CN101713722A - 一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法，属于空间润滑技术领域。清洗测试石英晶体微量天平中的一对孪生的石英晶体和污染监控石英晶体微量天平中的一对孪生的石英晶体，将测试石英晶体微量天平中的一片均匀涂抹一层油脂，并放置在恒温恒湿箱中24～48h；之后取出涂抹了油脂的石英晶体，并与其他石英晶体一同放入真空室内温控工作台；然后用无油真空抽气系统对真空室抽气，开始记录各石英晶体频率的变化；最后计算油脂蒸发率。本发明采用直接测试镜片上蒸发率的方法，减少了测量误差；测试过程中采用污染监控石英晶体微量天平监测周围环境污染，降低了测试过程对环境的要求。

Description

一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法

技术领域

本发明涉及一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法，属于空间润滑技术领域。

背景技术

基于空间应用的油脂，饱和蒸汽压是衡量其空间使用寿命和考核对其他敏感表面污染的重要技术指标之一，蒸发速率法是测试空间应用油脂最常用的方法，该测试方法是将被测油脂放入蒸发锅内，油分子通过蒸发盖上的小孔蒸发到真空室内，最后凝结在天平盘或石英微量晶体天平的石英晶体上，测出凝结质量，求出蒸发率，也就是说，蒸发率的测量是其测量的核心问题。

利用蒸发速率法测试油脂饱和蒸汽压测试方法中，蒸发率测试的主要缺点是：蒸发率是通过间接测量凝结质量的方法获得。油蒸汽在空间传输过程中有损失，且与油蒸汽收集面的温度、粗糙度等表面物理性质密切相关，测试误差较大。

本发明是将油脂直接涂抹于石英微晶体微量天平的石英晶体电极之上，来测试油脂的蒸发率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中间接测试方法对低蒸发率油脂测试误差较大的问题，提出了一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种真空环境下油脂蒸发率的测试装置包括：试验机柜、真空抽气系统、真空室、热控样品台、测试石英晶体微量天平、污染监测石英晶体微量天平、计算机、计算机柜；其连接关系为：真空室与真空抽气系统内部相通，两者之间通过橡胶密封圈密封气体，通过螺栓连接；试验机柜与真空室外部通过螺栓连接，起支撑作用；温控台置于真空室内，温控台和真空室之间设有绝热垫；测试石英晶体微量天平、污染监测石英晶体微量天平置于温控台上；计算机与测试石英晶体微量天平、污染监测石英晶体微量天平通过数据线连接，用来测试处理测试石英晶体微量天平和污染监测石英晶体微量天平数据。

本发明的一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法，其具体实施步骤如下：

(1)清洗测试石英晶体微量天平中的一对孪生的石英晶体和污染监控石英晶体微量天平中的一对孪生的石英晶体，(每只石英晶体微量天平中包含一对孪生石英晶体)，然后放置在温度为23±2℃、相对湿度为50％的恒温恒湿箱中，稳定1～4h；

(2)将(1)中测试石英晶体微量天平中的一片石英晶体从恒温恒湿箱中取出，然后在此石英晶体电极区均匀涂抹一层油脂，而后放回恒温恒湿箱中，放置24～48h；

(3)将(1)中的污染监控石英晶体微量天平中的一对石英晶体和测试石英晶体微量天平的另一片石英晶体取出并与(2)制备的石英晶体一同置入真空室内温控工作台；

(4)然后用无油真空抽气系统对真空室抽气，开始记录各石英晶体频率的变化；

(5)设(4)中记录的测试石英晶体微量天平的一对石英晶体频率之差为Δf₁，(4)中记录的污染监控石英晶体微量天平一对石英晶体频率之差为Δf₂，利用公式(1)计算出因油脂实际蒸发而变化的频率为Δf，再利用公式(2)计算出油脂的蒸发质量，通过公式(3)计算出油脂蒸发率，其中公式(1)、公式(2)、公式(3)分别为：

