CN1746656A

CN1746656A - 一种流动比色池

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Publication number: CN1746656A
Application number: CN 200410050383
Authority: CN
Inventors: 张爱荔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-15

Abstract

一种流动比色池，其特征在于：所述比色池的基体用钛合金材料制作，钛合金中含有下述合金元素：A10.3～7.0％重量；Nb、Mo之一种或两种0.3～4.0％重量。本发明流动比色池耐腐蚀性好，内腔表面无气孔，光洁度高，从而保证了仪器的测量数据重复性好，稳定性高。

Description

一种流动比色池

技术领域：

本发明涉及光谱分析用仪器，特别提供了一种由钛合金材料制作的用来盛装参比液和样品液的流动比色池。

背景技术：

流动比色池(又名：吸收池、样品池)用来装参比液和样品液，然后在光谱分析仪器上，对物质进行分析。适用范围广阔，可用于化工、医疗、环保和电厂、水厂、石油等行业。流动比色池的透光部分，根据光源不同，多年来一直选择石英玻璃或光学玻璃，而比色池芯(基体)材料随仪器对精度和环境的要求提高不断变化。比色池芯(基体)材料最初采用陶瓷与金属陶瓷，但陶瓷成型采用烧结工艺，比色池内腔表面残留烧结后的气孔、缝隙，或型材残余突起，这些缺陷严重影响液体流动平稳性，容易产生气泡，降低仪器检测结果重复性和稳定性。后来又引入金属芯，目前被广泛使用的是铝合金和不锈钢金属芯，铝合金具有很好的加工型，但铝合金耐蚀性差，表面需要阳极化处理才能使用，状态不稳定，有腐蚀隐患；不锈钢虽然不需要阳极化处理，但容易粘结微生物，耐腐蚀性也不如陶瓷，而且加工困难。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种钛合金流动比色池，其耐腐蚀性好，内腔表面无气孔，光洁度高，从而保证了仪器的测量数据重复性好，稳定性高。

本发明具体提供了一种流动比色池，其特征在于：所述比色池的基体用钛合金材料制作，钛合金中含有下述合金元素：

Al 0.3～7.0％重量；

Nb、Mo之一种或两种 0.3～4.0％重量。

本发明流动比色池所用钛合金中还可以含有Pd 0.05～0.5％重量、Sn0.1～6.0％重量、和/或Zr 0.1～4.0％重量。

为保证具有较好的表面光洁度，本发明流动比色池的优选的成份是：

Al 0.3～1.0％重量；

Nb 0.5～2.5％重量；

Mo 0.2～1.5％重量。

为保证具有良好的易加工性，和耐强腐蚀性，本发明流动比色池的优选成份是：

Al 6.0～7.0％重量；

Nb 0.6～1.5％重量；

Mo 0.4～2.5％重量；

Pd 0.1～0.5重量％；

Sn 3.5～6.0％重量％；

Zr 2.0～4.0％重量。

为保证具有良好的综合性能，本发明流动比色池的优选成份是：

Al 2.0～4.0％重量；

Nb 0.5～1.0％重量；

Mo 0.4～0.8％重量；

Pd 0.1～0.2重量％；

Sn 1.0～2.5％重量％；

Zr 1.0～2.0％重量。

钛合金是优异的航空、航天材料、也广泛用于石油、化工、海洋等行业，目前还是医学、生物的热门材料，因此比色池芯(基体)材料选用钛合金是科学合理，有发展前景的。以我国现有条件为出发点，通过对成分进行深入分析，研制生产工艺可行，各方面性能大幅度提高，具有独立知识产权的钛合金流动比色池，是经济、有实际意义的。

与现有钛合金技术相区别的是，为了提高钛合金耐腐蚀性，抗拉强度，本发明从合金化角度进行设计，提供了一种强度与耐腐蚀性可调整，组织均匀致密，加工性好的钛合金。具体地讲，为了使钛合金达到相应的室温力学性能、耐腐蚀性、生物相容性、耐候性、加工型的匹配，在合金设计时，是从下述几个方面考虑的。

Al是高温钛合金设计中必不可少的一种合金元素，类似于钢铁中的碳，几乎出现在所有的合金牌号中。Al含量在固溶极限范围内，能起到固溶强化作用，使合金的强度大幅度提高，但会降低耐腐蚀性能。

