一種全陶瓷表面張力測(cè)試架及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)試架，更具體地，涉及一種全陶瓷表面張力測(cè)試架。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面張力測(cè)試對(duì)于了解毛細(xì)現(xiàn)象、液體在固體表面的潤(rùn)濕現(xiàn)象非常必要，高溫 表面張力測(cè)試結(jié)果則是制定塑料熱成型、金屬精密熔鑄等工藝方案的重要參考；常用的 表面張力測(cè)試方法包括毛細(xì)管上升法、最大氣泡壓力法、滴重法、懸滴法、吊片法等等；專 利ZL200410044059. 7公開了一種液態(tài)金屬及液態(tài)合金表面張力的快速測(cè)定裝置，采用了 氣泡法，利用傳感器檢測(cè)壓力差和溫度，計(jì)算獲得液態(tài)金屬及液態(tài)合金表面張力值；專利 TW289661和專利CN201020580129. 1公開的方法都基于懸滴法原理，分別采用鉑銠合金或 鉑銥合金材料的針管型支架和圓環(huán)形支架作為懸掛支架，使用中被測(cè)液體與金屬支架發(fā)生 直接接觸。
[0003] 在各種表面張力測(cè)試方法中，比較準(zhǔn)確且重復(fù)性較好的是懸滴法，其基本原理是 利用懸掛液滴的下部液面輪廓經(jīng)過圖像捕捉和輪廓曲線擬合，計(jì)算獲得液滴的表面張力； 相比常溫測(cè)試，高溫表面張力測(cè)試對(duì)測(cè)試裝置有耐高溫、無揮發(fā)、不變形等要求，因此，金屬 液滴表面張力測(cè)量過程中應(yīng)盡量避免使用低熔點(diǎn)、易與被測(cè)金屬互熔的材料制作的測(cè)試 架，另外，為方便后期對(duì)固化后的被測(cè)液滴、固化界面等部位的材料元素、成分表征工作，應(yīng) 盡量使用單一材質(zhì)或測(cè)試識(shí)辨度高的材料制作測(cè)試支架。
[0004] 本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測(cè)試架能夠滿足以上要求，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，全 部采用陶瓷材料，完全避免了鉑銠等耐高溫貴金屬的使用，節(jié)約了寶貴的貴金屬資源，同時(shí) 也有效降低了測(cè)試架的成本；另外，該測(cè)試架能避免高溫測(cè)試條件下測(cè)試架被腐蝕或與被 測(cè)高溫液體互溶等問題，測(cè)試過程中也不存在其它非被測(cè)材料的揮發(fā)，因此可以保持樣品 的潔凈，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，包括：上測(cè)試架和底座基板兩個(gè)部件；其中， 上測(cè)試架由匯液池、懸滴孔柱、支撐立板功能部位構(gòu)成；匯液池位于上測(cè)試架的上表面，主 要用于盛匯熔融被測(cè)液體；位于匯液池中心正下方的上測(cè)試架底部設(shè)有懸滴孔柱，用于液 滴懸掛；支撐立板有兩片，對(duì)稱布置于上測(cè)試架兩側(cè)，用于支撐整個(gè)上測(cè)試架。
[0006] 底座基板上表面開有三個(gè)槽；其中，正中央的槽為正方形，用于盛接可能掉落的被 測(cè)液滴，避免污染爐腔；兩側(cè)各有一個(gè)長(zhǎng)條形槽，用于分別與上測(cè)試架兩側(cè)的支撐立板配合 連接，測(cè)試時(shí)，將上測(cè)試架兩側(cè)的支撐立板分別插入底座基板的長(zhǎng)條形槽中，可將上測(cè)試架 和底座基板兩個(gè)部件裝配成一整體。
[0007] 整個(gè)測(cè)試架的材料都為同一種陶瓷材料，為氧化鋯或氧化鋁材料，測(cè)試架總長(zhǎng)、總 寬、總高尺寸均在16~30 mm范圍內(nèi)。
[0008] 匯液池位于上測(cè)試架中央，表面為圓錐形，其圓錐角度為120° ~160°。
[0009] 懸滴孔柱為一內(nèi)徑I. 6~2. 4 mm、外徑3~5mm、長(zhǎng)度為2~4mm的圓柱孔，便于恪融液 體流向懸滴孔柱下端面，形成懸滴。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：測(cè)試架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，全部采用陶瓷材料，完全避免 了鉑銠等耐高溫貴金屬的使用，節(jié)約了寶貴的貴金屬資源，同時(shí)也有效降低了測(cè)試架的成 本，另外，該測(cè)試架能避免高溫測(cè)試條件下測(cè)試架被腐蝕或與被測(cè)高溫液體互溶等問題，測(cè) 試過程中也不存在其它非被測(cè)材料的揮發(fā)，因此可以保持樣品的潔凈，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0011] 圖1是俯視視角下的全陶瓷表面張力測(cè)試架的裝配圖。
[0012] 圖2是仰視視角下的全陶瓷表面張力測(cè)試架的裝配圖。
[0013] 圖中：1 -上測(cè)試架；2 -底座基板；3 -匯液池；4 -懸滴孔柱；5_支撐立板。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0015] 圖1和圖2分別從俯視視角和仰視視角展示了本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測(cè)試 架，主要包括：上測(cè)試架1和底座基板2兩個(gè)部件，其中，上測(cè)試架1由匯液池3、懸滴孔柱4 和支撐立板5等功能部位構(gòu)成。