Δf＝Δf₁-Δf₂(1)

Δm＝A·Δf/S_f(2)

w＝Δm/A·t    (3)

式中：Δm表示油脂出气质量(单位为g)；

      A表示有效压电面积(单位为cm²)，即经受振荡的面积，也就是晶振上两个电极之间的相对部分的面积；

      S_f表示石英晶体的质量灵敏度(单位为Hz/g·cm^-2)；

      w表示蒸发率；

      t表示时间(单位为s)。

有益效果

(1)采用直接测试镜片上蒸发率的方法，减少了测量误差；

(2)测试过程中采用污染监控石英晶体微量天平监测周围环境污染，降低了测试过程对环境的要求。

附图说明

图1是本发明测试空间应用油脂蒸发率的结构示意图；

其中：1-试验机柜、2-真空抽气系统、3-真空室、4-热控样品台、5-测试石英晶体微量天平、6-污染监测石英晶体微量天平、7-计算机、8-计算机柜。

具体实施方式

实施例

(1)将测试石英晶体微量天平中的一对石英晶体和污染监控石英晶体微量天平中的一对石英晶体清洗干净，其中石英晶体均采用采用AT切、15MHz、有效测试区直径为0.6cm；然后放置在温度为23±2℃、相对湿度为50％的恒温恒湿箱中，稳定1h；

(2)将(1)中测试石英晶体微量天平中的一片石英晶体从恒温恒湿箱中取出，然后在此石英晶体电极区均匀涂抹一层空间润滑脂LWYZ-1，而后放回恒温恒湿箱中，放置24～48h；

(3)将(1)中的污染监控石英晶体微量天平中的一对石英晶体和测试石英晶体微量天平的另一石英晶体取出并与(2)制备的石英晶体一同置入真空室内温控工作台；

(4)然后用无油真空抽气系统对真空室抽气至真空度为2.6×10^-4Pa，工作台的温度设置为30℃；

(5)在温控台温度达到30℃后，稳定30分钟后，测得测试石英晶体微量天平读数为2554MHz；污染监控石英晶体微量天平的读数为84MHz；可知，该油脂在30℃的蒸发率为2.7×10^-9g/s。

该方法在测试过程中，将油脂直接涂抹于石英微晶体微量天平的石英晶体电极之上，避免了油蒸汽在空间传输过程中的损失，减小了测试误差。

Claims (1)

1.一种真空环境下油脂蒸发率的测试方法，其特征在于：

(1)清洗测试石英晶体微量天平中的一对孪生的石英晶体和污染监控石英晶体微量天平中的一对孪生的石英晶体，然后放置在温度为23±2℃、相对湿度为50％的恒温恒湿箱中，稳定1～4h；

(2)将(1)中测试石英晶体微量天平中的一片石英晶体从恒温恒湿箱中取出，然后在此石英晶体电极区均匀涂抹一层油脂，而后放回恒温恒湿箱中，放置24～48h；

(3)将(1)中的污染监控石英晶体微量天平中的一对石英晶体和测试石英晶体微量天平的另一石英晶体取出并与(2)制备的石英晶体一同置入真空室内，真空室由温控工作台控制温度；

(4)用无油真空抽气系统对真空室抽气，开始记录各石英晶体频率的变化；

(5)将(4)中记录的测试石英晶体微量天平的一对石英晶体频率之差表示为Δf₁，(4)中记录的污染监控石英晶体微量天平的一对石英晶体频率之差表示为Δf₂，利用公式(1)计算出因油脂实际蒸发而变化的频率为Δf再利用公式(2)计算出油脂的蒸发质量，通过公式(3)计算出油脂蒸发率，其中公式(1)、公式(2)、公式(3)分别为：

Δf＝Δf₁-Δf₂     (1)

Δm＝A·Δf/S_f     (2)

w＝Δm/A·t        (3)

经上述5个步骤得到真空环境下油脂蒸发率的测试结果。

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