Способ измерения распределения порошков проводящих материалов по размерам

 

Союз Советских

Соцналнстнческих

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (22) Заявлено 1312.77 (21) 2554506/18-25 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Опубликовано 250680. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 30. 06. 80 (51) М, Кл.2

С 01 N 15/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК 539. 215. 4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. H. Лазутин С. В, Гегин и Ю. А. Костин (71) Заявитель

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОШКОВ

ПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПО РАЗМЕРАМ

Изобретение относится к области порошковой технологии и обеспечивает решение задачи измерения распределения порошковых материалов по размерам, 5

Известны способы измерения, основанные на седиментации дисперсной фазы в дисперсионной среде под действием гравитационного или це нтро бежного поля (1) . 10

В качестве дисперсионной среды используют жидкость или газ. B случае использования жидкости объект измерения тщательно подготавливают, растирая его с жидкостью до состояния пас-15 ты, Суспензию обеэжиривают, удаляют пузырьки газа. В случае газовой се— диментации используют поток воздуха, направленный против градиента силового поля, или непосредственное осе- 20 дание. При этом большое влияние оказывает скорость воздушного потока в сильной степени влияют стенки установки, искажая результат до 50Ъ, велико время измерения (2 — 4 часа).

Наиболее близким к изобретению является метод накопления веса осадка во времени или слоевой (2) .

Сущность его заключается в том, что исследуемый порошок помещают а 30 виде суспенэии над чистой дисперсио н ной средой, причем толщина сло я суспенэии пренебрежимо мала по сравнению с высотой слоя, в котором происходит седиментация.

На расстоянии от поверхности суспенэии располагается чашка весов для накопления осадка. Измеряя массу частиц и время эа которое происходит выпадение частиц, можно определить интегральную функцию распределения частиц по размерам. Для получения кри. вой распределения необходимо продифференцировать данную функцию.

Методика способа проста, но аппаратурное исполнение представляет значительные трудности. Необходимо тщательное термостатирование системы во избежании конвективных потоков и изменения вязкости, много порошка остается в суспензии, процесс измерения весьма длителен, необходимы чувствительные аналитические микровесы, что увеличивает трудоемкость измерительного процесса.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение времени измерения.

Достигается это тем, что частицы располагают монослоем на заряжающем

742769 ъ ьt

"" 2(ъ эе г е где r

fo а

Е

3 tnt O

Ц

ty

Размер, мкм F<

0 F Н 10

1,6

4000

0,22

22

20

30

240

F -Г -mg =o э с (2) бО электроде плоского конденсатора, создают напряженность поля в межэлект-, родном зазоре 3-4 KB/ñì, механически иницируют частицы к одновременному от рыву от заряжающего электрода, измеряют изменение тока за время одного пролета частицами межэлектродного расстояния и определяют радиус частиц пролетевших межэлектродное расстояние за одно и то же время и их количество по формулам радиус частицы; электрическая постоянная; межэлектродное расстояние; ускорение силы тяжести; напряженность электрического поля; вязкость среды; плотность порошка; время пролета частиц радиусом rj; число частиц определенного радиуса; ток, текущий в момент t4; промежуто к време ни, выбр анный с учетом дискретности измерения радиуса.

В данном способе необходимо, чтобы все частицы одновременно оторвались. от нижнего электрода. Для Этого не,обходимо преодолеть силу адгезии.

При столь различных Гф это можно сделать, например, с помощью вибрации нижнего электрода с частотой порядка

10-15 кгц, и амплитудой 0,1 мм с помощью электромагнитного вибратора 5 и генератора 6.

При отрыве заряженных части 7 и движении их .к верхнему электроду 2 возникает ток переноса. Этот ток и его изменение во времени Фиксируется в виде графика (см. Фиг. 2) с помощью самописца тока (электронного или светолучевого осциллограФа) 4.

Для того, чтобы частицы не вступа ли в режиМ автоколебаний между электродами, необходимо, чтобы они остались на верхнем электроде..С этой целью его можно покрыть либо липкой пленкой, либо использовать сетчатый

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого спо-саба; на фиг, 2 — график тока переноса и его изменение во времени.

Оно содержит заряжающий электрод

1, верхний электрод 2, источник напряжения 3, самописец тока 4, электромагнитный вибратор 5 и генератор 6.

Частицы порошка обозначены цифрой 7.

Нзмере ние осуществляется следующим образом. На заряжающий электрод монослоем насыпают частицы порошка, затем выставляют напряжение такой величины, чтобы электростатическая сила, действующая на частицу, скомпенсировала силу веса.

