- 水滴角与洁净度的关系
- 点击次数:1608 更新时间:2024-08-30
水滴角与洁净度之间存在密切的关系。水滴角(或称水接触角)是指在固体表面上的液滴在固-液-气三相交界点处形成的夹角,它能够反映材料表面的清洁程度和表面物理化学性质。这一指标在评估材料表面处理效果、表面附着力、粘接性以及憎水性等方面具有重要作用。
下面将详细探讨水滴角与洁净度之间的关系:1. 基本定义
- 水滴角的定义:水滴角特指水滴在固体表面形成的接触角。它是通过在固-液-气三相交界点处液滴形成的切线与接触点连线之间的夹角来衡量的。通常采用二次蒸馏水进行测试,以保证水的表面张力值稳定。
- 洁净度的定义:洁净度是指空气环境中空气中所含尘埃量的多少。单位体积空气中大于等于某一粒径粒子的数量决定了洁净度的高低,含尘量高则洁净度低,反之亦然。
2. 水滴角对洁净度表征
- 表征清洁程度:通过测量水滴在表面上的接触角,可以评估表面的清洁程度。如果液滴可在表面铺展,表示较低的接触角,表面较清洁;反之,若液滴形成较高接触角,可能表明表面存在憎水性的污染物如油质或脂质。
- 综合分析技术:除了直接观察接触角大小,现代接触角测量仪器还结合了多种分析技术,例如停滴、振荡滴等方法,从而更全面地评估材料表面的湿润性和清洁度。
3. 水滴角测量方法
- 外形图像分析法:通过直接观测液滴在固体表面上的外形,利用高分辨率相机捕捉液滴形状,并通过计算软件分析接触角大小。这种方法直观且广泛应用于各类表面清洁度测试。
- 称重法:这种方法主要用于特殊条件下的接触角测量,通过监测液滴质量的变化来推算接触角大小。这种方法适用于动态变化环境和高精度要求场合。
4. 接触角与润湿性
- 接触角影响润湿性:接触角小于90度时,固体表面为亲水性,即液体较易润湿固体表面;当接触角大于90度时,固体表面为疏水性,液体不易润湿固体表面。这种特性对于评估材料表面的防污性和防水性至关重要。
- 润湿性影响洁净度:良好的润湿性有助于清洗液有效铺展到材料表面,提升清洗效果。相反,较差的润湿性会导致清洗不彻底,影响整体洁净度。
5. 接触角应用
- 材料表面处理评估:通过对接触角的测量,可以判断材料表面的处理效果,例如在手机玻璃镀膜、防指纹涂层喷涂等工艺中广泛应用。这些处理工艺直接影响产品的最终质量和性能。
- 清洁度标准化应用:在航空航天、半导体制造等高标准清洁要求的行业中,接触角的测量被用于制定和检验清洁度标准。这些标准确保产品在关键生产过程中达到一致的质量要求。
6. 实际案例分析
- PCB板和芯片制造:在PCB板和芯片制造过程中,通过测量焊盘和芯片表面的接触角,可以有效评估其洁净度和焊接质量。高接触角可能表明表面污染,需要再次清洗。
- 显示屏和触摸屏生产:在显示屏和触摸屏的生产中,通过水滴角试验评估表面的防污性和用户体验。较低接触角意味着表面容易被污渍附着,而较高接触角则有良好的自清洁效果。
7. 环境条件影响
- 温度稳定性影响:由于水的表面张力受温度影响,因此在测量水滴角时需要保持环境温度的稳定性,以确保数据的准确性和可重复性。
- 水的纯度要求:测试用水需保证高纯度,通常使用二次蒸馏水,以避免水中杂质对接触角测量的影响。
8. 接触角局限性
- 特殊材料误差:对于某些特殊材料,即使表面很清洁,接触角也可能较大。这种情况下,单纯依靠接触角法评估洁净度可能不够准确,需要结合其他检测方法。
- 人为因素干扰:接触角测量受人为操作因素影响较大,例如液滴大小的控制、表面预处理等,需要在严格规范的操作流程下进行。
水滴角测试仪采用计算机和工业数码相机采集图象,并对图象进行分析,保存、打印、调阅,操作简单方便。可自动、快速地样品分析,高速动态图象捕捉,测试精度高。试样(液滴)大小、及进样速度可通过计算机设定控制。视频采集试样图象信息,可进行图象测量分析、保存、打印。可调平面平行背光源,光源亮度连续可调,液滴毛细管直径尺寸统一,在基本标准配置上,可增加自动调焦。工作台自动升降,毛细管自动升降系统,可用悬滴法测量液体界面张力。自动计算表面能和粘性系数,可形成静滴法、尺寸计算法、转落法、插入法、浸沉法等测试功能。主要是为了满足质量控制、研究开发和工程管理的不同要求而设计。
水滴角测试仪在测试水滴角前,一定要作进液系统及水的清洁度的判断。方法为测试前采用基于ADSA-RealDrop算法的Young-Laplace方程拟合法对水的表面张力值进行测试。ADSA-RealDrop法由于不受针头直径的影响,因而是目前理想的测试水的表面张力值的方法。
如果测得的表面张力值符合文献值,即20℃时可以达到72.75mN/m时,则说明测试用探针水和进液系统是干净的。如果测试值低于70mN/m,则说明体系是不干净的。如果高于75mN/m,则说明测试方法有问题。