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金属加工液的浓度检测方法

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    浓度的控制极其重要。每个金属加工液以使设置的比例与水稀释时,使用起来问题相对较少。浓度过稀时会导致一系列的问题(如生锈、微生物滋生、稀释液不稳定、清洗性欠缺),而浓度过高也会导致一系列的问题(如泡沫、皮肤刺激、费用高、残余严重)。金属加工液是许多组分有机的混合在一起,每个组分起一定的作用。因此工厂在使用金属加工液的过程中,检查其中几个组分的浓度是很明智的。下面将讨论几种检查浓度的方法。
1、折光仪法
    也许,人们最广泛认可的浓度测试方法是手持折光仪。把一滴液体放在玻璃棱镜上,对准亮光。透过目镜,可以看到一个光带落在某个刻度线上,光带的位置由溶解或分散在水中的物质的浓度决定。浓度越高,光带出现在刻度的位置就越高。根据已经绘制的金属加工液浓度以及折光仪读数的图表,就可把折光仪的读数转化为产品的浓度。这是一种很快速的方法。但是他有几个缺点。第一,折光仪不能区分金属加工液的组分和污染物。折光仪把进入加工液的所有物质都当做产品进行测定。第二,随着体系老化和污染物的增加,光带变得模糊不清,很难确定其准确位置。
折光仪对新鲜配置的溶液是很可靠的,但精确度随着加工液的使用逐步下降。用过的加工液的折光仪读数趋向高于其实际值。总之,折光仪不是十分准确,但是总比没有浓度检测方法好。
2、油含量法
    如果金属加工液是可溶油或半合成液,那么有时把油含量作为浓度控制的一个方式。10ml乳化液加入巴布考克冰淇淋试验瓶,加至瓶颈的20%。然后加入30%的硫酸,在1000r/min的转速下离心10min。从刻度上读出漂油的体积。这一数值与已经绘制的金属加工液浓度与油含量的图表进行比较,既可确定加工液的浓度。这个方法的一个缺点是不能区分来自液压系统、主轴和机床导轨的漏油与金属加工液所含的油。这就使得用过的稀释液的测定浓度偏高。有些客户在进行酸分离实验前,静置或离心分离稀释液,试图解决这个问题。这只能是测定结果趋于准确,但不能完全消除漏油的干扰。
3、ph测定法
    ph是水基金属加工液重要的化学性质。纯水的ph值是7。酸性水的ph低于7,而碱性水的ph高于7。测定溶液ph值的方法是观察ph试纸的颜色变化,或使用电动ph计。大多数金属加工稀释液呈碱性,ph值在8.0-9.5之间。ph是一个很有用的数字,但不能作为金属加工液浓度的指标,因为在产品的浓度有大的变化的情况下,ph值仍可以保持相对恒定。一般来说,使用过程中空气会进入金属加工液中,使得ph值比最初的值要低。
4、碱值测定法
    碱性组分浓度的测定方法是游离碱度滴定法。10ml加工液样品置于烧杯或烧瓶中,加入甲基橙指示剂。一边搅拌一边慢慢加入稀盐酸(0.1mol/L),直到颜色变化显示滴定终点。所加入的酸的体积与金属加工液的浓度是相关的。金属加工液在使用中,由于补充液水中的碳酸盐聚积以及冷却液中难消耗的碱性物质的增加,碱性通常变强。碱值与ph值这两个值是相关的,但不能用一个值确定另一个值。金属加工液中弱碱性的组分的浓度可以变化很大,但ph值却可以不受影响,而通过碱值测定则可以容易的发现这一点。
5、乳化剂含量法
    金属加工液配方中的许多乳化剂、润滑剂和缓蚀剂带有轻微的负电荷,人们称之为阴离子表面活性剂。常见的例子如脂肪酸(油酸)和石油磺酸钠。阴离子表面活性剂随着时间的推移,会以硬水浮渣吸附到金属表面上以及进入杂油层等的方式消耗。所以,监控它们在液体中的存在与否及多寡,是很重要的。其测定的方法是看需要多少阳离子表面活性剂中和金属加工液中存在的负电荷。
这样的几种分析方法在文献上有所描述。本质上,这些方法都要求一定数量的含阴离子表面活性剂的金属加工液,放在一个明亮的玻璃瓶中。在这个玻璃瓶中加入指示剂(溴酚蓝、亚甲蓝、溴甲酚绿等),和不溶于水的溶剂(四氯化碳或氯仿)。在逐渐滴入稀释的含氯的季铵盐(阳离子),每次滴入时都盖上盖子摇动,静置,直到溶剂层完全从水层分离出来。当中和所有的阴离子电荷后。在滴入微量的阳离子表面活性剂,这时溶剂层里颜色发生变化,滴定到此结束。使指示剂变色所需的阳离子表面活性剂的体积,与金属加工液样品中阴离子表面活性剂的数量成正比。
阳离子/阴离子滴定方法极其准确,不需要精密或昂贵的实验室设备。但是所用的含氯溶剂是有害的废物,应该蒸馏后重复使用。定量分析阴离子表面活性剂浓度的仪器分析方法,包括高压液相色谱(HPLC),气相色谱(GC)和离子专属性电极等。
6、硼含量法
    硼化合物在一些产品中用作缓蚀剂,很容易用原子吸收分光光度计(AA)的仪器测出。硼盐酸在水中的溶解性很好,不易消耗。事实上,Giles Becket博士调查发现在单一的金属加工液体系中,硼的含量在十周内增加至其它组分含量的两倍。所以,硼含量不能作为控制金属加工液浓度主要的方法。
7、杀菌剂含量法
    杀菌剂在金属加工液中的存在方式,一是在配方中就有,二是在槽池边加入。由于大多数杀菌剂在杀灭细菌或霉菌的过程中消耗,所以监控其浓度或效力是很重要的。多数的杀菌剂厂商都推荐一种分析方法。Gregory Russ提到了三嗪杀菌剂和酚醛杀霉剂的分析方法。E.C.Hill博士开发了一种浸量尺方法,测定加工液控制细菌滋生的能力,而不是特定的化合物的浓度。一个携带革兰氏阳性菌、干养分和细菌生长指示剂的垫子放在一个塑料条上。把这塑料条浸入金属加工液样品中,37℃下培养过夜。如果有足够的杀菌剂,垫子不会改变颜色。如果微生物控制较差,垫子会变粉红或变红色,表示细菌滋生。