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Verfahren zur Ausbringung des Sauerstoffs aus Zatallproben, zwecks
Gasanalyse.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbringung des Sauerstoffs
aus Metallproben, zwecks Gasanalyse, wobei die Probe in einem Graphittiegel unter
Vakuum unter Anwendung eines im wesentlichen aus einer Cu-Schmelze bestehenden Bades
erschmolzen wird. Bekanntlich wird hierbei der in der Probe in Form von Oxydeinschlüssen
oder gelöst vorliegende Sauerstoff infolge Reaktion mit dem von der Tiegelwand herrührenden
Kohlenstoff in Form von Kohlenoxyden abgegeben, die aus der Schmelze austreten,
gesammelt werden, worauf durch bekannte Methoden z. B. durch Messung der Infrarotabsorption
des von der Probe abgegebenen Gases der Sauerstoffgehalt der Probe bestimmt werden
kann.
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Der Vorteil der Anwendung eines Kupferbades besteht im Vergleich zu
den bisher meist verwendeten Bädern aus Metallen der Wisengruppe darin, dass die
Schmelze durch Ausscheidung von Garschaumgraphit nicht zäh wird und den Graphittiegel
nicht benetzt, so dass sie nach erfolgter Extraktion sehr leicht und vollständig
aus diesem entfernt werden kann un jede folgende Probe chne Tiegelwechsel und chne
mit dem Rückstand vorgangegangener Schmelzen in Berührung zu kommen, analysiert
werden kann.
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Der bisher in Kauf genommene Machteil von Kupferbädern besteht darin,
dass die Extraktion des Sauerstoffs in Form von Co oder CO2 entweder unvollständig
ist (wie z.B. bei Bisen- undChrompro ben) oder sehr langsam erfolgt. Die Erfindung
hat sich zum Ziel gesetzt, diesen bekannten Nachteil zu beheben, chne die mit Kupferbädern
verbundenen Vorteile aufgeben zu müssen.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als
Badmetall eine Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Fickelgehalt bis zu 7 Gewichtsprozent
verwendet wird.
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Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt wird nachfolgend
an tiand eini er Beispiele naher erläutert. Die nachstehende Tabelle 1 gibt in der
1.Spalte das im Beispielsfalle untersuchte Probemetall, wobei jeweils sine Menge
von 0,5 bis 1 g verwendet wurde. Die 2.Spalte der Tabelle zeigt, welche Zeit erforderlich
war, um nach konventioneller art bei Anwendung einer reinen Kupferschmelze (5g)
als Bad 90% des aus der probe bei fortgesetzter Lxtraktion extrahierbaren Sauerstoffs
auszubringen (9/10-Wertszeit). Die 3.Spalte zeigt für dieselben Probenmetalle und
für dieselbe Probenmenge die wesentlich kürzeren 9/10-Wertszeiten an, die erreicht
werden, wenn erfindungsgemäss anstelle einer reinen Kupferachielse ein Kupfer-Nickel-Bad
angewendet wird. Man ersicht aus dr Gegenüberstellung, dass wesentliche Verkürzungen
der praktischen Extraktionszeiten
erreicht werden können.
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Tabelle 1 9/10-Wertzeiten der Entgasung verschiedener Metalle untr
Verwendung von Bädern aus Kupfer und Kupfer-Nickel-(90/10) Legierungen.
| Probe Cu-Vorschmelze Cu-Ni-Vorschmelze |
| (0,5 - 1g) (5 g) (5 g) |
| Sn 4,8 min 1,6 min |
| Bi 4,1 min 2,3 min |
| Ge 1,1 min 0,7 min |
| Fe > 10 min 1,1 min |
| Cr > 10 min 0,7 min |
Besonders bei Probenmetallen dic keine hohe Affinität zu Sauerstoff aufweisen, wie
z.B. Kupfer und Silber tritt manchmal der Sonderfall auf, dass neben CO auch ein
grösserer Teil des Sauerstoffs in Form von CO2 abgegeben wird. Da. die meisten Gasanalysatoren,
die heute für die Sauerstoffbestimmung von Metallen verwendet werden, (z.B. Infrarotanalysatoren,
Gaschromatographen und Coulometer), den an das CO2 gebundenen Sauerstoff nicht oder
nur unvollständig erfassen, würde in diesem Fall der CO2-Anteil der Analyse verloren
gehen und man würde Minderbefunde an Sauerstoff erhalten. Nach einer besonderen
Ausführungsart des Verfahren: nach der Erfindung kann man in jedem Falle eine praktisch
vollständige Sauerstoffabgabe in Form von CO erreichen, wenn man dem
Kupfernickelbad
noch eine geringe Menge Chrom (bis zu 3 Gewichteprozenten) zusetzt. Die Erfindung
bringt also den weiteren Vorteilt dass die üblichen Analysengeräte, die auf CO2
nicht ansprechen, stets verwendet werden können.
