trucs et astuces

Même le platine n'est pas éternel !

Les thermocouples se sont imposés comme des dispositifs de mesure de la température standard dans l'analyse thermique : ils se caractérisent par leur simplicité d'installation et d'utilisation, leur multifonctionnalité, leur robustesse et leur compacité.

Le matériau le plus fréquemment utilisé pour les thermocouples fonctionnant à plus de 800°C est le platine-platine-rhodium (10% ) - en ce qui concerne sa composition chimique, également désigné par Pt-Pt 10% Rh,- ou également appelé type S. Les principaux avantages de ce thermocouple, développé par Le Chetalier il y a plus de 100 ans, sont une grande reproductibilité, une bonne stabilité à la corrosion et à l'OxydationL'oxydation peut décrire différents processus dans le contexte de l'analyse thermique.oxydation.

Mise en place :

Le côté négatif du thermocouple est constitué de platine ; le côté positif - conformément à la norme ASTM E1159 - de platine/rhodium avec une proportion de poids d'environ 10,00+/- 0,05% de rhodium.

Résistance :

Le platine-platine/rhodium compact présente une résistance pratiquement illimitée à température ambiante. Cette résistance change toutefois en cas d'utilisation régulière à des températures élevées. L'interdiffusion, l'évaporation sélective, la recristallisation et les influences environnementales sont les principales raisons des changements de tension thermique ou de la défaillance du thermocouple.

a) Évaporation sélective et interdiffusion

À des températures supérieures à 1000°C, il se produit une évaporation du rhodium et une diffusion du rhodium du côté positif de Pt 10% Rh vers le côté négatif de Pt. Ces deux effets entraînent la formation d'impuretés et une usure accrue du fil de platine. Afin de minimiser le risque de formation d'alliages en phase gazeuse, la majeure partie du fil du thermocouple pour les supports d'échantillons DSC/DTA est protégée par un capillaire en Al2O3 de haute pureté.

b) Recristallisation

Dans la plage de température supérieure à 1100°C, le platine recristallise en une structure à gros grains. La croissance des grains décrite ne se produit pas seulement à l'intérieur du métal ou de l'alliage métallique, mais entraîne également la "coalescence" de différentes pièces en platine qui sont en contact les unes avec les autres, telles que les capteurs DSC/TG de type S et les creusets DSC en Pt/Rh. Seul le conditionnement de nouveaux porte-échantillons et creusets au moyen d'un traitement thermique spécial réduit la "tendance au collage".

L'utilisation de porte-échantillons et de creusets non conditionnés dans la plage de température supérieure à 1000°C entraîne immédiatement le soudage du creuset sur le capteur et donc la destruction de la porte-échantillon.

Veuillez tenir compte de la notice d'utilisation de votre porte-échantillon à cet égard. Nous vous demandons de chauffer les nouveaux creusets Pt/Rh avant de les utiliser dans un four séparé jusqu'à la température finale requise pour la mesure, de retirer les creusets du capteur après chaque mesure à titre de précaution et de n'augmenter les températures au-dessus de 1100°C que progressivement au début.

D'après notre expérience, l'utilisation de matériaux durcis par dispersion (dits FKS) pour les surfaces des capteurs et les creusets n'entraîne pas d'amélioration significative à long terme.

Une façon d'éviter le phénomène décrit est de placer des disques minces (entre la surface du capteur et le creuset). Le risque de collage est minimisé et la sensibilité du porte-échantillon n'est que légèrement diminuée.

c) Effets sur l'environnement

Dans la pratique, la plus grande influence sur la durée de vie des thermocouples est due aux interactions avec l'environnement. Les impuretés diffusées, libérées par les échantillons, modifient la tension thermique ou peuvent même provoquer une fissuration initiale du fil du thermocouple. Dans le tableau, vous trouverez des détails sur la compatibilité chimique du platine avec d'autres matériaux d'échantillonnage et atmosphères gazeuses.

Cette liste démontre l'importance des inspections régulières et des mesures d'étalonnage. C'est la seule façon de s'assurer que le matériau de thermocouple utilisé, le Pt-Pt10% Rh, ne dépasse pas la limite de tolérance définie sur une longue période.

Essentiel pour le platine :

  • Halogènes (Cl2,F2, Br2), eau régale
  • Li2CO3, avant l'émission deCO2 (décomposition)
  • PbO, FeCl2
  • Alliages Be (évaporation)
  • HCl avec oxydants (par exemple, acide chromique, manganates, sels de fer (III) et sels fondus) ; atmosphères réductrices
  • Métaux et vapeurs métalliques (par exemple, B, Pb, Zn, Sn, Ag, Au, Li, Na, K, Sb, Bi, Ni, Fe, etc.;m Se > 320°C (évaporation)
  • Métaux et oxydes métalliques avec des sous-stances réductrices telles que C, des composés organiques ouH2
  • Oxydes dans une atmosphère de gaz inerte à des températures plus élevées (réduction)
  • Soufre (rugosité de la surface, fragilisation)
  • Hydroxydes, carbonates, sulfates, cyanures et rhodanures alcalins à des températures plus élevées
  • KHSO4 à des températures plus élevées
  • Noir de carbone ou carbone libre >1000°C
  • SiO2 dans des conditions réductrices
  • SiC et Si3N4 >1000°C (libération de Si élémentaire)
  • HBr, solution de KCl à des températures élevées

(sans prétention d'exhaustivité)

Pas de résistance à :

Résistance limitée à :

  • KHF2, LiF2, NaCl à 900°C
  • Mélanges de NaOH et NaNO3 à 700°C à l'exclusion de l'air

Cet aperçu ne prétend pas être exhaustif ; il s'agit uniquement d'un guide pour l'utilisateur. Dans la plupart des cas, les températures indiquées sont des valeurs de la littérature. Les températures dans les conditions d'essai peuvent être décalées vers des valeurs inférieures. Il est toujours conseillé d'effectuer des essais préliminaires dans des fours séparés. NETZSCH-Gerätebau décline toute responsabilité pour les dommages résultant d'une utilisation inappropriée des instruments, creusets, porte-échantillons, etc.