氣溫為42時，如測得今禹8-20淬火液的濃度為9.5%。此時，該淬火液的實際濃度為：9.5+（）=11.9%四、使用折光儀的其它注意事項1、 折光儀的零位調(diào)節(jié)方法折光儀的零位是可以調(diào)節(jié)的，只有調(diào)節(jié)好零位后再使用，才能獲得準確的結(jié)果。由于多數(shù)折光儀的零位調(diào)節(jié)螺絲比較松動，為確保測量準確，必須在每次測量濃度前用自來水校準好所用折的零位。校正好后，用細紙吸干蓋板和棱鏡面上的水跡，再用于測量淬火液濃度。調(diào)好零位后應(yīng)防止折光儀受到震動，亦不可采用摔動的辦法來去除上面的殘水，以免使調(diào)好的零位移動。 2、測試后用清潔的自來水沖洗蓋板和棱鏡面，把殘留在上面的淬火液充分清除干凈，再用細紙吸干殘水，保存?zhèn)溆?。如果上次測量時留在上面的淬火液沒有清洗干凈，讓其自