如何选择合适的氢分析仪

Eltra 是一家领先的元素分析仪制造商，其产品可通过燃烧法快速、精确地测定固体材料中的 CHNOS 含量。凭借 40 多年的丰富经验，Eltra 可以为不同种类和不同含量的样品提供解决方案。

01为什么要分析氢元素？

在金属材料领域，氢元素的存在会导致钢材和钛合金等材料发生“氢脆”，严重影响在医疗、航空航天等关键应用中的安全性。因此，氢含量的精准测定不仅是材料研究的需要，更是众多国际标准（如ASTM, DIN EN ISO）的强制要求。

02氢在金属中的存在形式

通常，氢在金属中有以下几种不同的形式：

扩散氢

扩散氢，也称为可扩散氢，是指以原子或质子（H⁺） 形态固溶于金属晶格间隙中的氢。它们不形成稳定的化学键，如同在金属的原子“迷宫”中自由穿梭的“游民”。

结合态氢

结合态氢，也称为残余氢，是指氢原子与金属原子之间通过化学键合，形成了稳定氢化物的一种存在形态。它并非物理性地滞留于金属晶格间隙，而是与金属发生了化学反应，成为了材料微观结构中的一个化学组成相。

总氢

金属样品中所有存在形式氢含量的总和。这包括测定以元素形式固溶于晶体结构中的扩散氢，以及结合态氢（例如TiH₂）。

三者的关系可以用方程式表示:

H总氢=H扩散氢+H结合态氢（残余氢）

在材料研发、质量评估和失效分析中，对总氢、扩散氢和结合态氢进行区分和全面评估，对于透彻理解材料性能与安全性至关重要。

03氢元素分析技术

方法在日常分析中，主要有两大分析方法。

惰性气体熔融法:通常用于总氢含量的测定

惰性气体熔融法最常用的两种检测器，分别是热导检测器（TCD）和红外检测器（IR）。

■ 样品在石墨坩埚中被高温熔化

■ 释放出的氢气通过红外检测器或热导检测器进行测量

■ 某些配置可使用超大尺寸的石墨坩埚，用于金属铝的分析

热萃取法/热提取法：适用于扩散氢的测定

■ 样品放入电阻加热的石英管中

■ 样品在分析过程中保持固体状态

■ 通过热导检测器检测氢气

04Eltra 完整解决方案

针对不同形态的氢元素分析需求，Eltra可以提供完整的解决方案。

基于“惰性气体熔融”技术的ELEMENTRAC ONH-p以及全新三联测ps系列，使用脉冲电极炉，温度最高可达3000°C，能在几十秒内快速熔融样品，使用红外检测器IR或热导检测器TCD测定氧、氮、氢（ONH）。适用于钢铁、钛、铜、铝、铀氧化物等多种材料氢元素分析，是许多标准方法的指定设备。其中，IR红外检测能实现氧氮氢三联，而TCD检测器灵敏度更高，更适合痕量氢分析。

基于“热萃取法/热提取法”技术的ELEMENTRAC H-r系列，使用电阻炉加热，样品在分析过程中始终保持固态，能处理大体焊样，专门用如焊材中的“扩散氢”测量。其XXL型号是符合焊接标准DIN EN ISO 3690的唯一选择。

在实际应用中，选择合适的仪器配置是精确测量及其重要的一步。

比如，两种技术针对不同的测量参数，都适用于钢铁样品。而钛合金样品则必须使用惰性气体熔融法，需要高温熔融样品后测定其氢元素含量。对于金属铝来说，可能需要使特殊XXL坩埚氢专用分析仪。对于有毒或放射性样品而言（如铀氧化物），需要使用可放入手套箱中的专用机型，确保分析过程和人员的安全。

精确分析金属中的氢，是连接材料科学与工程安全的桥梁。选择合适的仪器配置，是确保数据准确、工艺可靠的第一步。

下面用图表的形式列出不同仪器的适用范围，需要更多支持，欢迎随时联系德国Eltra。

弗尔德（上海）仪器设备有限公司隶属全球技术领先者-弗尔德集团旗下，提供最先进的样品处理与分析设备及解决方案。

旗下六大品牌：德国Retsch（莱驰）粉碎、研磨、筛分设备，德国Microtrac MRB（麦奇克莱驰）多功能粒度粒形分析仪，Carbolite•Gero（卡博莱特•盖罗）烘箱、高温烘箱、箱式马弗炉、灰化炉、管式马弗炉、气氛马弗炉、真空马弗炉、高温马弗炉及工业定制炉，Eltra（埃尔特）碳/氢/氧/氮/硫元素分析仪，QATM（奥德镁）切割机、镶嵌机、磨抛机、硬度计，Erweka (艾维卡) 药品药剂测试设备。

服务于全球无数实验室、制造商和科研机构，是客户最忠实的合作伙伴。弗尔德致力于和客户共同进步成长，为客户提供有效可靠的产品、流程和工艺方法，使其能够更安全、更高效、更持久地发展业务。我们希望通过不懈努力，不断推动技术进步，使世界变得更加健康和安全。