συμβουλές & κόλπα

Ούτε η πλατίνα δεν είναι αιώνια!

Τα θερμοστοιχεία έχουν καθιερωθεί ως τυπικές συσκευές μέτρησης θερμοκρασίας στη θερμική ανάλυση: διαθέτουν απλή ρύθμιση και λειτουργία και είναι πολυλειτουργικά, στιβαρά και συμπαγή.

Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό θερμοζεύγους για λειτουργία άνω των 800°C είναι η πλατίνα-πλατίνα/ρόδιο (10% ) - όσον αφορά τη χημική του σύνθεση, που ονομάζεται επίσης Pt-Pt 10% Rh,- ή αναφέρεται επίσης ως τύπος S. Τα κύρια πλεονεκτήματα αυτού του θερμοζεύγους, που αναπτύχθηκε από τον Le Chetalier πριν από 100 και πλέον χρόνια, είναι η υψηλή αναπαραγωγιμότητα, η καλή σταθερότητα στη διάβρωση και την οξείδωση.

Εγκατάσταση:

Η αρνητική πλευρά του θερμοζεύγους αποτελείται από πλατίνα- η θετική πλευρά - σύμφωνα με το πρότυπο ASTM E1159 - από πλατίνα/ρόδιο με αναλογία βάρους περίπου 10,00+/- 0,05% ρόδιο.

Αντίσταση:

Η συμπαγής πλατίνα-πλατίνα/ρόδιο διαθέτει πρακτικά απεριόριστη αντίσταση σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό, ωστόσο, αλλάζει υπό τακτική λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες. Η διάχυση, η selective εξάτμιση, η ανακρυστάλλωση και οι περιβαλλοντικές επιδράσεις είναι οι κυριότεροι λόγοι για τις αλλαγές στη θερμική τάση ή την αστοχία του θερμοζεύγους.

α) Selective εξάτμιση και διάχυση

Σε θερμοκρασίες άνω των 1000°C, παρατηρείται εξάτμιση του ροδίου και διάχυση του ροδίου από τη θετική πλευρά του Pt 10% Rh προς την αρνητική πλευρά του Pt. Και τα δύο φαινόμενα οδηγούν σε ακαθαρσίες και αυξημένη φθορά του σύρματος λευκόχρυσου. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος σχηματισμού κράματος πάνω από την αέρια φάση, το μεγαλύτερο μέρος του σύρματος του θερμοζεύγους για τους φορείς δειγμάτων DSC/DTA προστατεύεται από ένα τριχοειδές υψηλής καθαρότητας Al2O3.

β) Ανακρυστάλλωση

Στην περιοχή θερμοκρασιών άνω των 1100°C, η πλατίνα ανακρυσταλλώνεται σε χονδρόκοκκη δομή. Η περιγραφόμενη ανάπτυξη κόκκων δεν συμβαίνει μόνο στο εσωτερικό του μετάλλου ή του κράματος μετάλλων, αλλά οδηγεί επίσης σε "συνένωση" διαφορετικών τμημάτων πλατίνας που βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους, όπως αισθητήρες DSC/TG τύπου S και χωνευτήρια DSC Pt/Rh. Μόνο η προετοιμασία των νέων φορέων δειγμάτων και των χωνευτηρίων με ειδική θερμική επεξεργασία μειώνει την "τάση συγκόλλησης".

Η χρήση μη κλιματιζόμενων δειγματοφορέων και χωνευτηρίων στην περιοχή θερμοκρασιών άνω των 1000°C οδηγεί αμέσως σε συγκόλληση του χωνευτηρίου πάνω στον αισθητήρα και, συνεπώς, σε καταστροφή του δειγματοφορέα.

Παρακαλείστε να λάβετε υπόψη σας το φυλλάδιο οδηγιών του φορέα δείγματος από αυτή την άποψη. Θα σας παρακαλούσαμε να θερμαίνετε τα νέα χωνευτήρια Pt/Rh πριν από τη χρήση τους σε ξεχωριστό κλίβανο στην απαιτούμενη τελική θερμοκρασία της μέτρησης, να ανασηκώνετε τα χωνευτήρια από τον αισθητήρα μετά από κάθε μέτρηση για προληπτικούς λόγους και να ανεβαίνετε σε θερμοκρασίες άνω των 1100°C μόνο σταδιακά στην αρχή.

Σύμφωνα με την εμπειρία μας, η χρήση υλικών σκληρυμένων στη διασπορά (τα λεγόμενα FKS) για τις επιφάνειες του αισθητήρα και τα χωνευτήρια δεν επιφέρει μακροπρόθεσμα σημαντική βελτίωση.