β相在耐热钛合金中起到调整合金工艺塑性，提高综合力学性能的作用。Nb、Mo都是β稳定元素，Nb在两相中都有一定的溶解度，稳定β相的能力较弱，一般选择与其它β稳定元素合用；Mo具有很强的稳定β相能力，两种元素均有较强的耐腐蚀能力。根据具体情况选择Nb、Mo、元素之一种或两种使用。

pd元素是非常有效的耐腐蚀元素，但价格昂贵，一般加入量很少。Sn与Zr是中性强化剂，二者能够有效改善热加工工艺塑性，耐腐蚀性能也会有所降低。

由于流动比色池用钛合金致密度的重要性，均匀的晶粒度，一致的显微组织是起码的要求。通过β相变点以上30℃，短时间(小于30分钟)热处理能够获得均匀细小的等轴β组织，在保证具有一定抗拉强度的同时，具有均匀的组织和成分均匀性。

设计的钛合金及其热工艺，具备了耐腐蚀性、成分与组织均匀性、材料致密性，但孔、槽内表面的光洁度须通过其它工艺来保证。实际上，正常机械方法对这些窄小，弯曲的内腔也无能为力。通过研究发现，电解抛光是一种理想的方法，只要电解液接触的地方，都能达到抛光效果。实验表明，以高氯酸、冰乙酸、销酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例制备抛光液，反应电压为30V，不锈钢或钛合金作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在30℃～50℃之间，抛光时间在1～5分钟的工艺顺序抛光后，整体效果较好，孔和凹槽部位同时抛光，操作也很方便。不足之处是随着反应的进行，所产生的NO₂气体，对人体不利。

具体实施方式：

实施例1

合金选择Al元素，重量含量为0.6％；Nb元素为2.0％；Mo元素为0.4％。机械加工出钛合金流动比色池，再在β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷进行热处理，所制备出的钛合金流动比色池表面光洁，满足使用要求，但耐蚀性较差。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.6％，重复性：＜0.008Abs；CV＜0.4％；稳定性：＜0.006Abs/H。

实施例2

合金选择Al元素，重量含量为0.2％；Nb元素为1.0％；Mo元素为1.2％。再在β相变点以上30℃，保温25分钟，水冷进行热处理，机械加工出钛合金流动比色池，所制各出的钛合金流动比色池表面光洁，满足使用要求，但耐蚀性较差。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.5％，重复性：＜0.005Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.008Abs/H。

实施例3

合金选择Al元素，重量含量为4.0％；Nb元素为2.0％；再在β相变点以上25℃，保温20分钟，水冷进行热处理。机械加工出钛合金流动比色池，表面光洁较差，为此需电解抛光，电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，不锈钢作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在30℃～40℃之间，抛光时间在1～3分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.6％，重复性：＜0.007Abs；CV＜0.4％；稳定性：＜0.006Abs/H。

实施例4

合金选择Al元素，重量含量为4.0％；Mo元素为0.4％。采用β相变点以上20℃，保温25分钟，水冷的热处理工艺路线。机械加工出钛合金流动比色池，表面光洁较差，为此需电解抛光，电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，不锈钢作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在30℃～40℃之间，抛光时间在3～5分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.56％，重复性：＜0.006Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.006Abs/H。

实施例5

合金选择Al元素，重量含量为6.0％；Pa元素为0.3％；Nb元素为1.0％；Mo元素为0.4％。β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷的热处理工艺路线。机械加工出钛合金流动比色池，表面光洁较差，为此需电解抛光，电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，纯钛作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在30℃～40℃之间，抛光时间在1～4分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.3％，重复性：＜0.005Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.005Abs/H。

实施例6

合金选择Al元素，重量含量为4.0％；Sn元素为2.0％；Pa元素为0.3％；Nb元素为1.0％；Mo元素为0.4％。采用β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷的热处理工艺路线。机械加工出钛合金流动比色池，表面光洁较差，为此需电解抛光，电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，纯钛作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在30℃～45℃之间，抛光时间在2～4分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.3％，重复性：＜0.003Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.003Abs/H。

实施例7

合金选择Al元素，重量含量为4.0％；Sn元素为2.0％；Pa元素为0.3％；Nb元素为2.0％；Mo元素为0.4％。β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷的热处理工艺路线。电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，纯钛作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在35℃～40℃之间，抛光时间在1～2分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.5％，重复性：＜0.004Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.004Abs/H。

