CNS 14893-2005 General rules for determination of oxygen in metallic materials《金属材料中氧定量法通则》.pdf

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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 77.040.30 G228014893經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 94 年 2 月 5 日 年月日 (共 61 頁 )金屬材料中氧定量法通則 General rules for determination of oxygen in metallic materials 1. 適用範圍：本標準規定金屬材料中氧定量方法之一般事項。 2. 定量方法之種類：定量方法分為下列 2 種。 (1) 於真空中或惰性氣體中，將金屬試樣投入石墨坩堝，加熱熔融，以一氧化碳之形態將試樣中之

2、氧抽出實施定量之方法；在本方法，金屬氧化物與碳反應而生成一氧化碳，如下式。 MxO+C=xM+CO 此時，抽出氣體中多半會有氮、氫、甲烷等存在，故自此等氣體將一氧化碳分離定量，算出氧量。通常依下列方法實施。 (1.1) 真空熔融時 (a) 定容測壓法：使自試樣抽出之氣體，以低壓之狀態循環於裝置內，將一氧化碳、氫等氧化後，吸收於吸收劑，或使用冷卻阱凝縮分離，自其前後之壓力差算出氧量。 (b) 氣體容量法：在常壓下將自試樣抽出之氣體捕集後，以微量氣體分析裝置定量一氧化碳，算出氧量。 (c) 紅外線吸收法：將自試樣抽出之氣體送至紅外線吸收槽，測定紅外線吸收量變化，算出氧量。 (1.2) 惰性氣體熔融

3、時 (a) 電量法：以氧化劑將自試樣放出之氣體氧化，並導入弱鹼性過氯酸鋇溶液中，將吸收二氧化碳所引起之氫離子濃度增加量，以電解予以中和，自其電量算出氧量。 (b) 導電率法：以氧化劑將自試樣放出之氣體氧化，並導入一定量之鹼溶液中，測定吸收二氧化碳所產生之溶液導電率變化，算出氧量。 (c) 氣相層析法：以氧化劑將自試樣放出之氣體氧化，一旦捕集於吸附捕集管後，將其吸附氣體加熱脫附並經由分離管導入熱導偵檢器，測定二氧化碳之熱導度變化，算出氧量。 (2) 於氫氣流中將金屬加熱或加熱熔融，以水之形態將氧抽出實施定量之方法：在本方法，金屬氧化物，如下式所示，與氫反應而生成水。 MxO+H2=xM+H2O

4、此時，以吸收劑等將所生成之水吸收，自其質量變化算出氧量。 3. 裝置 3.1 裝置之組成：通常所使用之分析裝置，係由氣體抽出系統、氣體分析系統及其他所構 2CNS 14893, G 2280 氣體抽出系統氣體分析系統高週波感 應加熱裝 置或石墨 電阻加熱 裝置氣體捕 集裝置氧化裝 置脫水管冷卻阱微壓測 定裝置(定容測壓法) (真空熔融法)排氣裝 置抽出爐氣體抽 出泵氣體捕 集裝置爆炸吸 量管或 燃燒吸 量管二氧化 碳吸收 吸量管氣體滴 定管(氣體容量法) 氣體捕 集裝置氣體分 析裝置檢測記 錄裝置(紅外線吸收法) 高週波感 應加熱裝 置或石墨 電阻加熱 裝置吸收槽電量測 定裝置(電量法) 氧化

5、裝 置分流裝 置(惰性氣體熔融法) 氫或氦 高壓瓶壓力流 量調節 裝置惰性氣 體淨化 裝置抽出爐吸收槽導電率 測定裝 置(導電率法) 電阻加熱 裝置氧化裝 置氣體吸 附捕集 管分離管熱導偵 檢器熱導度 計測裝 置(氣相層析法) (氫還原法) 氫發生 裝置或 氫高壓 瓶氫淨化 裝置還原裝置氣體置 換裝置水分吸 收裝置化學天 平(重量法) 備考： 點線內有時可省略。圖1裝置之組成(例)壓力流 量調節裝置 3 CNS 14893, G 2280 3.2 氣體抽出系統 3.2.1 真空熔融法 (1) 材料及試藥 (a) 石墨坩堝，石墨漏斗及石墨栓塞：氧空白試驗值儘可能少者。 (b) 石墨粉末： 74

6、44 m（相當於 200 325 mesh），氧空白試驗值儘可能少者。 (c) 高真空用石蠟。 (2) 裝置：氣體抽出系統，由加熱裝置，內可置 石墨坩堝之抽出爐及抽出其內部氣體所需之泵類、排氣裝置所構成。加 熱裝置有高週波感應加熱方式與石墨電阻加熱方式。 (2.1) 高週波感應加熱方式之場合 (2.1.1) 加熱裝置：可將設置於石英筒中之石墨坩堝保持於脫氣溫度以上者，由高週波電源與加熱線圈所組成。 (2.1.2) 抽出爐（圖 2）：爐管為硬質玻璃製 (1)，其中之石英筒內放入石墨坩堝外筒、內筒及石墨漏斗，填充石墨粉末於周圍。上部具有光高溫計之溫度測定用石英製直角稜鏡及測溫窗、金屬蒸著防止用瞬間

