În literatură se poate găsi o descriere a unui număr de metode pentru determinarea unghiului de umectare. Vom rezuma la o scurtă descriere a celor mai simple, în opinia noastră, și în detaliu vom lua în considerare procedura de măsurare θ prin metoda goniometrică, care este utilizată la departamentul TP și MET.
Metoda de proiecție a unei picături
O picătură de lichid pe o suprafață orizontală de încercare este proiectată pe un ecran și unghiul dintre tangenta și picătură în punctul de contact al celor trei faze și suprafața eșantionului este determinat din fotografie sau model. Precizia acestei definiții este estimată la 1-5 grade.
θ determină picăturile și raza zonei de contact a picăturii cu suprafața investigată (rk) în înălțime (h) (figura 2), folosind formulele:
la θ> 90 ° cosθ = 1 -h / rk
Pentru picături de dimensiuni mici, atunci când se poate neglija deformarea sa datorită acțiunii gravitației:
Pentru a măsura parametrii picăturii (hirk), este recomandabil să se utilizeze un microscop de măsurare cu o axă optică orizontală.
Măsurarea unghiului de umezire prin metoda goniometrică
La departamentul TP și MET, un goniometru, montat pe baza microscopului MIN-4, este utilizat pentru măsurarea unghiurilor de contact ale suprafeței. Diagrama goniometrului este prezentată în figura 3.
Procedura de măsurare a unghiului de umectare este după cum urmează. Proba de testare (1) este plasată pe o masă de măsurare (2) a unui goniometru. O picătură de lichid de umectare se aplică pe suprafața probei cu o pipetă (3). Raza picăturii (r) nu trebuie să depășească constanta capilară pentru un fluid dat:
,
pentru a minimiza distorsiunea formei picăturii datorită gravitației: zhg și zh - tensiunea superficială și densitatea lichidului de umezire, respectiv g - accelerarea gravitației.
Fig. 3. Schema goniometrului pe baza microscopului MIN-4
1-probă, 2 trepte, lichid 3-drop, 4-șurub de reglare câmpul imaginii, cadranul rotativ 5, 6-micrometri șurub masă mișcare verticală, conul 7, 8 ocular; 9 lentile.
Estimările pentru condiție dau pentru apă r ≤ 3,8 mm (greutate de picătură nu mai mare de -230 mg, iar pentru glicerină - r ≤ 3,2 mm (170 mg)).
Cu șurubul de reglare (4) realizează o imagine clară a picăturilor de apă și firul întins de diametrul membrului rotativ (5). Rotirea selectorului (5) și șurubul micrometric (6) reglarea înălțimii mesei obiectului, imaginea combinată a firului - diametrul unei secțiuni a limita suprafeței eșantionului - registru de aer care corespunde poziției dispozitivului goniometric unghiul original (θ0), de numărare cu un membru al scalei (5 ) și vernier (7). Nonius vă permite să numărați unghiul cu o precizie de 0,1 grade.
Rotirea cadran (5) în sens orar și se deplasează ușor spre dreapta sau spre stânga cu faza de specimen este setat sârmă - poziția diametru tangent la suprafața picătură, la punctul de contact între cele trei faze (solide, lichide și gazoase). Se calculează unghiul θ1 corespunzător acestei poziții a membrelor.
Unghiul de umezire rezultat este definit ca modul al diferenței θ0 șiθ1:
Experiența arată că valoarea echilibrată (staționară) a unghiului de contact al umezelii nu este stabilită imediat: o anumită perioadă de timp θ se modifică datorită răspândirii picăturii. Timpul pentru stabilirea unui unghi de umectare la starea de echilibru pentru fiecare pereche de suprafețe-lichide trebuie să fie determinat experimental prin măsurarea valorii θ la anumite intervale după aplicarea picăturilor. Cinetica lichidului care se răspândește de-a lungul suprafeței împreună cu valoarea de echilibru a lui θ poate fi o caracteristică utilă a suprafeței.
Pentru a evalua reproductibilitatea rezultatelor experimentale, θ este măsurată în mod adecvat de 5-10 ori pe aceeași suprafață, calculând pe baza acestor măsurători valoarea medie a θ și limitele intervalului de încredere θ.
Principalul dezavantaj al metodei descrise mai sus pentru măsurarea unghiului de umectare goniometric, notat în literatura de specialitate, este cunoscută subiectivitatea în construirea tangenta la suprafața picătură, la punctul de contact între faze.
Mai mult, datorită probelor solide inhomogeneity energie suprafață umectate perimetru poate diferi semnificativ de circumferință, și, prin urmare, unghiurile de contact în diferite puncte ale perimetrului picăturii va fi diferit.
Metoda unei diagrame de lumină reflectată
Schema schematică a măsurătorilor este prezentată în figurile 4, 5, 6. Pelicula plană este plasată orizontal, picurarea lichidului de umectare pe suprafața sa are o secțiune transversală circulară, unghiul de udare nu depășește 90 °. Un fascicul paralel de lumină se propagă orizontal, paralel cu suprafața filmului, tăindu-l parțial și cade normal pe ecranul vertical. Când picurul este iluminat, radiația este reflectată de suprafața sa convexă. Diagrama spațială a luminii reflectate este parțial afișată pe ecran sub forma unei imagini luminoase a cărei parametri sunt legați de valoarea unghiului de margine. Unghiul dorit pentru margine este în acest caz pur și simplu unghiul dintre verticala și perimetrul modelului luminii. Acesta poate fi măsurat direct pe ecran sau pe o imagine luminoasă copiată de pe ecran. Ultima metodă a fost utilizată în această lucrare.