实施例7

合金选择Al元素，重量含量为3.0％；Sn元素为2.0％；Pa元素为0.3％；Nb元素为1.5％；Mo元素为0.4％。β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷的热处理工艺路线。机械加工出钛合金流动比色池，表面光洁较差，为此需电解抛光，电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，不锈钢作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在30℃～35℃之间，抛光时间在2～5分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.4％，重复性：＜0.005Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.004Abs/H。

实施例8

合金选择Al元素，重量含量为7.0％；Sn元素为2.0％；Zr元素为3.0％；Pa元素为0.3％；Nb元素为0.6.0％；Mo元素为0.4％。β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷的热处理工艺路线。电解抛光以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，纯钛作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在25℃～40℃之间，抛光时间在2～4分钟。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.4％，重复性：＜0.005Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.003Abs/H。

实施例9

合金选择Al元素，重量含量为3.0％；Sn元素为2.0％；Zr元素为1.0％；Pa元素为0.1％；Nb元素为1.0.0％；Mo元素为0.4％。采用β相变点以上20℃，保温25分钟，水冷的热处理工艺路线。机械加工出钛合金流动比色池，所制备出的钛合金流动比色池表面光洁，满足使用要求，且具有良好的耐蚀性。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.4％，重复性：＜0.005Abs；CV＜0.25％；稳定性：＜0.005Abs/H。

实施例10

合金选择Al元素，重量含量为2.0％；Sn元素为1.0％；Zr元素为2.0％；Pa元素为0.1％；Nb元素为1.0.0％；Mo元素为0.8％。采用β相变点以上20℃，保温20分钟，水冷的热处理工艺路线。机械加工出钛合金流动比色池，所制备出的钛合金流动比色池表面光洁，满足使用要求，且具有良好的耐蚀性。使用该比色池的生化仪，交叉污染：≤0.4％，重复性：＜0.004Abs；CV＜0.3％；稳定性：＜0.005Abs/H。

实施例11

合金选择Al元素，重量含量为2.0％；Zr元素为1.0％；Pa元素为0.2％；Mo元素为0.4％。采用β相变点以上25℃，保温25分钟，空冷的热处理工艺路线。机械加工出血红蛋白仪用钛合金微量流动比色池，以高氯酸、冰乙酸、硝酸、氢氟酸按50∶100∶30∶5的比例为抛光液，反应电压为30V，不锈钢作阴极，整个实验用水浴加热，温度控制在40℃～50℃之间，抛光时间在1～3分钟。使用该钛合金的血红蛋白仪液体流动性好，无气泡，数据重复性佳。

Claims

1、一种流动比色池，其特征在于：所述比色池的基体用钛合金材料制作，钛合金中含有下述合金元素：

Al 0.3～7.0％重量；

Nb、Mo之一种或两种 0.3～4.0％重量。

2、按照权利要求1所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中含有Pd 0.05～0.5重量％。

3、按照权利要求1或2所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中含有Sn 0.1～6.0％重量。

4、按照权利要求1或2所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中含有Zr 0.1～4.0％重量。

5、按照权利要求3所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中含有Zr 0.1～4.0％重量。

6、按照权利要求1所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中

Al 0.3～1.0％重量；

Nb 0.5～2.5％重量；

Mo 0.2～1.5％重量。

7、按照权利要求5所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中

Al 6.0～7.0％重量；

Nb 0.6～1.5％重量；

Mo 0.4～2.5％重量；

Pd 0.1～0.5％重量；

Sn 3.5～6.0％重量％；

Zr 2.0～4.0％重量。

8、按照权利要求5所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金中

Al 2.0～4.0％重量；

Nb 0.5～1.0％重量；

Mo 0.4～0.8％重量；

Pd 0.1～0.2％重量；

Sn 1.0～2.5％重量％；

Zr 1.0～2.0％重量。

9、按照权利要求1所述流动比色池，其特征在于：所用钛合金经过β相变点至β相变点以上30℃，小于30分钟的热处理。

10、按照权利要求9所述流动比色池，其特征在于：所述经热处理的钛合金加工成比色池的基体后，经过电解抛光处理，抛光液比例为高氯酸∶冰乙酸∶销酸∶氢氟酸＝50∶100∶30∶5，反应电压为30V，不锈钢或钛合金作阴极，温度控制在30℃～50℃之间，抛光时间在1～5分钟。