DD288759A5 - Tiegel fuer thermoanalytische untersuchungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft verschlieszbare Tiegel fuer praeparative und thermoanalytische Untersuchungen besonders im Hochtemperaturbereich. Ein UEbertiegel mit Deckel nimmt einen Innentiegel, der ebenfalls verschlieszbar ist, auf. Die Tiegel bestehen aus Materialien der jeweils geringsten Reaktivitaet gegenueber Probentraeger, Probe und moeglicher Kalibriersubstanz. Vorzugsweise wird pyrolytisch beschichteter Graphit fuer den UEbertiegel verwendet, der eine metallische Kalibriersubstanz fuer Temperatur und Empfindlichkeit der Meszanordnung aufnimmt. Der Verschlusz erfolgt ueber Schliffpassung, Schraubverschlusz, Labyrinthverschlusz, oder auch Schweiszen. Er vermindert Abdampfverluste von der Probe, schuetzt somit auch Ofen und Probentraeger. Die Zeichnung zeigt das Beispiel eines erfindungsgemaeszen Tiegels mit Schliffpassung im UEbertiegel.{Thermoanalyse; Differenzthermoanalyse; Reaktivitaet; Tiegel; Verschlusz; Graphit; Kalibrierung; Temperatur; Schmelze; Empfindlichkeit}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Erfindung betrifft Tiegel für thermoanalytische Untersuchungen. Erfindungsgemäße Tiegel sind anwendbar um präparativ und differenzthermoanalytisch Proben bis hin zu höchsten Temperaturen (T größer 2000°C) untersuchen zu können.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Thermische Analyse (Thermogravimetiie, Differenzthermoanalyse) im Temperaturbereich bis 2400"C wird in

Eigenbauvorrichtungen (TRESVIATSKY et. al., Neorg. Materialy [1971 ] 7,1808-1818) und kommerziell vertriebenen Meßgeräten (Firmenprospekte NETZSCH, SETARAM)] durchgeführt.

Die Produzenten der Meßgeräte bieten offene Tiegel zur Aufnahme des zu untersuchenden Materials an. Offene Tiegel haben den Nachteil, daß Abdampfverluste die Probe irreversibel verändern und das Meßgerät verschmutzen. Schmelzen der zu

untersuchenden Probe können aus den Tiegeln herauskriechen, den Tiegel mit dem Probenträger verkleben und den

Probenträger zerstören. Selbst saubere Tiegel aus dem Probenträger ähnlichem Material kleben nach längerer Exposisition

unter hoher Temperatur durch Diffusionsschweißen am Probenträger an.

Abdampfverluste und das Überlaufen von Schmelzen werden vermieden, wenn verschweißte Ampullen als Tiegel dienen und das Probematerial aufnehmen. (TRESVIATSKY; DAUB, Diss. A. Bochum 1985, S. 31) Beim Verschweißen muß die Probe, damit Sie sich durch die Wärmeeinwirkung vor der Messung nicht verändert, gekühlt werden. Das setzt für die Ampullen eine

Mindestgröße voraus. Die verschweißten Ampullen sind wesentlich größer und schwerer als übliche Tiegel, was die

Empfindlichkeit der Meßanordnung verschlechtert. Die Ampullen sind meist nur einmal zu verwenden.

Geschlossf ne Tiegel sind für quasi-isothorme-quasi-isbare Versuchsbedingungen zur thermogravimetrischen Untersuchung sich überlegernder Reaktionen und Vordampfunq unter Bedingungen des Gleichgewichtsdampfdruckes entwickelt worden. Nur eine Probe kann eingebracht werden.

(DE-OS 2206714; PAULIKet.al.,Thermochimica Acta, 100 (1986) 23-59)

Meßanordnungen der thermischen Analyse sind üblicherweise durch Vorversuche bezüglich Temperatur und Empfindlichkeit zu kalibrieren. Um mit wenig zeitlichem Aufwand der Kalibrierung durchzuführen, können die Probe- und Referenzseite der

Meßanordnung mit je einer Kalibriersubstanz in einem Meßvorgang versehen werden, oder wird neben der zu untersuchenden Probesubstanz die Referenzseite mit der einen charakteristischen Wärmeeffekt hervorrufenden Substanz versehen.