Fig.4 Instalare pentru măsurarea unghiului de contact al umezelii:
1 - laser cu heliu-neon;
2 - tabel orizontal;
3 - o picătură de lichid pe substrat;
Figura 5. Instalarea substratului Fig.6. Imaginea observată
cu o picătură pe ecran
Procedura de măsurare este după cum urmează. Pe o masă orizontală 2 este setat substratul pe care este aplicat de pipetă o picătură de lichid (apă sau glicerină). Pe ecran (4) este fixată o foaie de hârtie. rotatorii set de masă, astfel încât fasciculul laser a trecut strict pe suprafața substratului doar atingandu-l. Imaginea razei reflectate apare sub forma unei linii verticale (figura 6). Apoi, substratul cu picatura este mutat astfel încât raza trece de-a lungul tangentei la picătură (Fig.5). Pe ecran apare o imagine ușoară, care este o reflectare a razei din perimetrul picăturii. Este o linie care se execută la un unghi față de verticală (figura 6). Acest unghi este egal cu unghiul de umectare. Imaginea este marcată pe hârtie fixă cu un creion, iar unghiul este măsurat de către protractor.
Deoarece picurarea se extinde neuniform peste suprafața substratului, se recomandă efectuarea mai multor măsurători, transformând substratul cu o picătură. Valorile obținute sunt medii. Pe baza unghiurilor de umectare găsite, energia de suprafață a materialului se calculează conform ecuației Fawkes-Young (5). Metodologia și exemplul de calcul sunt descrise mai sus.
Pentru a rezuma, trebuie remarcat faptul că metodele de determinare a curățeniei pe suprafață, bazate pe umezirea acestora cu apă, depind de un număr mare de factori care pot denatura rezultatele.
În mediul de producție în cazuri critice, se utilizează în paralel și unele metode obiective de testare a detaliilor pentru contaminarea cu grăsimi. Un exemplu de astfel de metodă este metoda, bazată pe determinarea intensității fluorescenței uleiului dizolvat în tricloretilenă, sub iradiere UV. Părțile controlate sunt plasate pe grila metalică a dispozitivului și sunt supuse tratamentului cu vapori de tricloretilenă timp de 15 minute. Apoi, permeabilitatea optică în comparație cu permeabilitatea utilizată de referință tricloretilena (pur) și o curbă de calibrare concentrație volum determinat de impurități în tricloretilenă.
Cea mai simplă metodă de control este luminescentă. Se bazează pe determinarea intensității strălucirii contaminanților grași atunci când părțile testate sunt iradiate cu lumină UV. Intensitatea luminii poate fi măsurată, controlul poate fi, de asemenea, pur vizual pentru o evaluare brută a purității părților. Metoda este potrivită nu numai pentru controlul selectiv, dar și pentru controlul continuu al pieselor.
Calitatea apei de curățare poate fi monitorizată prin conductivitate electrică, este utilizată pentru curățarea pieselor în etapele finale de purificare. O creștere a acestui parametru indică o deteriorare a calității curățării. Această metodă permite rezolvarea multor probleme practice, inclusiv în implementarea controlului continuu al producției. Adesea măsurarea conductivității este combinată cu măsurarea altor cantități, cum ar fi densitatea, viscozitatea, lichid de spălare pH.
Conductivitatea electrică a soluției poate fi găsită prin măsurarea rezistenței active dintre electrozii imersați în ea. Pentru a măsura rezistența, utilizați curent alternativ, deoarece un curent direct determină electroliza și polarizarea electrozilor.
Figura 7. Diagrama instalației pentru măsurarea conductivității electrice
Rezistența soluției este determinată prin comparație cu rezistența de referință (figura 7). Esența metodei folosite în laborator pentru determinarea rezistenței specifice a apei este că într-o celulă cu apă cunoscute fluxurile cunoscute curent, iar seria conectat cu rezistența, care este de asemenea cunoscut magnitudine, căderea de tensiune este eliminat. Apoi, prin calcule simple, rezistența apei deionizată și a apei utilizate pentru spălare este stabilită.
Când efectuați operația, puteți determina câți spălări sunt necesare pentru a elimina complet urmele de lichide de clătire.
Astfel, scopul acestei lucrări este familiarizarea cu cele mai comune metode de curățare a detaliilor EVP și IMS și cu metodele de control al purității suprafeței testate disponibilă în condițiile departamentului. Luați plăci de sticlă sau ceramică. Pentru a evalua metodele de curățare, este necesară provocarea unei contaminări uniforme a substraturilor și evaluarea stării suprafeței prin măsurarea unghiurilor de umectare, de exemplu, cu diferite lichide. După curățarea prin oricare dintre metodele discutate mai sus, estimăm din nou starea suprafeței de la unghiul de umezire. Puteți compara eficacitatea diferitelor metode de curățare la instrucțiunile profesorului.
Articole similare
-
Determinarea unghiului de umezire cu ajutorul vizibilității mecanice
-
Proprietățile solului alcalin, metodele de îmbunătățire, selecția copacilor de foioase
-
Valoare - margine unghiulară - udare - enciclopedie mare de petrol și gaz, articol, pagina 3
Trimiteți-le prietenilor: