نصائح وحيل

ولا حتى البلاتين أبدي!

أصبحت المزدوجات الحرارية راسخة كأجهزة قياسية لقياس درجة الحرارة في التحليل الحراري: فهي تتميز ببساطة التركيب والتشغيل، كما أنها متعددة الوظائف وقوية وصغيرة الحجم.

المادة المزدوجة الحرارية الأكثر استخدامًا للتشغيل فوق 800 درجة مئوية هي البلاتين-البلاتين/الروديوم (10%) - فيما يتعلق بتركيبها الكيميائي، والمسمى أيضًا Pt-Pt 10% Rh، أو يشار إليها أيضًا بالنوع S. المزايا الرئيسية لهذه المزدوجة الحرارية، التي طورها لو شيتالييه منذ أكثر من 100 عام، هي قابلية التكرار العالية والتآكل الجيد والاستقرار التأكسدي.

الإعداد:

يتكون الجانب السالب من المزدوجة الحرارية من البلاتين؛ ويتكون الجانب الموجب - وفقًا للمعيار ASTM E1159 - من البلاتين/الروديوم بنسبة وزن تبلغ 10.00+/- 0.05% تقريبًا من الروديوم.

المقاومة:

يتميّز البلاتين-البلاتين/الروديوم المدمج بمقاومة غير محدودة تقريباً في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، يتغير هذا في ظل التشغيل المنتظم في درجات حرارة عالية. ويُعد الانتشار البيني والتبخر الانتقائي وإعادة التبلور والتأثيرات البيئية هي الأسباب الرئيسية للتغيرات في التوتر الحراري أو فشل المزدوجة الحرارية.

أ) التبخر الانتقائي والانتشار البيني

عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، يحدث تبخر للروديوم وكذلك انتشار الروديوم من جانب البلاتين الموجب بنسبة 10% من الروديوم إلى جانب البلاتين السالب. ويؤدي كلا التأثيرين إلى حدوث شوائب وزيادة تآكل وتلف السلك البلاتيني. ولتقليل مخاطر تكوين السبائك على المرحلة الغازية، تتم حماية معظم السلك المزدوج الحراري لحاملات عينة DSC/DTA بواسطة شعيرات من _Al2O3 عالي النقاء.

ب) إعادة التبلور

في نطاق درجات الحرارة التي تزيد عن 1100 درجة مئوية، يُعاد بلورة البلاتين إلى بنية حبيبية خشنة. لا يحدث النمو الحبيبي الموصوف داخل المعدن أو السبيكة المعدنية فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى "التحام" الأجزاء البلاتينية المختلفة التي تكون على اتصال ببعضها البعض، مثل حساس DSC/TG من النوع S وبوتقات Pt/Rh DSC. إن تكييف حاملات العينات والبوتقات الجديدة فقط عن طريق المعالجة الحرارية الخاصة يقلل من "ميل الالتصاق".

يؤدي استخدام حاملات العينات والبوتقات غير المكيّفة في نطاق درجة حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية على الفور إلى لحام البوتقة على المستشعر وبالتالي تدمير حامل العينة.

يُرجى الانتباه إلى نشرة التعليمات الخاصة بحامل العينة في هذا الصدد. نطلب منك تسخين بوتقات Pt/Rh الجديدة قبل استخدامها في فرن منفصل إلى درجة الحرارة النهائية المطلوبة للقياس، ورفع البوتقات من الحساس بعد كل قياس كإجراء احترازي، ورفع درجات الحرارة فوق 1100 درجة مئوية فقط بشكل تدريجي في البداية.

من خلال تجربتنا، لا يؤدي استخدام المواد المقواة بالتشتت (ما يسمى FKS) لأسطح الحساس والبوتقات إلى تحسن كبير على المدى الطويل.

وتتمثل إحدى طرق تجنب الظاهرة الموصوفة في تبطين الأقراص الرقيقة (بين سطح المجس والبوتقة). يتم تقليل خطر الالتصاق إلى أدنى حد ممكن وتقل حساسية حامل العينة بشكل طفيف فقط.

ج) الآثار البيئية

من الناحية العملية، يرجع التأثير الأكبر على عمر خدمة المزدوجات الحرارية إلى التفاعلات مع البيئة. الشوائب المنتشرة، التي يتم إطلاقها من العينات، تغير التوتر الحراري أو قد تتسبب حتى في التشقق الأولي لسلك المزدوجة الحرارية. ستجد في الجدول تفاصيل حول التوافق الكيميائي للبلاتين مع مواد العينات الأخرى وأجواء الغاز.

توضح هذه القائمة مدى أهمية الفحوصات المنتظمة وقياسات المعايرة. هذه هي الطريقة الوحيدة لضمان عدم تجاوز مادة المزدوجات الحرارية المستخدمة Pt-Pt10% Rh بنسبة 10٪ Rh حد التفاوت المسموح به المحدد على مدى فترة زمنية أطول.

حاسم بالنسبة للبلاتين:

الهالوجينات (_Cl2،_F2،_Br2)، أكوا ريجيا
_Li2CO3، قبل انبعاث _ثاني أكسيد الكربون (التحلل)
PbO، _FeCl2
تكون السبائك (التبخير)
HCl مع المؤكسدات (على سبيل المثال، حمض الكروميك والمنغنات وأملاح الحديد (III) والأملاح المنصهرة)؛ الأجواء المختزلة
المعادن والأبخرة المعدنية (على سبيل المثال، B، Pb، Pb، Zn، Sn، Sn، Ag، Au، Au، Li، Na، K، Sb، Sb، Bi، Ni، Fe، إلخ؛ م س > 320 درجة مئوية (التبخير)
الفلزات وأكاسيد الفلزات ذات المواقف الفرعية المختزلة مثل C أو المركبات العضوية أو _H2
الأكاسيد في جو غاز خامل في درجات حرارة أعلى (الاختزال)
الكبريت (تخشين السطح، التقصف)
هيدروكسيدات القلويات، والكربونات، والكبريتات، والكبريتات، والسيانيدات والرودانيدات عند درجات حرارة أعلى
_KHSO4 عند درجات حرارة أعلى
أسود الكربون أو الكربون الحر >1000 درجة مئوية
_SiO2 في ظروف الاختزال
SiC _وSi3N4 >1000 درجة مئوية (إطلاق Si الأولي)
HBr، محلول كلوريد الكربون في درجات حرارة عالية

(لا يوجد ادعاء بالاكتمال)

لا توجد مقاومة لـ

مخاليط _KNO3 و NaOH عند 700 درجة مئوية تحت استبعاد الهواء
مخاليط KOH و _K2Sعند 700 درجة مئوية تحت استبعاد الهواء
LiCl عند درجة حرارة 600 درجة مئوية
_MgCl2، Ba(_NO3₎₂ عند 700 درجة مئوية
HBr وHBr وHJ _وH2O2 (30%) _وHNO3 عند درجة حرارة 100 درجة مئوية
كلوريد الكالسيوم (نواتج التحلل التي تتكون أثناء الانصهار؛ درجة الانصهار: 768 درجة مئوية)

مقاومة محدودة لـ

_KHF2،_LiF2، NaCl عند 900 درجة مئوية
مخاليط NaOH و _NaNO3 عند 700 درجة مئوية تحت استبعاد الهواء

لا يوجد ادعاء بأن هذه النظرة العامة شاملة؛ فهي مجرد دليل إرشادي للمستخدم. بالنسبة للجزء الأكبر، فإن درجات الحرارة هي قيم أدبية. قد يتم تغيير درجات الحرارة في ظروف الاختبار إلى قيم أقل. يُنصح دائمًا بإجراء اختبارات أولية في أفران منفصلة. لا تتحمل NETZSCH-Gerätebau المسؤولية عن أي أضرار ناتجة عن الاستخدام غير السليم للأدوات والبوتقات وناقلات العينات وما إلى ذلك.