Ένας τρόπος αποφυγής του περιγραφόμενου φαινομένου είναι η υποστύλωση λεπτών δίσκων (μεταξύ της επιφάνειας του αισθητήρα και του χωνευτηρίου). Ο κίνδυνος προσκόλλησης ελαχιστοποιείται και η ευαισθησία του δειγματοφορέα μειώνεται ελάχιστα.

γ) Περιβαλλοντικές επιπτώσεις

Στην πράξη, η μεγαλύτερη επίδραση στη διάρκεια ζωής των θερμοζευγών οφείλεται στις αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον. Οι διάχυτες ακαθαρσίες, που απελευθερώνονται από τα δείγματα, μεταβάλλουν τη θερμική τάση ή μπορεί ακόμη και να προκαλέσουν αρχική ρωγμή του σύρματος του θερμοζεύγους. Στον πίνακα θα βρείτε λεπτομέρειες σχετικά με τη χημική συμβατότητα της πλατίνας με άλλα υλικά δειγμάτων και ατμόσφαιρες αερίων.

Αυτός ο κατάλογος δείχνει πόσο σημαντικές είναι οι τακτικές επιθεωρήσεις και οι μετρήσεις καlibraτίας. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να διασφαλιστεί ότι το χρησιμοποιούμενο υλικό θερμοζεύγους Pt-Pt10% Rh δεν υπερβαίνει το καθορισμένο όριο ανοχής για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Κρίσιμη για την πλατίνα:

  • Αλογόνα (Cl2, F2, Br2), βασιλικό ύδωρ
  • Li2CO3, πριν από την εκπομπήCO2 (αποσύνθεση)
  • PbO, FeCl2
  • Κράματα Be (εξάτμιση)
  • HCl με οξειδωτικά (π.χ. χρωμικό οξύ, μαγγανικά άλατα, άλατα σιδήρου (III) και λιωμένα άλατα)- αναγωγικές ατμόσφαιρες
  • Μέταλλα και ατμοί μετάλλων (π.χ. B, Pb, Zn, Sn, Ag, Au, Li, Na, K, Sb, Bi, Ni, Fe κ.λπ.)m Se > 320°C (εξάτμιση)
  • Μέταλλα και οξείδια μετάλλων με αναγωγικές υποστάσεις όπως C, οργανικές ενώσεις ήH2
  • Οξείδια σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου σε υψηλότερες θερμοκρασίες (αναγωγή)
  • Θείο (τραχύτητα της επιφάνειας, ευθραυστότητα)
  • Αλκαλικά υδροξείδια, -ανθρακικά, -θειικά, -κυανίδια και ροδανίδια σε υψηλότερες θερμοκρασίες
  • KHSO4 σε υψηλότερες θερμοκρασίες
  • Μαύρος άνθρακας ή ελεύθερος άνθρακας >1000°C
  • SiO2 υπό αναγωγικές συνθήκες
  • SiC και Si3N4 >1000°C (απελευθέρωση στοιχειώδους Si)
  • Διάλυμα HBr, KCl σε υψηλές θερμοκρασίες

(Χωρίς αξίωση πληρότητας)

Καμία αντίσταση σε:

  • Μείγματα KNO3 και NaOH στους 700°C υπό αποκλεισμό του αέρα
  • Μείγματα KOH και K2Sστους 700°C υπό αποκλεισμό του αέρα
  • LiCl στους 600°C
  • MgCl2, Ba(NO3)2 στους 700°C
  • HBr, HJ, H2O2 (30%) και HNO3 στους 100°C
  • KCl (τα προϊόντα αποσύνθεσης που σχηματίζονται κατά την τήξη- σημείο τήξης:768°C)

Περιορισμένη αντοχή σε:

  • KHF2, LiF2, NaCl στους 900°C
  • Μείγματα NaOH και NaNO3 στους 700°C υπό αποκλεισμό αέρα

Η επισκόπηση αυτή δεν έχει καμία απαίτηση να είναι εξαντλητική, αλλά αποτελεί μόνο μια κατευθυντήρια γραμμή για τον χρήστη. Ως επί το πλείστον, οι θερμοκρασίες είναι βιβλιογραφικές τιμές. Οι θερμοκρασίες σε συνθήκες δοκιμής ενδέχεται να μετατοπιστούν σε χαμηλότερες τιμές. Συνιστάται πάντοτε η διενέργεια προκαταρκτικών δοκιμών σε ξεχωριστούς κλιβάνους. NETZSCH-Η Gerätebau αποκλείει την ευθύνη για τυχόν ζημιές που προκύπτουν από ακατάλληλη χρήση των οργάνων, των χωνευτηρίων, των φορέων δειγμάτων κ.λπ.