一種全陶瓷表面張力測試架及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測試架，更具體地，涉及一種全陶瓷表面張力測試架。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面張力測試對于了解毛細現(xiàn)象、液體在固體表面的潤濕現(xiàn)象非常必要，高溫 表面張力測試結(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 表面張力測試方法包括毛細管上升法、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定裝置，采用了 氣泡法，利用傳感器檢測壓力差和溫度，計算獲得液態(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，使用中被測液體與金屬支架發(fā)生 直接接觸。
[0003] 在各種表面張力測試方法中，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，計算獲得液滴的表面張力； 相比常溫測試，高溫表面張力測試對測試裝置有耐高溫、無揮發(fā)、不變形等要求，因此，金屬 液滴表面張力測量過程中應(yīng)盡量避免使用低熔點、易與被測金屬互熔的材料制作的測試 架，另外，為方便后期對固化后的被測液滴、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)或測試識辨度高的材料制作測試支架。
[0004] 本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測試架能夠滿足以上要求，其結(jié)構(gòu)簡單，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 也有效降低了測試架的成本；另外，該測試架能避免高溫測試條件下測試架被腐蝕或與被 測高溫液體互溶等問題，測試過程中也不存在其它非被測材料的揮發(fā)，因此可以保持樣品 的潔凈，提高測量的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測試架，包括：上測試架和底座基板兩個部件；其中， 上測試架由匯液池、懸滴孔柱、支撐立板功能部位構(gòu)成；匯液池位于上測試架的上表面，主 要用于盛匯熔融被測液體；位于匯液池中心正下方的上測試架底部設(shè)有懸滴孔柱，用于液 滴懸掛；支撐立板有兩片，對稱布置于上測試架兩側(cè)，用于支撐整個上測試架。
[0006] 底座基板上表面開有三個槽；其中，正中央的槽為正方形，用于盛接可能掉落的被 測液滴，避免污染爐腔；兩側(cè)各有一個長條形槽，用于分別與上測試架兩側(cè)的支撐立板配合 連接，測試時，將上測試架兩側(cè)的支撐立板分別插入底座基板的長條形槽中，可將上測試架 和底座基板兩個部件裝配成一整體。
[0007] 整個測試架的材料都為同一種陶瓷材料，為氧化鋯或氧化鋁材料，測試架總長、總 寬、總高尺寸均在16~30 mm范圍內(nèi)。
[0008] 匯液池位于上測試架中央，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：測試架結(jié)構(gòu)簡單，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，同時也有效降低了測試架的成 本，另外，該測試架能避免高溫測試條件下測試架被腐蝕或與被測高溫液體互溶等問題，測 試過程中也不存在其它非被測材料的揮發(fā)，因此可以保持樣品的潔凈，提高測量的準(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試架的裝配圖。
[0012] 圖2是仰視視角下的全陶瓷表面張力測試架的裝配圖。
[0013] 圖中：1 -上測試架；2 -底座基板；3 -匯液池；4 -懸滴孔柱；5_支撐立板。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。
[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試 架，主要包括：上測試架1和底座基板2兩個部件，其中，上測試架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] 測試前，先將上測試架1和底座基板2兩個部件組裝好，即將上測試架1兩側(cè)的支 撐立板5分別插入底座基板2的長條形槽中，然后，稱取
重量的被測固體塊放在 匯液池3中央，式中，DjP 02分別為懸滴孔柱4的內(nèi)、外直徑，@為被測材料的表面張力估 計值，通過查閱現(xiàn)有資料或用試錯法得到，實際測試的時候要求懸掛的液滴要有足夠的體 積，但是液滴太大也會掉落，所以需要有個估計值，用于保證實驗中液滴能有足夠多的量懸 掛在上面；g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，再將整個測試架連同被測固體塊一起放進高溫爐內(nèi)，保持 上測試架1的懸滴孔柱4下端面水平。升溫融化被測固體塊，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，計算獲得液滴的實際表面張力。
【主權(quán)項】
1. 一種全陶瓷表面張力測試架，其特征在于：所述測試架包括上測試架和底座基板兩 個部件；上測試架由匯液池、懸滴孔柱、支撐立板構(gòu)成；匯液池位于上測試架的上表面，主 要用于盛匯熔融被測液體；位于匯液池中心正下方的上測試架底部設(shè)有懸滴孔柱，用于液 滴懸掛；支撐立板有兩片，對稱布置于上測試架兩側(cè)，安裝在底座基板上，用于支撐整個上 測試架。2. 如權(quán)利要求1所述的一種全陶瓷表面張力測試架，其特征在于：所述底座基板上表 面開有三個槽；其中，正中央的槽為正方形，用于盛接可能掉落的被測液滴，避免污染爐腔； 兩側(cè)各有一個長條形槽，用于分別與上測試架兩側(cè)的支撐立板配合連接，測試時，將上測試 架兩側(cè)的支撐立板分別插入底座基板的長條形槽中，將上測試架和底座基板兩個部件裝配 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試架，其特征在于：整個測試架的材料 都為同一種陶瓷材料，為氧化鋯或氧化鋁材料，測試架總長、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試架，其特征在于：匯液池位于上測試 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試架進行測試的方法，其特征在 于：測試前，先將上測試架和底座基板兩個部件組裝好，即將上測試架1兩側(cè)的支撐立板分 別插入底座基板的長條形槽中，然后重量的被測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為被測材料的表面張力估計值；g為當(dāng)?shù)刂亓? 加速度，再將整個測試架連同被測固體塊一起放進高溫爐內(nèi)，保持上測試架的懸滴孔柱下 端面水平；升溫融化被測固體塊，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， 計算獲得液滴的實際表面張力。
【專利摘要】本發(fā)明一種全陶瓷表面張力測試架，可用于基于懸滴法的表面張力測試，特別適用于高溫條件下金屬或半導(dǎo)體材料表面張力測試，測試架結(jié)構(gòu)簡單，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，同時也有效降低了測試架的成本，另外，該測試架能避免高溫測試條件下測試架被腐蝕或與被測高溫液體互溶等問題，測試架材料無揮發(fā)，可保證測試腔潔凈，提高測量的準(zhǔn)確性。<b /><b />
【IPC分類】G01N13/02
【公開號】CN105300847
【申請?zhí)枴緾N201510829913
【發(fā)明人】坎標(biāo), 李征宇, 孫濤, 丁建寧
【申請人】常州大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月25日