Voraussetzung ist, daß der Unterschied zwischen den charakteristischen Temperaturen mehrfach größer dem Produkt von

Zeitkonstante der Meßanordnung und Aufheizgeschwindigkeit beim Meßvorgang ist. Entsprechend dem Stand der Technik

werden identischo Tiegel auf Proben- und Referenzseite verwendet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen verschließbaren Probentiegel für thermoanalytische Untersuchungen zu schaffen, der Abdampfverluste der Probe vermindert, das Ankleben am Probenträger durch überkriechende Schmelzen und Diffusionsschweißen ausschließt, mehrfache interne Kalibrierung von Temperatur und Empfindlichkeit beim Meßvorgang ermöglicht.

-2- 288 759 Darlegung dos Wosens dor Erfindung

Aufgabe dor Erfindung Ist es, einen verschließbaren Probentiegel für thermoanalytlsche Untersuchungen zu entwickeln, der Abdampfverluste der Probe weltgehend verhindert. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Probentiegel aus einem äußeren verschließbaren Behälter

(Übertiegel) und einem odor mehreren Inneren, ebenfalls vorschließbaren Einsätzen (Innentiegel) besteht, wobei der äußere

Behälter eine geeignete Kalibriersubstanz aufnehmen kann, während In einem inneren Einsau sich die zu untersuchende Probe

befindet. Die Tiegel bzw. Tiegeleinsätze bestehon aus Materialien der jeweils geringsten Reaktivität gegenüber Probonträger,

Kalibriersubstanz, Probe. Erfindungsgemäß wird pyrolytisch beschichteter Graphit für die äußere Hülle des verschließbaren Musterprobenbehälters verwendet. Sie kann aber auch aus hochschmelzondon Metallen bzw. deren Legierungen oder aus Keramik bestehen. Sie nimmt die vorzugsweise metallischen (Au, Ni, Ti, Pt, Ph u. a.) Kalibriersubstanzen auf. Es Ist aber auch derr« Wesen der Erfindung entsprechend, wenn die Kalibriersubstanz (z. B. AI₂O₃) sich in einem Innentiegel befindet. Die Tiegel auf der Proben- und Referenzseito der Meßanordnung werden identisch ausgeführt. Ein oder mehrere Innentiegel des Probentiegels aus ebenfalls pyrolytisch beschichtetem Graphit oder anderen Materialien

(Metall, Keramik) nehmen die Probe auf, die thermoanalytisch untersucht werden soll. Die Auswahl der Materialpaarung erfolgtso, daß Probe- und Kalibriersubstanz mit dem jeweils am wenigsten reaktiven Material in Kontakt kommen.

Der Innontiogel des erfindungsgemäßen Probentiegols wird durch den nächsten Innentiegel oder einen Deckel aus dem Material

des Innentiegels abgedeckt.

Der Verschluß der Tiegel mit den Deckeln erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise über Schliffpassung, Schraubverschluß, Labyrinthverschluß. Es besteht auch die Möglichkeit des Zuschwelßens.

lii den erfindungsgemäßen Probentiegel, könnon somit Proben- und Kalibriersustanz gemeinsam eingewogen werden, ohne siezu vermischen, so daß während des Meßvorganges an einem, aber auch mehreren Punkten die Temperaturskala kalibriertwerden kann. Das ist vorteilhaft, wenn die Thermoelemente starker Alterung unterliegen, wie das z. B. für WVRh Thermoelementebe'm Einsatz bis zu Temperaturen von 24OO⁰C bekannt ist.

Voileile der Erfindung sind:

~ Der Probeneinschluß in den verschlossenen Probontlügel vermindert Abdampfverluste. Die Zusammensetzung der Probeverändert sich weniger als in offenen Tiegeln. Wiederholungsmessungen an einer Probe werden möglich und sinnvoll. Ofenund Probenträger werden weniger verschmutzt, ihre Lebensdauer erhöht sich.

- Leichte Abnahme der wiederverwendbaren Probentiegel vom Probenträger, Aufsteigende, kriechende Schmelzen werden vom äußeren Tiegel aufgefangen und können ihn nicht mit dem Probenträger verkleben, was beim Lösen in der Regel zur Zerstörung des Probenträgers führt.

- Einsparung zusätzlicher Kalibrierversuche. Höhere Genauigkeit von Temperatur- und Empfindlichkeitskalibrierung in Bezug auf die aktuelle Messung.

- Höhere Aussagefähigkeit von sich an die thermoanalytische Untersuchung aus dem Probematerial anschließenden chemischen, phasenanalytischon usw. Untersuchungen, bis hin zur Durchführung von Sinterversuchen an geformten Probekörpern mit anschließender Gefügebewertung.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird in nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine mögliche Ausführungsform oines Probentiegels für thermoanalytische Untersuchungen. Ein Probentiegel besteht aus einem äußeren Übertiegel 1 und einem Deckel 2. Der Übertiegel 1 nimmt einen Innentiegel 3 auf,

der mit einer Deckelscheibe 4 verschlossen ist.

Der Übertiegel 1 besteht üblicherweise aus einem konischen Unterteil und einem zylindrischen Oberteil, das zusammen mit dem Deckel 2 beispielsweise über Schliffpassung im Probentiegel ein möglichst dicht verschlossenes Volumen einschließt. Der Verschluß wird durch Heben oder/und Drehen des Deckels 2 gegenüber dem Übertiegel 1 hergestellt. Der Übertiegel 1 nimmt

einen ausschließlich konischen Innentiegel 3 auf.

Weitere Ausführungsformen des Probentiegels, wie halbkugelförmige oder auch zylindrische Unterteile, andere Deckelvarianten

und auch mehrere Innentiegel sind möglich.

Claims (6)

1. Tiegel für thermoanalytische Untersuchungen, gekennzeichnet dadurch, daß der Probentiegel aus einem äußeren verschließbaren Behälter, dem Ubertiegel (1) und einem oder mehreron inneren,
ebenfalls verschließbaren Innentiegeln (3) zur Verringerung von Abdampfverlusten der Probe
besteht und parallel eine geeignete Kalibriemubstanz aufnimmt, wobei Probe und Kalibriersubstanz nicht vermischt werden und die Über- bzw. Ir nentiegel (1) (3) aus Materialien der jeweils geringsten Reaktivität gegenüber Probe bzw. Kalibriersubstanz bestehen.

2. Tiegel fürthermoanalytische Untersuchungen nach Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß der mit dem Probenträger in direkten Kontakt kommende Übertiegel (1) aus pyrolytisch beschichtetem Graphit besteht.

3. Tiegel für thermoanalytische Untersuchungen nach Anspruch 2., gekennzeichnet dadurch, daß der Übertiegel (1) aus hochschmelzenden Metallen, deren Legierungen oder aus Keramik besteht.

4. Tiegel für thermoanalytische Untersuchungen nach Anspruch 3., gekennzeichnet dadurch, daß die Innentiegel (3) aus dam Material des Übertiegels (1) bestehen.

5. Tiegel für thermoanalytische Untersuchungen nach Anspruch 4., gekennzeichnet dadurch, daß die Innentiegel (3) aus einem anderen Material als der Übertiegel (1) bestehen.

6. Tiegel für thermoanalytische Untersuchungen nach Anspruch 5., gekennzeichnet dadurch, daß die Deckel der Innentiegel (4) bzw. der Deckel des Übertiegels (2) über Schliffpassung,
Schraubverschluß, Labyririthverschluß dicht verschlossen oder auch zugeschweißt werden.