На частицу, рас поло же н ную на з аражающем электроде, действуют силы

20 где F — сила электростатического поля;

Г,„ - сила веса;

F — сила адгезии.

Как показали исследования, для

25 частиц размером от 1 до 50 мкм F, превосходящая вес, создается полем напряженностью 3-4 KB/см.

Значения силы адгезии в соответствии с исследованиями сведены в

ЗО табл. 1. Здесь же приведены значения

Р,„ и F для частиц различных радиусов. электрод с фильтром, в котором осядут частицы, преодолев межэлектродное расстояние.

Для любой частицы, оторвавшейся от заряжающего электрода и движущейся в электрическом поле в стоксовском режиме, можно записать или о — Г Е E.-« gr — — i a ро.=О (3>

2.

)оя - > где :о — электрическая постоя н ная;

r — радиус частицы;

Š— напряженность электрического поля; — вязкость среды;

d — межэлектродное расстояние;

t — время пролета межэлектродного зазора;

Я вЂ” плотность вещества; — ускорение силы тяжести, 742 7(9

Относительно r урав нения (3) име ет вид я. z. Е

2 д

-2 K 6 — ) -4,6)(— =О (4l о pg > р .рИсследовав уравнение (4) на экстремум убеждаемся, что значение второго корня лежит выше 100 мкм, и, следовательно, в данный диапазон измере ния не входит.

Взяв из графика любое значение соответствующий ему радиус находят по формуле

Я.

1. Е

Р =2% 6

o pg ж" д считая, что частицы одного радиуса преодолевают межэлектродное расстояние за одно время.

В зависимости от того, с какой степенью дискретности необходимо строить гистограмму расгределения по размерам, разбивают время прохождения тока на участки at и определяют з наче ние суммарного заряда ь Q, перенесенного з а этот промежуток, считая, что ток 0„ за это время не .изменится (6) п1 (e)

Tll\1L Е E

Использование данного способа имеет ряд преимуществ: упрощается процесс измерения, так как нет необходимости измерять массу перенесенного вещества, что дает прибавку в точности измерения на "-3 оо отсутствует влияние стенок измерительной камеры, так как частицы движутся вдали от них, т. е, отсутствует эффект скольжения, вносящий погрешность до 50Ъ, фиксируется только электрическая 50 величина — ток, что также упрощает з апись измерительного проце сса. В прототипе необходимо фиксировать изменение массы во времени, уменьшается время анализа до нескольких секунд (у прототипа 2-3 часа), отсутствует влияние врешних воздействий эа счет нагрева, приводящее к изменению вязкости и возникновению конвективных потоков дисперсионной среды, Да =.),5+1

Отсюда определяют число частиц и. создающих ток Ii за время ь(;)„= ni с(.; (7)

С учетом того, что q = -уГ E r E чис- З5

2 ло частиц данного радиуса находят по формуле основная погрешнос предлагаемого метода составила 10-12Ъ по отношению к микроскопическому анализу, в то время, как основная погрешность седиментационного метода 15-50%.

Формула изобретения

Способ измерения распределения порошков проводящих материалов по размерам, заключающийся в помещении слоя порошка на границу с вязкой средой и определения времени прохождения заданного расстояния, о т л и ч а ю— ц и и с я тем, что, с целью повыарния точности и уменьшения времени измерения, частицы располагают монослоем на заряжающем электроде плоского конденсатора, создают напряженность поля в межэлектродном зазоре 3-4 KB/ñö механически инициируют частицы к одновременному отрыву от заряжающего электрода, измеряют изменение тока за время одного пролета частицами межэлектродного расстояния и определяют радиус частиц, пролетевших межэлектродное расстояние за одно и то же время и их количество по формулам я

rj= fL 6c, Р

Х1 6,+.i

2)ъ и Е t E где г; — радиус частицы;

Š— элек"рическая постоянная; о

d — межэлектродное расстояние; — ускорение силы тяжести;

Š— напряженность электрического поляу ((— вязкость среды; — плотность порошка, время пролета частиц радиусом ri;

ni — число частиц определенного радиуса;

Т1 — ток, текущий в момент

gati — промежуток времени, выбранный с учетом дискретности измерения радиуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кодаков Г. С. Основные методы дисперсного анализа порошков.

М., Изд. литературы по строительству, 1968.

2. Паничкина В. В. и Уварова Н. В.

Методы контроля дисперсности и удельной поверхности металлических порошков. — Киев, Наукова думка, 1973 с. 167.

742769

4И4 1

Составитель Е. Маллер

Редактор Е. Гончар Техред Н.Ковалева Корректор Ю. Макаренко

Эаказ 3453/38 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, ЬЬсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4