съвети и трикове

Дори платината не е вечна!

Термодвойките се утвърдиха като стандартни устройства за измерване на температурата в термичния анализ: те се характеризират с лесна настройка и работа, многофункционални са, здрави и компактни.

Най-често използваният материал за термодвойки, работещи при температури над 800°C, е платина-платина/родий (10% ) - с оглед на химическия състав, обозначаван също като Pt-Pt 10% Rh, - или наричан още тип S. Основните предимства на тази термодвойка, разработена от Льо Четалие преди повече от 100 години, са високата възпроизводимост, добрата корозионна и оксидативна стабилност.

Настройване:

Отрицателната страна на термодвойката е съставена от платина, а положителната - в съответствие с ASTM E1159 - от платина/родий с тегловно съотношение приблизително 10,00+/- 0,05 % родий.

Съпротива:

Компактната платина-платина/род се характеризира с почти неограничено съпротивление при стайна температура. Това обаче се променя при редовна работа при високи температури. Интердифузията, селективното изпарение, рекристализацията и влиянието на околната среда са основните причини за промени в термичното напрежение или повреда на термодвойката.

а) Селективно изпарение и интердифузия

При температури над 1000 °C се наблюдава изпаряване на родий, както и дифузия на родий от положителната страна на Pt 10% Rh към отрицателната страна на Pt. И двата ефекта водят до появата на примеси и увеличено износване на платинената жица. За да се сведе до минимум рискът от образуване на сплав над газовата фаза, по-голямата част от термодвойката за носители на проби DSC/DTA е защитена с капиляр от високочист Al2O3.

б) Рекристализация

В температурния диапазон над 1100°C платината рекристализира в едрозърнеста структура. Описаното нарастване на зърната не само се случва в метала или металната сплав, но също така води до "коалесценция" на различни части от платина, които са в контакт помежду си, като например DSC/TG сензор тип S и Pt/Rh DSC тигели. Единствено кондиционирането на нови носители на проби и тигли чрез специална термична обработка намалява "склонността към слепване".

Използването на некондиционирани носители на проби и тигели в температурен диапазон над 1000°C незабавно води до заваряване на тигела върху сензора и по този начин до разрушаване на носителя на проби.

В тази връзка обърнете внимание на листовката с инструкции на вашия носител на проби. Бихме ви помолили да нагрявате новите Pt/Rh тигли преди да ги използвате в отделна пещ до необходимата крайна температура на измерването, да сваляте тиглите от сензора след всяко измерване като предпазна мярка и да повишавате температурите над 1100°C само постепенно в началото.

Според нашия опит използването на дисперсно закалени (т.нар. FKS) материали за повърхностите на сензора и тигелите не води до дългосрочно значително подобрение.

Един от начините за избягване на описаното явление е да се подложат тънки дискове (между повърхността на сензора и тигела). Рискът от залепване е сведен до минимум, а чувствителността на носителя на пробата е само леко намалена.

в) Въздействие върху околната среда

На практика най-голямо влияние върху експлоатационния живот на термодвойките оказва взаимодействието с околната среда. Дифузните примеси, отделяни от пробите, променят термичното напрежение или дори могат да причинят първоначално напукване на термодвойката. В таблицата ще намерите подробна информация за химическата съвместимост на платината с други материали за проби и газови атмосфери.

Този списък показва колко важни са редовните проверки и калибриране. Това е единственият начин да се гарантира, че използваният материал за термодвойки Pt-Pt10% Rh не надвишава определената граница на допустимите отклонения за по-дълъг период от време.

Критично за платината:

  • Халогени (Cl2, F2, Br2), aqua regia
  • Li2CO3, преди отделянето наCO2 (разлагане)
  • PbO, FeCl2
  • Be сплави (изпаряване)
  • HCl с окислители (напр. хромова киселина, манганати, соли на желязо (III) и разтопени соли); редуциращи атмосфери
  • Метали и метални пари (напр. B, Pb, Zn, Sn, Ag, Au, Li, Na, K, Sb, Bi, Ni, Fe и др.;m Se > 320°C (изпаряване)
  • Метали и метални оксиди с редуциращи субстанции като C, органични съединения илиH2
  • Оксиди в атмосфера на инертен газ при по-високи температури (редукция)
  • Сяра (грапавост на повърхността, крехкост)
  • Алкални хидроксиди, -карбонати, -сулфати, -цианиди и роданиди при по-високи температури
  • KHSO4 при по-високи температури
  • Сажди или свободен въглерод >1000°C
  • SiO2 при редуциращи условия
  • SiC и Si3N4 >1000°C (освобождаване на елементарен Si)
  • HBr, разтвор на KCl при високи температури

(Без претенции за изчерпателност)

Няма съпротива срещу:

  • Смеси от KNO3 и NaOH при 700°C при изключване на въздуха
  • Смеси от KOH и K2Sпри 700°C с изключване на въздуха
  • LiCl при 600°C
  • MgCl2, Ba(NO3)2 при 700°C
  • HBr, HJ, H2O2 (30%) и HNO3 при 100°C
  • KCl (продуктите от разлагането, които се образуват по време на топене; точка на топене: 768°C)

Ограничена устойчивост на:

  • KHF2, LiF2, NaCl при 900°C
  • Смеси от NaOH и NaNO3 при 700°C при изключване на въздуха

Не се твърди, че този преглед е изчерпателен; той е само насока за потребителя. В по-голямата си част температурите са литературни стойности. Температурите при тестови условия могат да бъдат изместени към по-ниски стойности. Винаги е препоръчително да се провеждат предварителни тестове в отделни пещи. NETZSCH-Gerätebau изключва отговорността за евентуални щети, възникнали в резултат на неправилна употреба на уредите, тигелите, носителите на проби и др.