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热搜关键词： 不定型耐火材料实验室 粘土质耐火材料实验室 硅质耐火材料实验室 透气度测定仪
高温接触角测定仪技术方案
方案信息
标题：高温接触角测定仪技术方案
型号：STR CAX-HT-1700
版本号：V1.0
日期：2025-05-10
编制：洛阳赛特瑞智能装备技术部高温测试设备组
适用：仅公司内部学习使用
STR CAX-HT-1700 高温接触角测定仪用于在室温至 1700 ℃范围内，测量熔融金属、炉渣、玻璃、陶瓷等材料在固体基板上的静态接触角、表面张力及润湿动力学。系统采用高分辨 CMOS 成像 + 激光锥形轮廓法双测量模式，配备超高真空（可选）与惰性气氛双系统，为材料润湿性评价、冶金连铸保护渣设计、钎焊/烧结工艺优化提供定量数据。
GB/T 30707-2014《固体表面润湿性测定 静滴法》
ASTM D7334-20《Standard Test Method for Contact Angle of Solid Surface》
ASTM C813-20《Contact Angle of Glass on Glass by Sessile Drop》
ISO 15989:2021《Surface tension and contact angle—Sessile drop method》
DIN 55660-2《Paints and varnishes – Wettability – Part 2: Sessile-drop method》
耐火材料、陶瓷、金属基复合材料的润湿性评估
冶金熔渣—耐火衬界面反应研究
钎料、焊料对母材润湿角与铺展因子测定
高温涂层、自清洁陶瓷表面改性评价
玻璃—金属封接工艺参数优化
静滴座滴法（Sessile Drop）：通过高分辨相机采集熔滴轮廓，Young-Laplace 拟合计算接触角 θ、表面张力 γ。
激光锥形扫描法（可选）：旋转锥形激光对被测液滴三维扫描，获得真实液滴体积与轮廓，避免强光辐射造成边缘识别误差。
温度补偿算法：软件实时校正高温热辐射对灰度梯度影响，保证 1600 ℃ 以上边缘识别误差 ≤ ±0.1°。
| 序号 | 项目 | 规格 |
|---|---|---|
| 1 | 设备名称 | 高温接触角测定仪 |
| 2 | 英文名称 | High-Temperature Contact Angle Analyzer |
| 3 | 设备型号 | STR CAX-HT-1700 |
| 4 | 设备结构 | 立式上开盖水冷炉体 + 侧窗成像模块 + 升降进样机构 + 真空/气氛系统 + 工控机控制柜 |
| 5 | 温度范围 | 室温 – 1700 ℃ |
| 6 | 长期工作温度 | ≤1600 ℃ |
| 7 | 升温速率 | 0 – 50 ℃/min 可编程 |
| 8 | 控温精度 | ±1 ℃（PID+SCR 闭环） |
| 9 | 加热元件 | Φ9 mm U 型二硅化钼（MoSi₂）棒，18 支，环形均匀布置 |
| 10 | 炉膛有效尺寸 | φ90 × 120 mm（H） |
| 11 | 真空度 | ≤ 5×10⁻³ Pa（选配扩散泵机组） |
| 12 | 气氛 | N₂/Ar/He/H₂（5% H₂ 安全混配），流量 0–2 L/min |
| 13 | 接触角测量范围 | 0 – 180° |
| 14 | 接触角分辨率 | ±0.1° |
| 15 | 表面张力范围 | 0 – 3000 mN/m |
| 16 | 表面张力分辨率 | ±0.01 mN/m |
| 17 | 成像系统 | 2.3 MP 工业 CMOS，25 fps @ 1920×1200，带 650 nm 窄带滤光片 |
| 18 | 镜头 | 高景深远心镜头，工作距 300 mm，放大倍率 0.6 – 5× |
| 19 | 照明 | 高亮 630 nm LED 背光，PWM 调光，同步频闪避免热辐射干扰 |
| 20 | 样品台 | 碳化钨/高纯石墨复合，水平度可调 ±0.5° |
| 21 | 最大样品质量 | 50 g |
| 22 | 整机功率 | 6 kW |