7、開閉器開閉用側管，試樣投入用側管、石墨栓塞開閉用側管等。必要時將爐管冷卻。 註 (1) 使用 CNS 7301化學分析用玻璃燒瓶所規定之硬質一級玻璃。 (2.1.3) 氣體抽出泵：將與石墨反應所生成之氣體抽出所需者，具有高排氣速度之汞擴散泵等。 (2.1.4) 排氣裝置：將裝置內排氣至真空所需者，連接汞擴散泵等及油旋轉真空泵而成。 (2.1.5) 石墨坩堝類之組合 (a) 填充石墨粉末於石英筒至距筒底 30 35 mm 高。放入石墨坩堝內筒於石墨坩堝外筒後， 輕輕放置於石墨粉末上使其與石英筒同軸。 (b) 放置圓錐形坩堝蓋於石墨坩堝 上，以使石墨粉末不致於進入石墨坩堝中，和緩地加石墨 粉末於石

8、墨坩堝與石英筒中間至石墨坩堝之略上端。 (c) 取出圓錐形坩堝蓋，裝設石墨 漏斗後，再放置圓錐形坩堝蓋於其上面，加石墨粉末至石 墨漏斗上端。插入直徑約 1 mm 之銅線於石墨粉末中，使其繞石墨坩堝一周，以使石墨粉末中之空洞消失。追加不足分後，取出圓錐形坩堝蓋。 (d) 將內置石墨坩堝之石英管嵌在 爐栓，自爐管下方插入，以高真空用石蠟密封爐栓。 4 CNS 14893, G 2280 圖 2 高週波感應加熱方式抽出爐 (例 ) (2.2) 石墨電阻加熱方式之場合 (a) 加熱裝置 ：可將設置於內部之石墨坩堝保持於脫氣溫度以上者，由電源與石墨電阻體所組成。 (b) 抽出爐（圖 3）：具有水冷之金屬

9、製爐體、坩堝加熱用石墨電阻體、加熱用電流導入端子、輻射熱遮蔽用攔截塊、試樣投入器等。 (c) 氣體抽出泵：參照第 3.2.1(2.1)節（高週波感應加熱方式之場合）之 (2.1.3)。 (d) 排氣裝置：參照第 3.2.1(2.1)節之 (2.1.4)a：溫度測定用石英製直角稜鏡b：瞬間開閉器 c：試樣投入用側管 d：石墨栓塞開閉用側管 e：氣體輸送管 f：石墨栓塞 g：石墨漏斗 h：石英筒 i：石墨粉末 j：高週波感應加熱線圈 k：石墨坩堝內筒 l：石墨坩堝外筒 m：爐管底部爐栓 l。 5 CNS 14893, G 2280圖 3 石墨電阻加熱方式抽出爐 (例 ) a：試樣投入器 e：坩堝旋

10、轉用支柱 b：熔融室 f：加熱用電流導入端子c：石墨坩堝 g：電動機 d：加熱用電熱器 6 CNS 14893, G 2280 3.2.2 惰性氣體熔融法 (1) 材料及試藥 (a) 惰性氣體：氬（宜為 99.999 %以上）或氦（宜為 99.99 %以上）。 (b) 脫氧劑：海綿鈦等。 (c) 脫水劑：五氧化二磷等。 (d) 石墨坩堝及石墨漏斗：氧之空白試驗值儘可能少者。 (e) 石墨粉末： 147 74 m（相當於 100 200 mesh），氧之空白試驗值儘可能少者。 (2) 裝置：氣體抽出系統，係由加熱裝置，內可 置石墨坩堝之抽出爐、惰性氣體淨化裝置等所組成。加熱裝置有高週波 感應加熱

11、方式與石墨電阻加熱方式。 (2.1) 高週波感應加熱方式之場合 (2.1.1) 加熱裝置：可將設置於石英筒中之石墨坩堝保持於脫氣溫度以上者，由高週波電源與加熱線圈所組成。 (2.1.2) 抽出爐（圖 4、圖 5）：爐管，以下部爐管及上部帽套所組成。下部爐管為石英製，其中之石英筒放入石墨坩堝，周圍填充石墨粉末。上部帽套為硬質玻璃製，具有光高溫計之溫度測定用稜鏡或反射鏡、測溫窗、試樣投入口等。 (2.1.3) 惰性氣體淨化裝置：將所使用惰性氣體中之氧、氮及水分去除所需者，係將填充脫氧劑之管，將該管加熱於 500 600 所需之小型電熱爐、填充脫水劑之管等連接而成。惟使用 99.999 %以上之氬時

12、，可省略脫氧劑管等。 (2.1.4) 石墨坩堝類之組合 (a) 填充石墨粉末於石英筒至距筒底 20 30 mm 高，放置石墨坩堝於其上面之中心。 (b) 邊注意不要使石墨粉末進入石 墨坩堝，邊輕輕填充石墨粉末於石墨坩堝與石英筒之間至石墨坩堝之略上端。 (c) 使用石墨漏斗時，將石墨漏斗 放置於石墨坩堝上，追加石墨粉末 3 5 mm 高。 (d) 將內置石墨坩堝之石英筒放在 石英筒支柱，自爐管下方插入並保持。 7 CNS 14893, G 2280圖 4 高週波感應加熱方式抽出爐（例 1） a：溫度測定用反射鏡 b：溫度窗 （包括遮蔽機構）c：矽氧橡膠 d：試樣填裝用歧管 e：試樣投入旋塞 f：

13、氣體輸送管 g：冷卻水套 h：石英抽出管 i：高週波感應加熱線圈 j：石墨漏斗 k：石英外筒 l：石墨坩堝 m：石墨粉末（約 147 m）n：五氧化二磷管 (試樣投入器說明圖 )冷却水 試樣 光高溫計之測溫 l 8 CNS 14893, G 2280 圖 5 高週波感應加熱方式抽出爐（例 2） a：溫度測定用石英製直角稜鏡b：氣體輸送管 c：試樣投入旋塞 d：試樣插入部 e：試樣引導管 f：石英抽出管 g：高週波感應加熱線圈 h：石墨坩堝 i：石英外筒 j：插入管 k：支柱 l：支柱固定配件 m：石墨粉末（約 74 m） n：石墨粉末（約 147 m） 氬 +一氧化碳 l 9 CNS 1489

14、3, G 2280(2.2) 石墨電阻加熱方式之場合 (a) 加熱裝置：可將設置於內部之石墨坩堝保持於脫氣溫度以上者，由電源與石墨電阻體所組成。(b 抽出爐墨電阻體之電極枱溫窗之試樣投入器等者。(c) 惰性氣體淨化裝置：參照第 節。 氬氣光高溫計之測溫（圖 6）：具有不銹鋼製爐體、遮熱筒、冷卻水套、設置石、坩堝枱、光高溫計之溫度測定用反射鏡、有測(3.2.2)(2.1)(2.1.3)圖 6 石墨電阻加熱方式抽出爐 (例 ) a：石墨坩堝 f：試樣投入器 b：坩堝枱 g：冷卻水套 c：石墨電阻體 h：上部電極枱 d：遮熱筒 i：下部電極枱 e：石墨漏斗 冷却水冷却水 絕緣板 10 CNS 148

15、93, G 2280 3.2.3 氫還原法 (1) 材料及試藥 (a) 透明石英舟（圖 7） (b) 硫酸 (c) 硫酸 (1+3) (d) 氫氧化鉀（粒狀） (e) 氫氧化鉀溶液 (30 %) (f) 鎳網或板 (g) 五氧化二磷 (h) 氫氧化鉀過錳酸鉀溶液：使過錳酸鉀飽和於氫 氧化鉀溶液 (10 %)中。 (i) 氫氧化鉀焦性沒食子酸溶液：將焦性沒食子酸 7 g 與氫氧化鉀 70 g溶解於水 100 mL。 (j) 鈀石棉 (k) 玻璃絨 (l) 氫 圖 7 透明石英舟 (例 ) 單位： mm (2) 裝置：氣體抽出系統，係由氫發生裝置、氫 淨化裝置、還原裝置、氣體取代裝置所構成。 (a

16、) 氫發生裝置：係將氫氧化鉀溶液 (30 %)電解使發生氫者，儘可能將發生氧之陽極放在高處以防止氧混入氫中，藉其液壓送出氫。使用鎳網或板作為電極。亦可使用高壓瓶裝之氫，以替代本裝置。 (b) 氫淨化裝置：為了去除電解所發生氫中之氧或水分，依序連接內置硫酸之洗氣瓶及填充粒狀氫氧化鉀之塔，交互填充五氧化二磷與玻璃絨之管，填充鈀石棉之透明石英管與將 其加熱於約 250 之爐及交互填充五氧化二磷與玻璃絨之管而成。 (c) 還原裝置：由還原管（圖 8）與可將其加熱於約 1200 之適當電熱爐所組成，還原管為內徑約 22 mm，長約 350 mm 之透明石英製，自一方之細管導入氫。還原管溫度係使用熱電高溫

17、計量測。 (d) 氣體取代裝置：為了以氫取代還原管中之空氣，依序連結壓力計，交互填充五氧化二磷與玻璃絨之管及油旋轉泵而成。 11 CNS 14893, G 2280圖 8 還原管 (例 ) 單位： mm 3.3 氣體分析系統 3.3.1 定容測壓法 (1) 材料及試藥 (a) 氧化劑：氧化銅等 (b) 脫水劑：五氧化二磷等 (c) 液態氮 (d) 矽氧油 (silicone oil) (2) 裝置：氣體分析系統，由氣體捕集裝置、捕 集氣體氧化裝置、脫水管、冷卻阱、微壓測定裝置所構成。 (2.1) 氣體捕集裝置：使用 高背壓特性之汞噴射泵（兼作氣體循環之用）等，可將自試樣抽出之氣體捕集於一定容積

18、者。 (2.2) 氧化裝置：將所捕集 之一氧化碳、氫分別氧化為二氧化碳、水所需者，具有填充氧化劑之管，將其加熱所需之小型電熱爐。 (2.3) 脫水管：為了吸收所生成之水，填充脫水劑。 (2.4) 冷卻阱：為了使二氧化碳凍結，以液態氮冷卻。 (2.5) 微壓測定裝置：測定所捕集氣體之氧化、脫水、凍結各階段之微壓。 (a) 油流體壓力計（圖 9）。 (b) 馬克勞 (Mc. Leod)真空計：馬克勞真空 計，必要時連接都卜勒(toepler)泵使用之。 汞磨砂接合 6 球面磨砂接合 12 CNS 14893, G 2280 圖 9 油流體壓力計 (例 ) 單位： mm 3.3.2 氣體容量法 (1

19、) 材料及試藥 (a) 氫氧化鉀溶液 (33 %) (b) 汞 (c) 流動石臘 (2) 裝置：氣體分析系統，由氣體捕集裝置、氣體分析裝置所構成。 (a) 氣體捕集裝置：為了 捕集自試樣抽出之氣體，將隔膜泵等之捕集泵連接，並可捕集抽出氣體於捕集管中者。 (b) 氣體分析裝置（圖 10）：分析捕集氣體所需者，具有爆炸吸量管或燃燒吸量管、二氧化碳吸收吸量管、氣體滴定管、氧發生裝置等。 a：儲油槽 b：毛細 U 形管 c：磨砂接合部分內導管約270 150 27 22 13 CNS 14893, G 2280圖 10 微量氣體分析裝置（氣體容量法） (例 ) 3.3.3 紅外線吸收法 (1) 材料及

20、試藥：一氧化碳 (2) 裝置：氣體分析系統，由氣體捕集裝置、氣體分析裝置等所構成。 (a) 氣體捕集裝置：為了捕集自試樣抽出之氣體，連接機械泵等之捕集泵，並可捕集抽出氣體於一定容積部分者。 (b) 氣體分析裝置：由一 定容積部分與紅外線分析儀所組成。一定容積部分具有總氣體量測定 計及以氫等氣體使成一定壓力所需之導入口。紅外線分析儀（圖 11），為了選擇檢測一氧化碳具備干涉濾膜槽(interference filter cell) 、基準槽、試樣槽及偵檢器，為了記錄紅外線吸收量變化，具備放 大器及記錄器。偵檢器中封入一氧化碳，干涉濾膜槽中封入二氧化碳 、水及其他與紅外線吸收光譜重疊之捕集氣體中共

21、存成分，而基準槽中封入氮等無紅外線吸收之氣體。 (c) 檢測記錄裝置：具有放大器及記錄器。 a：氣體滴定管 g：氣體捕集管 m：流動石臘 b：燃燒吸量管 h：測容活塞 n：氫氧化鉀溶液 c：遮蔽吸量管 i：活塞驅動輪 C1 C3：旋塞 d：吸收吸量管 j：分厘卡 V1 V6：閥 e：氣體放出吸量管 k：汞 M1 M3：定量線 f：恒溫水槽 l：鉑線 至氣體捕集泵至氧發生裝置l 14 CNS 14893, G 2280 圖 11 紅外線氣體分析儀 (例 ) 3.3.4 電量法 (1) 材料及試藥 (a) 五氧化二碘（粒狀） (b) 硫代硫酸鈉溶液 (c) 過氯酸鋇溶液 (d) 碳酸鋇 (2) 裝

22、置：氣體分析系統，由氧化裝置、吸收槽 （電解槽）、電量測定裝置等所構成。 (2.1) 氧化裝置：係將所放 出之一氧化碳氧化，使成為二氧化碳所需者，連接填充五氧化二碘之管，將其加熱於 160 180 所需之小型電熱爐，測定管內溫度 所需之溫度計及吸收氧化反應所游離之碘所需之內置硫代硫酸鈉之管而成。 (2.2) 吸收槽：係將內置過 氯酸鋇溶液之陰極槽（吸收所生成之二氧化碳所需），與內置碳酸 鋇及過氯酸鋇溶液之陽極槽，以多孔質隔膜隔開之狀態結合，為了電解插入鉑電極 (2)於兩槽。另外，為了測定陰極槽內吸收液之 pH，以多孔質隔膜隔開之狀態結合參比電極槽，插入玻璃電極於陰極槽，插入參比電極於參比電極槽

23、。 使用攪伴器，以使自吸收槽底部導入之二氧化碳充分被吸收。 a：光源 b：旋轉扇形面 c：電動機 d1,d2：干涉濾膜槽 e1：試樣槽 e2：基準糟 f：偵檢器 g：放大器 h：記錄器 i：隔膜 c 若一時使多量二氧 化碳流入吸收槽，則氣體之吸收會不完全，故為 15 CNS 14893, G 2280了防止此現象，配備可暫時停止氣體導入所需之裝置。 註 (2) 鉑電極大小，至少 200 mm2以上為宜。 (2.3) 電量測定裝置：具有 pH 檢測放大電路、電解信號發生電路，控制電路，表示電路，定電流電解裝置者（參照圖 12）。 圖 12 電量測定部分電路構成 (例 ) (a) pH 檢測放大電

24、路：由玻璃電極及參比電極所組成之檢測部分與放大部分所構成。 (b) 電解信號發生電路：係使一定大小之電解用電流發生為脈衝之電路。 (c) 控制電路：為實施電解控制 之電路，其作用為若陰極吸收液之pH 自設定值向酸性側移動，使電解量與其移動量 成比例而增加，若 pH 接近設定值，使電解量減少，與設定值一致時，使電解停止。 (d) 表示電路：為了數值表示電 解所需電量之電路，使用電磁計數器，至少可顯示 4 位以上數字為宜。 (e) 定電流電解裝置：為可將電量測定時之電解脈衝電量正確檢測所需之裝置，例如可正確供應直流 20mA，且不受電源電壓變動之影響者。 備考：氧量多時，為了迅速實施分析，可附加分

25、流裝置以使自放出氣體分流一定量。此時，分流比係以對導入分流裝置之玻璃電極 pH 設定電路放大器pH 計 控制電路參比電極電解電流發生電路定電流 電解裝置 脈衝 計數電路閥門 電路 脈衝信號發生器放出氣體 +惰性氣體 pH 檢測放大電路 電解信號發生電路 16 CNS 14893, G 2280 放出氣體量之分取氣體採取量比表示，分流比須對應試樣之氧含量，並考慮試樣秤取量、分析時間、精密度等，選擇最適合之值。分流比係以110為限度，正確使成12、15、110等之比為宜。 3.3.5 導電率法 (1) 材料及試藥 (a) 氧化劑：氧化銅（粒狀）或五氧化二碘（粒狀） (b) 硫代硫酸鈉 (c) 吸收

