GB/T 45676-2025 增(zēng)材(cái)製造(zào) 金屬粉(fěn)末(mò)含(hán)水量(liáng)的(dí)測定 卡(qiǎ)爾費(fèi)休庫倫法

範(fàn)圍
本(běn)文件(jiàn)描述了用卡爾費休庫倫法測定增材(cái)製造(zào)用(yòng)金(jīn)屬粉(fěn)末中(zhōng)含(hán)水(shuǐ)量(liáng)的原(yuán)理，規定(dìng)了試劑(jì)，儀器(qì)，測試樣(yàng)本(běn)取樣，測試步驟及測(cè)試(shì)報告(gào) 。
本(běn)文件適(shì)用於增(zēng)材製造(zào)用金屬(shǔ)粉末的遊離水含量測(cè)定(dìng)，範(fàn)圍(wéi)為(wéi)0.0015%~5%(質量分(fēn)數)。其他增材製造(zào)用高(gāo)分子材料，陶瓷材料(liào)等(děng)非(fēi)金(jīn)屬(shǔ)粉末中遊(yóu)離(lí)水含量的(dí)測定(dìng)參(cān)照執(zhí)行(háng)。

原(yuán)理
存(cún)在於試樣中的遊離(lí)水(shuǐ)分(fēn)經卡(qiǎ)氏爐加熱(rè)汽(qì)化，以氮(dàn)氣(qì)為(wéi)載體吹(chuī)進(jìn)卡爾費(fèi)休(xiū)試劑(jì)陽極液中，陽極液裏的碘離子(zǐ)(I^-)開始電(diàn)解(jiě)而產生(shēng)碘(I₂)，碘(I₂)與水(shuǐ)進行(háng)定量(liáng)反應，根據電解消耗的(dí)電量(liáng)計(jì)算含水量，具(jù)體反應式見(jiàn)式(shì)(1)~式(3)。浸入溶液中的(dí)兩電(diàn)極有(yǒu)一電位差(chà)，當溶(róng)液中存在水(shuǐ)時，陰極(jí)極(jí)化(huà)反抗電流(liú)通過，由(yóu)陰極(jí)去極(jí)化伴隨著突然(rán)增(zēng)加的電流指示(shì)確定反(fǎn)應(yīng)終點 。
反應式(shì) :


試(shì)劑(jì)
卡爾費休(xiū)試(shì)劑(jì)
陽(yáng)極(jí)液 : 分析純或(huò)更高(gāo)級(jí)別(bié) 。
陰極液(yè) : 分(fēn)析(xī)純(chún)或(huò)更(gēng)高(gāo)級(jí)別 。
氮氣
純度(dù)不(bù)低於99.9%。
高氯(lǜ)酸(suān)鎂
分析純，用於填充(chōng)幹(gān)燥(zào)管以(yǐ)去(qù)除氮氣中(zhōng)水(shuǐ)分(fēn)，含水(shuǐ)量應低於(yú)5μg/g。
純水(shuǐ)
應符合 GB/T 6682 中三級水規(guī)格。
無水甲醇(chún)
分析純，水的(dí)質(zhì)量(liáng)分數應小(xiǎo)於0. 01%。
水-甲(jiǎ)醇(chún)標(biāo)準溶(róng)液
在幹(gān)燥(zào)的100mL容量(liáng)瓶中(zhōng)加(jiā)入(rù)50mL分(fēn)子篩(shāi)幹(gān)燥過(guò)的(dí)無(wú)水(shuǐ)甲(jiǎ)醇，用(yòng)微(wēi)量移液槍或移(yí)液管注入1mL純水於(yú)容量瓶中，用無水甲醇稀(xī)釋(shì)至相應刻度，混(hùn)匀，用(yòng)此溶液標定卡(qiǎ)爾(ěr)費休(xiū)試劑。1mL標準溶(róng)液含10mg水(shuǐ)。
注: 無水甲(jiǎ)醇分子(zǐ)篩幹燥(zào)方(fāng)法(fǎ)，每(měi)500mL甲(jiǎ)醇加(jiā)50g 5A分子(zǐ)篩，密(mì)閉(bì)放(fàng)置24h，取(qǔ)上層清(qīng)液(yè)。
二(èr)水鎢(wū)酸鈉(nà)，硫(liú)酸鉀混合(hé)物(K₂SO₄，Na₂WO₄·2H₂O)
分析(xī)純，使用(yòng)前(qián)應(yīng)放(fàng)置(zhì)在(zài)幹燥(zào)缸(gāng)中(zhōng)，常(cháng)溫(wēn)保存(cún)。
半水酒石酸(suān)鉀化合(hé)物(wù)(C₄H₄O₆K₂·1/2H₂O)
分析純，使(shǐ)用前應放(fàng)置在幹燥(zào)缸(gāng)中(zhōng)，常(cháng)溫保存。
二水(shuǐ)酒石酸鈉(Na₂C₄H₄O₆·2H₂O)
分析(xī)純(chún)，使(shǐ)用前應(yīng)放(fàng)置在幹(gān)燥缸中(zhōng)，常(cháng)溫(wēn)保存。