[0016] 測(cè)試前，先將上測(cè)試架1和底座基板2兩個(gè)部件組裝好，即將上測(cè)試架1兩側(cè)的支 撐立板5分別插入底座基板2的長(zhǎng)條形槽中，然后，稱取
重量的被測(cè)固體塊放在 匯液池3中央，式中，DjP 02分別為懸滴孔柱4的內(nèi)、外直徑，@為被測(cè)材料的表面張力估 計(jì)值，通過查閱現(xiàn)有資料或用試錯(cuò)法得到，實(shí)際測(cè)試的時(shí)候要求懸掛的液滴要有足夠的體 積，但是液滴太大也會(huì)掉落，所以需要有個(gè)估計(jì)值，用于保證實(shí)驗(yàn)中液滴能有足夠多的量懸 掛在上面；g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，再將整個(gè)測(cè)試架連同被測(cè)固體塊一起放進(jìn)高溫爐內(nèi)，保持 上測(cè)試架1的懸滴孔柱4下端面水平。升溫融化被測(cè)固體塊，形成高溫液體，并沿懸滴孔柱 4的內(nèi)孔留下，在懸滴孔柱4的下端面形成懸掛液滴，最后，利用懸掛液滴的下部液面輪廓 經(jīng)過圖像捕捉和輪廓曲線擬合，計(jì)算獲得液滴的實(shí)際表面張力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，其特征在于：所述測(cè)試架包括上測(cè)試架和底座基板兩 個(gè)部件；上測(cè)試架由匯液池、懸滴孔柱、支撐立板構(gòu)成；匯液池位于上測(cè)試架的上表面，主 要用于盛匯熔融被測(cè)液體；位于匯液池中心正下方的上測(cè)試架底部設(shè)有懸滴孔柱，用于液 滴懸掛；支撐立板有兩片，對(duì)稱布置于上測(cè)試架兩側(cè)，安裝在底座基板上，用于支撐整個(gè)上 測(cè)試架。2. 如權(quán)利要求1所述的一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，其特征在于：所述底座基板上表 面開有三個(gè)槽；其中，正中央的槽為正方形，用于盛接可能掉落的被測(cè)液滴，避免污染爐腔； 兩側(cè)各有一個(gè)長(zhǎng)條形槽，用于分別與上測(cè)試架兩側(cè)的支撐立板配合連接，測(cè)試時(shí)，將上測(cè)試 架兩側(cè)的支撐立板分別插入底座基板的長(zhǎng)條形槽中，將上測(cè)試架和底座基板兩個(gè)部件裝配 成一整體。3. 如權(quán)利要求1所述的一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，其特征在于：整個(gè)測(cè)試架的材料 都為同一種陶瓷材料，為氧化鋯或氧化鋁材料，測(cè)試架總長(zhǎng)、總寬、總高尺寸均在16~30mm 范圍內(nèi)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，其特征在于：匯液池位于上測(cè)試 架中央，表面為圓錐形，其圓錐角度為120° ~160°。5. 如權(quán)利要求1所述的一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，其特征在于：懸滴孔柱為一內(nèi)徑 1. 6~2. 4mm、外徑3~5mm、長(zhǎng)度為2~4mm的圓柱孔，便于恪融液體流向懸滴孔柱下端面，形成 懸滴。6. 使用如權(quán)利要求1所述的一種全陶瓷表面張力測(cè)試架進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在 于：測(cè)試前，先將上測(cè)試架和底座基板兩個(gè)部件組裝好，即將上測(cè)試架1兩側(cè)的支撐立板分 別插入底座基板的長(zhǎng)條形槽中，然后重量的被測(cè)固體塊放在匯液池中央， 式中，DjPD2分別為懸滴孔柱的內(nèi)、外直徑，7為被測(cè)材料的表面張力估計(jì)值；g為當(dāng)?shù)刂亓? 加速度，再將整個(gè)測(cè)試架連同被測(cè)固體塊一起放進(jìn)高溫爐內(nèi)，保持上測(cè)試架的懸滴孔柱下 端面水平；升溫融化被測(cè)固體塊，形成高溫液體，并沿懸滴孔柱的內(nèi)孔留下，在懸滴孔柱的 下端面形成懸掛液滴，最后，利用懸掛液滴的下部液面輪廓經(jīng)過圖像捕捉和輪廓曲線擬合， 計(jì)算獲得液滴的實(shí)際表面張力。
【專利摘要】本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測(cè)試架，可用于基于懸滴法的表面張力測(cè)試，特別適用于高溫條件下金屬或半導(dǎo)體材料表面張力測(cè)試，測(cè)試架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，全部采用陶瓷材料，完全避免了鉑銠等耐高溫貴金屬的使用，節(jié)約了寶貴的貴金屬資源，同時(shí)也有效降低了測(cè)試架的成本，另外，該測(cè)試架能避免高溫測(cè)試條件下測(cè)試架被腐蝕或與被測(cè)高溫液體互溶等問題，測(cè)試架材料無揮發(fā)，可保證測(cè)試腔潔凈，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。<b /><b />
【IPC分類】G01N13/02
【公開號(hào)】CN105300847
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510829913
【發(fā)明人】坎標(biāo), 李征宇, 孫濤, 丁建寧
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日