26、液：氫氧化鈉溶液等 (d) 鹼石灰 (2) 裝置：氣體分析系統，由氧化裝置、吸收槽 （導電率測定槽）、導電率測定裝置等所構成。 (a) 氧化裝置：為了氧化 所放出一氧化碳使成為二氧化碳所需者，具有填充氧化劑之管及將其 加熱所需之小型電熱爐及測定管內溫度所需之溫度計。使用五氧化二 碘時，為了吸收所游離之碘，連接填充硫代硫酸鈉之管於其後方。 (b) 吸收槽：於內置一定 量醶溶液之管（吸收所生成之二氧化碳所需），與內置一定量參比標 準用鹼溶液之管，各封入導電率測定用電極，然後放入可保持一定溫度之恒溫槽 (3)。在二氧化碳吸收管之前方或後方，裝設以一定流量 送入氣體於吸收管內所需之定量泵或真空泵，儲氣

27、槽及流量計。 (c) 導電率測定裝置：將使用惠斯頓電橋 (Wheatstone bridge)所得之導電率變化量，以自動平衡記錄器 (4)等作為對應氧量之值指示者。 指示之方式，以記錄紙記錄，或於標度上直讀之兩種中任一種均可。 註 (3) 為了保護吸收液， 在吸收液曝露於大氣之部分裝設鹼石灰管，以免受大氣中二氧化碳影響。 (4) 記錄器係使用輸入阻抗 1 M 以上，全標度 0 10 mV 或 0 30 mV 者。 3.3.6 氣相層析法 (1) 材料及試藥 (a) 氧化劑：氧化銅（粒狀）等 (b) 合成沸石 A 型 -Ca 鹽（例如 molecular sieve 5A） 542 355 m（

28、相當於30 40mesh）者，在使用前於約 280 加熱 1 小時以上。 (c) 矽膠：為 250 177 m（相當於 60 80 mesh）者，在使用前於約 180 加熱 5 6 小時。 (2) 裝置：氣體分析系統由氧化裝置、氣體吸附 捕集管、分離管、熱導偵檢 17 CNS 14893, G 2280器、計測裝置所構成。 (2.1) 氧化裝置：將所放出 之一氧化碳氧化而使成為二氧化碳所需者，具有填充氧化劑之管及將其加熱所需之小型電熱爐。 (2.2) 氣體吸附捕集管：具有填充合成沸石 A 型 -Ca 鹽之不銹鋼管（將所生成之二氧化碳等吸附捕集所需者），及可加熱於 200 300 之直接通電用低

29、電壓電源（將所吸附捕集之氣體脫附放出所需者） (2.3) 分離管：係為了將脫 附放出氣體中之二氧化碳與其他氣體分離所需之填充矽膠的銅管，置於恒溫槽中保持於一定溫度（約 45 ） (2.4) 熱導偵檢器：係通電於小室內之拉緊金屬電阻線，熱敏電阻器(thermistor)等實施加熱，並將所流入之氣體熱導 度變化檢測者，將僅使遞送氣體通過之 參比槽，與連接於分離管之後方以使遞送氣體與放出氣體之混合氣 體通過之試樣槽之電阻組合成電橋電路，並加一定電壓於電橋兩端而將輸出側連接於記錄器者。 再者，偵檢器須置於恒溫槽中以保持於一定溫度（約 45 ）。 (2.5) 計測裝置：係將得自 熱導偵檢器之熱導度變化量

30、取出，以表示計等指示對應氧量之值者。 以自動平衡記錄器記錄，或以計數器計數，以取代表示計亦可。 備考：亦可不將所 放出之一氧化碳氧化，而直接分離定量。此時，不使用氧化裝置。 氣體之吸附捕集，係以液態氮冷卻氣體吸附捕集管（合成沸石 A 型 -Ca 鹽）實施，分離管係填充合成沸石 A 型 -Ca 鹽或合成沸石 X 型 -Na 鹽（例如， molecular sieve 13X）。 依上述方法，將真空熔融法所抽出之一氧化碳分離定量時，不使用氧化裝置及氣體吸附捕集管。 3.3.7 重量法 (1) 材料及試藥 (a) 硫酸 (b) 五氧化二磷 (c) 玻璃絨 (2) 裝置：氣體分析系統，由水分吸收裝置及

31、化學天平等所構成。 (a) 水分吸收裝置：為吸 收還原管內所生成水分所需者，使用依序連接具旋塞之阱、交互填充五氧化二磷與玻璃絨之 2 個吸收管 (5)及內置硫酸之玻璃洗氣瓶及流量計者。 (b) 化學天平：使用靈敏度 0.02 mg 者。 註 (5) 吸收管係使用薄管壁者，其質量應為 20g 以下。 4. 分析試樣之採取及調製：分析試樣之採探取時，應使其能夠代表整個試樣之平均組成，尤其是注意試樣之偏析，調製時，應充分去除表面之氧化物，洗淨後之處理不得使試樣再度氧化及污染。 18 CNS 14893, G 2280 4.1 機械工具及試藥 (1) 工作用機械：車床、牛頭刨床、鑽床等。 (2) 工具

32、：車刀 (bite)、鐵鉗、剪鉗 (nipper)、鑽孔器、銼子、鋸子等。 (3) 砂紙（布）：碳化矽系（ 300 1000 號） (4) 皮膜去除劑：氰化鉀溶液 (10 %)，硝酸 (1+8)氫氟酸 (1+23) (5) 電解研磨用試藥 (a) 硫酸 (b) 硫酸 (1+1) (c) 過氯酸 (60 %) (d) 磷酸 (e) 磷酸 (1+1) (f) 乙酸 (g) 乙醇 (h) 乙基乙二醇 (6) 洗滌溶劑：石油精、四氯化碳、乙醇、二乙醚、丙酮、三氯乙烯、苯等。 4.2 熔融金屬試樣之採取：熔融金屬試樣之採取，有將採取容器直接浸漬於爐內熔融金屬以採取之方法，與使用長柄杓等將熔融金屬舀出爐外

33、後採取之方法。 再者，凝固後，與固體試樣同樣處理。採取方法範例如下。 (1) 真空採取法：將內部真空之石英製試樣 吸引管（依需要放入鋁等，以固定氧）直接浸漬於精煉過程中之熔融金屬 ，以將熔融金屬吸引於管內，立即取出爐外，儘速將吸引管放入汞中冷卻，使管內之熔融金屬凝固。 (2) 長柄杓舀出鑄模內靜置法，以長柄杓舀 出熔融金屬，必要時為了固定氧，澆鑄於鋁等之鑄模。 (3) 泵法：將必要時內置鋁等（為了固定氧 所需）之鑄鐵製泵浸漬於熔融金屬中，以採取熔融金屬。 (4) 長柄杓內靜置吸取管吸入法：以長柄杓 舀出熔融金屬，依需要添加鋁等以固定氧後，立即使用吸取管，將熔融金屬吸入石英管中，急冷之。 (5)

34、 長柄杓內靜置澆鑄法：以長柄杓舀出熔 融金屬，依需要添加鋁等以固定氧後，澆鑄於鑄模，急冷之。 備考：採取試樣時，應注意下列各項。 1. 將長柄杓或試樣採取器浸漬於熔融金屬中時，不得使其附近之熔融金屬狀態有變化。 2. 採取過程中不得使試樣氧化。 3. 採取過程中不得使試樣中之氧（主要為一氧化碳）逸出。 4. 不得將金屬熔渣捲入。 4.3 固體金屬試樣之採取 4.3.1 試樣為塊、板、箔、管及線時，使用適當之工作機械與工具切出供試體 (6)。 工具類應預先 以乙醇、二乙醚等清洗，不使用油脂類或其他潤滑劑等 (7)並 19 CNS 14893, G 2280降低切削速度，以使試樣不致於氧化及氮化。

35、 形狀或材質之緣故難於切取之 試樣時，使用適當之工具採取切削片。採取切削片亦有困難之試樣時，予以粉碎使成細粒。 4.3.2 試樣為海綿狀時，放入電弧熔 融爐內，於氬氣氛中熔融後製成鑄塊，以下依第 4.3.1 節之規定切出供試體。 4.3.3 試樣為粉末狀 時，以適當方法混合後，使用乾淨器具採取分析用試樣 (8)之約 10 倍量，作為供試體。 4.3.4 無法以上述方法採取時之處理，依買賣雙方協議。 註 (6) 供試體，係指 自熔融金屬採取之凝固試樣及移入試驗室之加工試樣塊、棒、箔、線等。 (7) 容易著火之金屬時，使用潤滑油等和緩地切出之。 (8) 分析用試樣，係指使用適當之工作機械與工具，自

36、供試體調製者。 4.4 分析用試樣之調製 4.4.1 塊狀試樣：自依第 4.2 節及第 4.3 節之規定所採取之供試體切出分析試樣，將試樣表面予以銼子研磨或電解研磨而調製之。 (1) 銼子研磨 (a) 試樣表面使用預先以與試樣同種金屬摩擦之粗紋、中紋或 細紋之銼子，研磨至新表面出現。必要時，再以砂紙（布）研磨之。 (b) 研磨後之試樣，以潤 濕洗滌溶劑之紗布用力擦拭表面後，置於溶劑中洗滌。亦可置於溶劑中實施超音波洗滌，以替代之。 (c) 完成洗滌之試樣，以 小鉗子挾取，實施送風乾燥去除溶劑後，放入結晶皿等，置於乾燥器中保存。 (d) 易被氧化之試樣，應 儘快秤其質量，放入氧分析裝置內，保持於真

37、空或惰性氣體氣氛。 (2) 電解研磨 (a) 試樣表面以銼子等研 磨後，使用不銹鋼小鉗子挾取，放入電解液中，並以表 1 之條件實施研磨。 (b) 完成電解研磨之試樣 ，水洗後，以乙醇等洗滌去除水，最後以二乙醚等洗滌溶劑洗滌，實施送風或自然乾燥，置於乾燥器中保存 (9)。 (c) 易被氧化之金屬，參照第 4.4.1(1)(d)節之規定。 註 (9) 通常實施電解研磨 之試樣表面，係帶活性以致易被氧化，故不得放置於空氣中 1 小時以上。 20 CNS 14893, G 2280 表 1 電解研磨條件 (例 ) 對象試樣 電解液 陰極陽極 電解電壓 電解電流 電解時間鋼鐵 乙酸過氯酸 (60 %)