儀器
電子(zǐ)天平: 精(jīng)度0.1mg。
卡氏爐: 加熱(rè)溫度範(fàn)圍室溫~280℃，控溫(wēn)精度1℃。
卡(qiǎ)爾費(fèi)休水分(fēn)測(cè)定(dìng)儀: 配(pèi)有檢(jiǎn)測電極(jí)，陽極液槽，陰極(jí)液槽(cáo)。
微(wēi)量玻璃毛細管: 規(guī)格(gé)10μL或者(zhě)20μL，相對偏差±10%範(fàn)圍內。
鋁箔自(zì)封(fēng)袋: 標(biāo)簽容量100mL。
粉(fěn)末(mò)取(qǔ)樣器(qì): 不鏽鋼材質(zhì)，取(qǔ)樣端為(wéi)尖狀，能刺(cì)破鋁(lǚ)箔袋。
移液(yè)槍: 0μL~1000μL，精(jīng)度(dù)0.1μL。

測試樣(yàng)本取(qǔ)樣
應(yīng)在粉末開封後(hòu)立(lì)即(jí)分取(qǔ)測(cè)試樣(yàng)本50g~100g，並裝入鋁箔(bó)自封(fēng)袋中，排(pái)出鋁箔(bó)自(zì)封袋中(zhōng)的空(kōng)氣後(hòu)密(mì)封(fēng)。必要時熱塑(sù)密封(fēng)，常溫保(bǎo)存。已(yǐ)開(kāi)封的(dí)產品取表層粉(fěn)末。
粉末長時(shí)間(jiān)暴露在空氣中(zhōng)，其含水量(liáng)隨著環境濕度及(jí)暴露時(shí)間的(dí)變化而變(biàn)化，環(huán)境濕(shī)度(dù)和(hé)不同暴(bào)露(lòu)時(shí)間(jiān)對(duì)粉末含水量的影(yǐng)響(xiǎng)見(jiàn)附錄(lù)A。

測試(shì)步(bù)驟
測試環(huán)境(jìng)
測試環境(jìng)溫度為23℃±5℃，相對濕度(dù)小於50%。
儀器準備
根據(jù)水(shuǐ)分測定儀(yí)說明書的(dí)規(guī)定使用陽(yáng)極液和(hé)陰(yīn)極液，並分(fēn)別(bié)注(zhù)入(rù)陽(yáng)極槽(cáo)和陰極(jí)槽。打(dǎ)開(kāi)氮氣閥門並(bìng)導(dǎo)入(rù)經過幹(gān)燥的氮氣，使之(zhī)經(jīng)過(guò)卡氏(shì)爐隨即進(jìn)入反(fǎn)應(yīng)池；將樣品(pǐn)舟(zhōu)/瓶放(fàng)置在卡氏(shì)爐(lú)內加熱(rè)，加(jiā)熱(rè)溫度(dù)應(yīng)與試樣(yàng)測試(shì)溫度一致；啟動(dòng)卡爾費休(xiū)反應池去除(chú)管(guǎn)路(lù)內殘(cán)留(liú)水(shuǐ)分，當進(jìn)入(rù)反(fǎn)應池的水分小於(yú)0.01μg/min，即儀(yí)器(qì)準備(bèi)完(wán)成，或(huò)根據儀(yí)器電位的變(biàn)化(huà)率(shuài)來判斷(duàn)。
核查(chá)試驗(yàn)
概(gài)述
水(shuǐ)分測定儀每(měi)次開(kāi)機使用前(qián)需(xū)對(duì)設備(bèi)進行(háng)核查(chá)，核查方(fāng)法(fǎ)可選(xuǎn)用毛細(xì)管(guǎn)法或(huò)者(zhě)鹽加熱(rè)分解法(fǎ)。
毛細管(guǎn)法(fǎ)
用鑷子夾(jiā)住(zhù)毛細(xì)管(guǎn)的(dí)上部，將毛(máo)細(xì)管(guǎn)一端浸入水(shuǐ)-甲醇標準溶液(yè)中(zhōng)，浸入深(shēn)度不宜(yí)過深(shēn)，以避(bì)免毛(máo)細管(guǎn)外表麵有(yǒu)多(duō)餘(yú)的溶(róng)液。將毛細管(guǎn)放(fàng)入(rù)卡(qiǎ)氏(shì)爐中，並啟動測試程(chéng)序(xù)以(yǐ)測(cè)定(dìng)含水(shuǐ)量(liáng)。當(dāng)測(cè)定(dìng)值與(yǔ)理(lǐ)論值(zhí)偏差小(xiǎo)於10%時(shí)，核(hé)查(chá)通過。否(fǒu)則，應檢(jiǎn)測設備硬件，更(gēng)換(huàn)試(shì)劑和耗材(cái)，再(zài)次(cì)核(hé)查(chá)。
鹽(yán)加(jiā)熱分(fēn)解法(fǎ)
按表(biǎo)1推薦的鹽種(zhǒng)類(lèi)及(jí)表2推薦(jiàn)的用量進行取樣，並(bìng)將所取鹽放入(rù)卡氏爐中，按(àn)表1中不同鹽的結晶水(shuǐ)分(fēn)解溫度(dù)設(shè)定加熱(rè)溫(wēn)度後(hòu)啟動測試程序，測定鹽分解(jiě)釋放(fàng)的(dí)水(shuǐ)含量(liáng)。當(dāng)測定(dìng)值與理(lǐ)論值偏差(chà)小於(yú)10%時(shí)，核查(chá)通(tōng)過，否(fǒu)則，應檢測設備硬件，更(gēng)換試劑(jì)和耗材，再次(cì)核(hé)查。


加(jiā)熱(rè)溫度(dù)確定
由(yóu)於不同粉末具有(yǒu)的化(huà)學(xué)特性不(bù)同(tóng)，水分子(zǐ)與粉末表麵(miàn)的作用(yòng)機(jī)理也不同，應(yīng)根(gēn)據粉末類別選擇(zé)不(bù)同的(dí)烘幹溫度，既要(yào)最(zuì)大限(xiàn)度(dù)地(dì)蒸(zhēng)發(fā)水(shuǐ)分(fēn)，又(yòu)要避免試(shì)樣與環境(jìng)發(fā)生反應，分(fēn)解(jiě)而導(dǎo)致變(biàn)質。圖(tú)1為粉末(mò)烘幹(gān)溫度與(yǔ)水分(fēn)釋放(fàng)量的關(guān)係圖(tú)，所選烘(hōng)幹溫度應在(zài)圖中所(suǒ)示(2)~(3)範(fàn)圍內。對於(yú)無(wú)法(fǎ)蒸發所有自 由(yóu)水分(fēn)的(dí)某(mǒu)些(xiē)材料，推薦使用的加熱溫度為(wéi)135℃。
對(duì)於與(yǔ)粉(fěn)末表(biǎo)麵形成化(huà)學(xué)吸附的(dí)情況，烘幹(gān)溫度應大於100℃；對於與(yǔ)粉(fěn)末表(biǎo)麵反(fǎn)應生成(chéng)氧(yǎng)化物或氫(qīng)氧(yǎng)化(huà)物的情況，應評估其(qí)對測量(liáng)結果(guǒ)的(dí)影響(xiǎng)。


取(qǔ)樣量(liáng)選(xuǎn)擇(zé)
從測試樣本中稱(chēng)取1g試樣，並(bìng)按要(yào)求測(cè)定(dìng)試(shì)樣含水(shuǐ)量(liáng)的(dí)初測值，依據含水量(liáng)初測值和所(suǒ)使(shǐ)用的水(shuǐ)分(fēn)測定儀(yí)的精度和(hé)量(liáng)程確(què)定取樣量。表2為(wéi)不同(tóng)含(hán)水(shuǐ)量(liáng)對應的(dí)試樣(yàng)推(tuī)薦(jiàn)用(yòng)量(liáng)。
所取(qǔ)試(shì)樣應具有代表(biǎo)性，使用粉(fěn)末采(cǎi)樣器從(cóng)鋁箔自封袋(dài)側麵刺(cì)穿(chuān)，迅(xùn)速取(qǔ)出(chū)試樣並(bìng)稱(chēng)取采(cǎi)樣器(qì)和試樣質(zhì)量(liáng)(m₁)後，再(zài)立即(jí)將試樣(yàng)放入卡氏(shì)爐中加(jiā)熱測(cè)試(shì)，稱(chēng)取采(cǎi)樣(yàng)器質(zhì)量(liáng)(m₂)。取(qǔ)出測(cè)試(shì)試(shì)樣(yàng)後，鋁箔自封(fēng)袋(dài)立(lì)即用膠帶(dài)密(mì)封刺穿孔，防(fáng)止鋁箔(bó)自封袋(dài)中(zhōng)的(dí)粉末(mò)暴(bào)露在空(kōng)氣中。
測(cè)定
將(jiāng)試(shì)樣(yàng)裝(zhuāng)入樣(yàng)品舟(zhōu)/瓶中並(bìng)輸入(rù)試(shì)樣質量(liáng)後(hòu)開(kāi)始測試，根據(jù)反(fǎn)應池(chí)反應電(diàn)量變(biàn)化讀出對應的水分質(zhì)量(liáng)(m)，並(bìng)計算(suàn)試樣中含水(shuǐ)量。
每次測試(shì)完(wán)成應更(gēng)換樣品舟(zhōu)/瓶，並(bìng)重新(xīn)扣除(chú)管(guǎn)路內殘留的水(shuǐ)分(fēn)後(hòu)進(jìn)行下一個(gè)試(shì)樣(yàng)的測試。使(shǐ)用樣品瓶測試時應測試空瓶中(zhōng)的含水量(liáng)，並在試樣結果中扣除該空白值(zhí)。
重(zhòng)復測(cè)量3次，若測試結(jié)果(guǒ)標準偏差小(xiǎo)於(yú)10%，取(qǔ)3次測試(shì)結果(guǒ)平均(jūn)值；若(ruò)標準偏差大於(yú)10%，加(jiā)測(cè)2次，取5次測(cè)試結果(guǒ)平(píng)均值。
結(jié)果(guǒ)計算和表(biǎo)示(shì)
按式(4)計算試(shì)樣(yàng)含(hán)水量(質(zhì)量(liáng)分數)ω，其(qí)數(shù)值以%表示:

式中(zhōng):
m ——儀器(qì)測得水(shuǐ)的質量，單位(wèi)為克(g)；
m₁——采樣器(qì)與(yǔ)試樣的質(zhì)量，單(dān)位為 克(kè)(g)；
m₂——采樣(yàng)器的質(zhì)量(liáng)，單位為(wéi)克(kè)(g)。