| 23 | 电源 | AC 220 V/50 Hz（单相三线，配稳压器） |
| 24 | 冷却水 | 去离子水，流量 ≥6 L/min，压力 0.2 – 0.4 MPa，出口温度 ≤35 ℃ |
| 25 | 外形尺寸 | 1100 × 700 × 1650 mm（含控制柜） |
| 26 | 净重 | 约 420 kg |
A. 激光锥形扫描模块（3D 轮廓）
B. 双炉体（1600 ℃/2200 ℃）快速切换滑轨
C. 氧分压闭环控制（ZrO? 探头，10?12 – 1 atm）
D. 高速相机 500 fps（适用于快速铺展 <200 ms）
E. 自动送滴微泵（1 μL 步进，防氧化金属熔滴定量）
F. 红外测温仪（比色高温计，辅助校对热电偶）
炉体模块
双层 304 不锈钢+水冷夹层，内衬氧化铝纤维，热面涂高温反射涂层，降低外壳温度。
成像模块
水冷法兰保持观察窗 ≤60 ℃，防止 CMOS 过热；窗片为石英玻璃（可选蓝宝石）?60 mm，厚度 8 mm，透射率 ≥92%（650 nm）。
升降进样模块
伺服电机+滚珠丝杠，行程 200 mm，定位精度 ±0.02 mm；样品杆为空心钼管，内部走冷却氩，防止高温软化。
真空/气氛模块
前级旋片泵+分子泵（可选），全不锈钢波纹管连接，真空计为复合 Pirani/Cold Cathode。
电控与软件
工业级 15" 触控工控机，Windows 7 ，中文界面，数据导出 .xls/.csv。
| 名称 | 数量 |
|---|---|
| 高温炉主机 | 1 套 |
| 二硅化钼加热棒 | 18 支（含备件 3 支） |
| 侧窗成像组件（CMOS+远心镜头+LED 背光） | 1 套 |
| 控制柜（含工控机+温控器+真空计） | 1 套 |
| K 型热电偶 | 2 支（含备件 1 支） |
| 样品台（石墨+碳化钨） | 各 1 件 |
| 真空机组（旋片泵，5 m³/h） | 1 套 |
| 循环水冷机（5 P） | 1 台 |
| 操作手册+软件 U 盘+校准尺 | 1 套 |
| 熔滴进样勺（石墨） | 3 只 |
小件（<200 kg）：全实木熏蒸箱+防震泡沫，真空袋+干燥剂。
大件（≥200 kg）：简易钢边胶合板+缠绕膜+缓冲角垫，顶部吊环、底部叉车槽。
运输标识：向上、防潮、易碎、重心标识；出口按 ISPM15 标准熏蒸。
严禁在 400 – 700 ℃ 段长时间保温，防止 MoSi₂ 粉化。
炉膛升温速率 ≤10 ℃/min；降温 1200 ℃ 以上须自然慢冷，禁止强制风冷。
观察窗出现裂纹应立即停炉，防止高温喷出。
真空泵停机顺序：先关高阀→停泵→破真空，防止回油污染炉膛。
更换加热棒必须整体成对更换，确保阻值匹配（±0.2 Ω）。
操作方法（SOP 级简述）
开机前检查水路、气路、电源，确认样品杆处于上限位。
装样：基板置于样品台中心，调整水平；金属颗粒（约 0.2 g）放石墨勺。
密封：关闭炉盖，拧紧观察窗压帽，开循环水，启动真空泵至 ≤10 Pa，回充 Ar 至 0.05 MPa，循环 2 次洗炉。
设定程序：以 10 ℃/min 升至目标温度，保温段勾选“图像采集间隔 1 s”。
进样：到达目标温度后，手动下降样品杆，使金属颗粒落在基板，软件自动触发录像。
试验结束：提升样品杆→停止加热→1000 ℃ 以下关水冷机→导出数据。
清理：炉温 <200 ℃ 后破真空，取出侵蚀基板，酒精擦拭观察窗。
（完整 SOP 文档随设备附带，含 18 页图文说明及视频二维码。）
特别强调
本设备需由具备高温真空设备操作经验的专业人员使用！
操作前必须接受厂方或授权代理商的 4 h 现场培训并通过考核。
未经培训人员擅自开机造成的一切损失，厂方不承担质保责任。
选型与采购提示
先确认最高温度与气氛：若仅 1400 ℃ 以下空气气氛，可选硅碳棒炉型，成本降低 25%。
研究型用户建议增配 3D 激光扫描与高速相机，便于发高水平论文。
质检/产线快检可选双炉滑轨，30 min 内完成换炉，日处理样品 >40 个。
提前准备好循环水与气源（Ar 纯度 ≥99.99%），否则现场改造费用高。
默认不含任何第三方证书，证书需另付费
Phone
微信Wechat
邮箱Emailsaiterui#qq.com 