38、（ 8 14+1 容量比） 18-8 不銹鋼、鉑 試樣 直流 10V 0.5A 5 分鐘 不銹鋼 乙酸過氯酸 (60 %) 水（ 5+20+2 容量比） 18-8 不銹鋼、鉑 試樣 直流 10V 0.7A 30 秒 2 次銅、鈾 磷酸乙醇乙基乙二醇（ 1+1+1 容量比） 銅、鉛 試樣 直流 10V 0.5A 15 秒 銅系 磷酸 (1+1) 銅、鉛 試樣 直流 5V 5A 1 2 分鐘 鎳系 硫酸 (1+1) 鉑 試樣 直流 5V 5A 1 2 分鐘 鐵系 硫酸磷酸 18-8 不銹鋼、鉑 試樣 直流 5V 5A 1 2 分鐘 4.4.2 粉末，細粒試樣：自依第 4.3 節之規定所採取之供試體

39、分取一部分，以洗滌溶劑洗滌後，實施風乾或自然乾燥，調製分析用試樣如下。 (1) 以金屬箔包裹時：將試樣秤量後，以鉑或錫等金屬箔包裹之。 (2) 加壓成形時：在大氣壓或真空 1.0kPa(7.5 mmHg)以下中加壓成形，例如使成直徑約 10 mm，厚約 1 mm 之大小。以乾淨剪鉗切斷之。 4.4.3 削片試樣：自依第 4.3 節之規定所採取供試體，採取可代表平均組成之分析用試樣。例如，依下述方法清洗分析試樣表面。 (1) 銅試樣時：將試樣放入氰化鉀溶液 (10 %)中，以溶解表面之氧化物，水洗後以乙醇、二乙醚等洗滌溶劑洗滌，實施送 風或自然乾燥後，置於乾燥器中保存。 (2) 鈦試樣時：將試樣

40、放入硝酸 (1+8)與氫氟酸 (1+23)之等容混合液中，清洗其表面，水洗後，以洗滌溶劑洗滌，實施送 風或自然乾燥後，置於乾燥器中保存。 5. 金屬浴之調製；為了定量地且有效地以一氧化碳之形態抽出試樣中之氧，有時需要調製金屬浴。 5.1 材料及試藥 (1) 工具：鐵鉗、金屬剪、小刀、銼子 (2) 洗滌溶劑：石油精、四氯化碳等 (3) 瓷製容器 (4) 石墨坩堝 (5) 氬 (6) 浴金屬類：使用於金屬浴之素材 (a) 鉑 (b) 錫 (c) 鐵 (d) 銅 (e) 石墨： 1190 840 m（相當於 14 20 mesh）之石墨碎片。 21 CNS 14893, G 22805.2 浴金屬類

41、之調製：使用於金屬浴之浴金屬類調製方法，如下列範例。 (1) 鉑：使用氧含量 0.005 %以下，直徑約 3 mm 以下之線或厚約 1 mm 之板及0.01 0.03 mm 之箔。使用鐵鉗或金屬剪將鉑 (10)切成易投入石墨坩堝之大小，以洗滌溶劑洗滌表面，乾燥後，置於乾燥器中保存。 註 (10) 使用回收鉑時，應定量氧，以確認氧含量為 0.005 %以下。 (2) 錫：將 CNS 2024化學試藥（錫）所規定之錫放入 瓷坩堝或石墨坩堝內，於氬氣氛中熔融。使用石英或玻璃棒攪 拌混合，去除浮在上面之熔渣，倒入乾淨金屬框架內使成板狀。再以乾淨輥軋機壓成厚 0.2 0.3 mm 之薄板，置乾燥器中保存

42、。將此錫板放在乾淨玻 璃板上，以潤濕洗滌溶劑之脫脂棉或紗布擦拭兩面以實施脫脂。然後，以 未潤濕溶劑之脫脂棉或紗布將兩面用力均勻擦拭 4 5 次，以去除表面氧化物。使用乾淨金屬剪及小鉗子，將其 1 1.5g 剪成略為正方形。 或者，將錫放入蒸發皿或石墨坩堝內， 置於氬氣氛中加熱熔融。使用石英或玻璃棒攪拌混合，去除浮在上面之溶 渣，通氬氣之情形下冷卻之。自蒸發皿或石墨坩堝取出錫，切成適當大小（約 2g），置於乾燥器中保存。以乾淨小刀削其表面至新表面露出後方可使用。 (3) 鐵：使用普通鋼。此普通鋼 (11)，以含氧 0.005 %以下，錳 0.25 %以下，矽0.05 %以下，鋁 0.01 %以下

43、為宜。使用脫脂之工具切斷成適當大小後，以細紋銼子研磨至新表面露出。然後，以潤 濕洗滌溶劑之紗布用力擦拭表面，再以小鉗子挾取，在前述溶劑中洗滌， 實施送風或自然乾燥後，置於乾燥器中保存。 註 (11) 市售之銲條芯線，有相當於此化學組成者，若予以選擇使用，則方便於成形。 (4) 銅：使用氣體分析裝置，參照分析操作，將 CNS 10348靭煉銅原條及原塊所規定之銅熔融脫氣，或將 CNS 10346無氧銅原條及原塊所規定之低氧含量銅切斷成易於投入石墨坩堝之大小 ，以洗滌溶劑洗滌表面後，置於乾燥器中保存。 5.3 金屬浴之調製：金屬浴有在分析之前調製，與追加調製之兩種情形，其一般調製方法如下： (1)

44、 鉑浴或鐵浴：將石墨坩堝溫度保持於較 氣體抽出溫度稍高之溫度，逐次投入 1 個鉑或鐵於石墨坩堝，每投一次實施脫氣。脫氣後，若提升至氣體抽出溫度以上，則有時浴會不順。 再者，若脫氣不充分，空白試驗值會有變動之情形，故須注意。 (2) 鐵、錫浴：將石墨坩堝溫度保持於較氣 體抽出溫度稍高之溫度，投入鐵實施脫氣。然後，降低溫度至稍低於氣體 抽出溫度，投入浴用錫，再提高至稍高於氣體抽出溫度，以實施脫氣。 (3) 錫浴：將石墨坩堝或內置石墨碎片之石 墨坩堝溫度升高至氣體抽出溫度，投入捨棄試樣，以稍高於氣體抽出溫度 實施脫氣。然後，降低溫度至稍低 22 CNS 14893, G 2280 於氣體抽出溫度並投

45、入浴用錫，再升高 至氣體抽出溫度實施脫氣。若以氣體抽出溫度投入錫，會因劇烈蒸發以致有石墨碎片噴出之情形， 故須注意。 (4) 鉑錫浴：將石墨坩堝溫度保持於較氣 體抽出溫度稍高之溫度，逐次投入鉑 1 個於石墨坩堝，每投一次實施脫氣。然後，降低溫度至稍低於氣體抽出溫度，投入浴用錫，再升高至稍高於 氣體抽出溫度並實施脫氣。以後，每次在投入試樣時投入浴用錫。 (5) 銅浴：將石墨坩堝溫度保持於較氣體抽 出溫度稍高之溫度，實施脫氣。然後，降低溫度至稍低於氣體抽出溫度，逐次投入銅 1 個，再升高溫度至稍高於氣體抽出溫度，實施脫氣。 (6) 同種金屬浴：將石墨坩堝溫度保持於較 氣體抽出溫度稍高之溫度，實施脫

46、氣後，將同種金屬當捨棄試樣投入，實施脫氣。 6. 操作 6.1 真空熔融定容測壓法 6.1.1 方法概要：在真空中，單獨或 使用金屬浴，將試樣置於石墨坩堝中加熱熔融，以一氧化碳之形態將試樣 中之氧與其他氣體一起抽出，捕集於一定容積中，測定其壓力。以加熱之 氧化銅將此捕集氣體氧化，使氫成為水，使一氧化碳成為二氧化碳。以五氧化二磷吸水，並以液態氮使二氧化碳凍結，測定在各階段之壓力。 6.1.2 材料及試藥 (1) 氧化銅 (2) 五氧化二磷 (3) 石墨坩堝 (4) 石墨粉末： 74m（相當於 200mesh） (5) 液態氮 (6) 高真空用石蠟 (7) 高真空用潤滑脂 6.1.3 預備操作：使

47、用圖 13 之裝置，依下列步驟操作。 (1) 試樣及浴金屬之填充 (a) 依第 3.2.1(2.1.5)節之規定組合石墨坩堝，放置石英筒於爐管內後，裝設高週波加熱線圈及空冷管。 (b) 將試樣及浴金屬與投 入用鐵棒一起填充於試樣投入用側管，使用高真空用石臘密封磨砂接合部分。 (2) 裝置之排氣 (12)及石墨坩堝之脫氣 (a) 將所有旋塞關閉，使油旋轉泵 (t)操作，開啟旋塞 C8。確認油流體壓力計 (l)在左水平位置 (13)，開啟旋塞 C5、 C4、 C6及 C7。開啟空 氣、氣體導入用補助裝置 (g)之旋塞 C10及 C11，以大氣壓使汞流體壓力計為等壓後，關閉 C11。開啟旋塞 C2，

48、稍關 C8，徐徐開啟 C1(14)，使流體壓力計之汞柱移動速度略為每分鐘 1 mm 以下。以 4 6 分鐘實施爐管、中 23 CNS 14893, G 2280間氣體捕集管 (d)等之約略排氣後，將 C1及 C8全開，關閉 C2。使排氣用汞擴散噴射泵 (r)，氣體抽出用汞擴散泵 (c)，氣體捕集兼循環用汞噴射泵 (h)操作，並將氧化銅管 (n)加熱至約 400 。 (b) 批拉尼真空計 PG-3(j)之指示一定時，將油流體壓力計反時鐘方向旋轉90 度，使其回復為正位置，關閉旋塞 C4，確認無壓力變化，關閉 C5、C6及 C7。 (c) 批拉尼真空計 PG-2(e)之指示略為一定後，使高週波產生

49、裝置及送風機操作，將石墨坩堝加熱於脫氣溫度，保持此溫度數小時以實施脫氣。 (d) 將石墨坩堝溫度降低至氣體抽出溫度，關閉旋塞 C1，開啟 C3，實施氣體捕集 10 分鐘後，關閉 C3並以油流體壓力計測定壓力。若成為可實施分析之充分脫氣狀態，則開啟旋塞 C4及 C5，以排出氣體。 註 (12) 不使用裝置時，將氣體分析系統一直保持於高真空。在此場合，以批拉尼真空計 PG-3(j)確認為高真空後，實施下一操作。 (13) 不使用裝置時及實 施氣體分析系統內排氣時，務必將油流體壓力計保持於水平位置。 (14) 汞柱差達 120 mm 時，將旋塞 C11旋轉 90 度使 U 形管等壓後，反向旋轉 90 度。反覆實施此操作至不再有汞柱差。 (15) 若經 10 分鐘之氣體捕集，油流體壓力計讀數，例如 0.3 mm 以下，可視為充分。 24 CNS 14893, G 2280 圖13真空熔融定容測壓法氧定量裝置(例) l 25 CNS 14893, G 2280圖 13 之說明 a：真空抽出爐 l：旋轉式 U 形