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Zwei Beispiele dieser Art erläutert die Tabelle 2. Die Tabelle 2 zeigt
in der Zeile 1 zunächst die allein auf Grund der CV-hbgabe ermittelten Sauerstoffgehalte
und 9/10-Vertzeiten einer Kupfer - und einer Silberprobe bei Verwendung eines Bades
aus reinem Kupfer. Die Zeile 2 gibt sodann die Ergebnisse im Falle der Anwendung
eines gemäss Erfindung kupfer und Nickel enthaltenden Bades.Es zeigt sich, dass
ein Fortschritt dehingehend erzielt wurde, dass die 9/10-Wertzeit für die Ausbringung
des @auerstoffs auf fast ein Viertel verkürzt wurde, jedoch fällt hierbei ein grösserer
Teil desselben als CO2 an, welches mit besonderen bekennten Nachweismethoden erfasst
werden könnte. Minfacher ist es als Badmetall eine ausser Cu und Ni ein weiteres
MetalL, welches gegenüber Sauerstoff eine höhere Affinitkt als das J'robenmetall
aufweist, enthaltende Schmelze zu verwenden.Bewährt hat sich, dem Bad z.U. bis zu
3 Gewichtsprozenten Chrom zuzusetzen. @an erhält dann bei gleich kurzen 9/10-Wertzeiten
von 0,4 min (wie die Zeile 4 der Tab. 2 zeigt) den gesamten in der Probe enthaltenen
Sauerstoff in Form von Co. Zum Vergleich sind in Zeile 3 der Tabelle 2 noch die
Ergebnisse an denselben Proben fUr den Fall angegeben, dass man ein Bad verwenden
würde, das nur Cu und Chrom enthält.
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Es lässt sich ersehen, dss der Zusatz von Chrom nur in Verbindung
mit einem Kupfer und Nickel enthaltenden Bad im Sinne der der Brfindung gestellten
Aufgabe wirksam ist. Chromzusstz zu einem Kupferbad allein bewirkt sogar eine Verlängerung
der Extraktionszeiten und eine unvollständige Extraktion, so dass dann ein niedrigerer
Sauerstoffgehalt der Probe vorgetäuscht wUrde (z.B. 514 ppm einer Kupferprobe gegenüber
dem richtigen Wert von 765 ppm).
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T a b e 1 1 e 2a Analysenergebnisse und 9/10-Wertzeiten von Kupfer-
und Silberproben bei Verwendung verschiedener Bäder.
| Kupfer Proben |
| Badmetall |
| Aus CO-Abgabe be- |
| stimmter O2-Gehalt 9/10-Wertzeit |
| Reines Kupfer 649 ppm 1,5 min |
| Kupfer - Nickel(90/10) 624 ppm 0,4 min |
| Kupfer - Chrom (98/2 ) 514 ppm 2,0 min |
| Kupfer - Nickel - Chrom |
| (88/10/2) 765 ppm 0,4 min |
T a b e l l e 2b
| Silber Proben |
| Badmetall |
| Aus Co-Abgabe be- |
| stimmtr O2-Gehalt 9/10-Wertzeit |
| Reines Kupfer 211 ppm 3,0 min |
| Kupfer - Nickel(90/10) |
| Kupfer - Chrom (98/2) |
| Kupfer - Nickel - Chrom |
| (88/10/2) 248 ppm 0,4 min |