水滴角與潔凈度之間存在密切的關(guān)系。水滴角(或稱水接觸角)是指在固體表面上的液滴在固-液-氣三相交界點(diǎn)處形成的夾角,它能夠反映材料表面的清潔程度和表面物理化學(xué)性質(zhì)。這一指標(biāo)在評(píng)估材料表面處理效果、表面附著力、粘接性以及憎水性等方面具有重要作用。
下面將詳細(xì)探討水滴角與潔凈度之間的關(guān)系:
1. 基本定義
- 水滴角的定義:水滴角特指水滴在固體表面形成的接觸角。它是通過在固-液-氣三相交界點(diǎn)處液滴形成的切線與接觸點(diǎn)連線之間的夾角來衡量的。通常采用二次蒸餾水進(jìn)行測(cè)試,以保證水的表面張力值穩(wěn)定。
- 潔凈度的定義:潔凈度是指空氣環(huán)境中空氣中所含塵埃量的多少。單位體積空氣中大于等于某一粒徑粒子的數(shù)量決定了潔凈度的高低,含塵量高則潔凈度低,反之亦然。
2. 水滴角對(duì)潔凈度表征
- 表征清潔程度:通過測(cè)量水滴在表面上的接觸角,可以評(píng)估表面的清潔程度。如果液滴可在表面鋪展,表示較低的接觸角,表面較清潔;反之,若液滴形成較高接觸角,可能表明表面存在憎水性的污染物如油質(zhì)或脂質(zhì)。
- 綜合分析技術(shù):除了直接觀察接觸角大小,現(xiàn)代接觸角測(cè)量?jī)x器還結(jié)合了多種分析技術(shù),例如停滴、振蕩滴等方法,從而更全面地評(píng)估材料表面的濕潤性和清潔度。
3. 水滴角測(cè)量方法
- 外形圖像分析法:通過直接觀測(cè)液滴在固體表面上的外形,利用高分辨率相機(jī)捕捉液滴形狀,并通過計(jì)算軟件分析接觸角大小。這種方法直觀且廣泛應(yīng)用于各類表面清潔度測(cè)試。
- 稱重法:這種方法主要用于特殊條件下的接觸角測(cè)量,通過監(jiān)測(cè)液滴質(zhì)量的變化來推算接觸角大小。這種方法適用于動(dòng)態(tài)變化環(huán)境和高精度要求場(chǎng)合。
4. 接觸角與潤濕性
- 接觸角影響潤濕性:接觸角小于90度時(shí),固體表面為親水性,即液體較易潤濕固體表面;當(dāng)接觸角大于90度時(shí),固體表面為疏水性,液體不易潤濕固體表面。這種特性對(duì)于評(píng)估材料表面的防污性和防水性至關(guān)重要。
- 潤濕性影響潔凈度:良好的潤濕性有助于清洗液有效鋪展到材料表面,提升清洗效果。相反,較差的潤濕性會(huì)導(dǎo)致清洗不徹底,影響整體潔凈度。
5. 接觸角應(yīng)用
- 材料表面處理評(píng)估:通過對(duì)接觸角的測(cè)量,可以判斷材料表面的處理效果,例如在手機(jī)玻璃鍍膜、防指紋涂層噴涂等工藝中廣泛應(yīng)用。這些處理工藝直接影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量和性能。
- 清潔度標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用:在航空航天、半導(dǎo)體制造等高標(biāo)準(zhǔn)清潔要求的行業(yè)中,接觸角的測(cè)量被用于制定和檢驗(yàn)清潔度標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)確保產(chǎn)品在關(guān)鍵生產(chǎn)過程中達(dá)到一致的質(zhì)量要求。
6. 實(shí)際案例分析
- PCB板和芯片制造:在PCB板和芯片制造過程中,通過測(cè)量焊盤和芯片表面的接觸角,可以有效評(píng)估其潔凈度和焊接質(zhì)量。高接觸角可能表明表面污染,需要再次清洗。
- 顯示屏和觸摸屏生產(chǎn):在顯示屏和觸摸屏的生產(chǎn)中,通過水滴角試驗(yàn)評(píng)估表面的防污性和用戶體驗(yàn)。較低接觸角意味著表面容易被污漬附著,而較高接觸角則有良好的自清潔效果。
7. 環(huán)境條件影響
- 溫度穩(wěn)定性影響:由于水的表面張力受溫度影響,因此在測(cè)量水滴角時(shí)需要保持環(huán)境溫度的穩(wěn)定性,以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
- 水的純度要求:測(cè)試用水需保證高純度,通常使用二次蒸餾水,以避免水中雜質(zhì)對(duì)接觸角測(cè)量的影響。
8. 接觸角局限性
- 特殊材料誤差:對(duì)于某些特殊材料,即使表面很清潔,接觸角也可能較大。這種情況下,單純依靠接觸角法評(píng)估潔凈度可能不夠準(zhǔn)確,需要結(jié)合其他檢測(cè)方法。
- 人為因素干擾:接觸角測(cè)量受人為操作因素影響較大,例如液滴大小的控制、表面預(yù)處理等,需要在嚴(yán)格規(guī)范的操作流程下進(jìn)行。
水滴角測(cè)試儀采用計(jì)算機(jī)和工業(yè)數(shù)碼相機(jī)采集圖象,并對(duì)圖象進(jìn)行分析,保存、打印、調(diào)閱,操作簡(jiǎn)單方便??勺詣?dòng)、快速地樣品分析,高速動(dòng)態(tài)圖象捕捉,測(cè)試精度高。試樣(液滴)大小、及進(jìn)樣速度可通過計(jì)算機(jī)設(shè)定控制。視頻采集試樣圖象信息,可進(jìn)行圖象測(cè)量分析、保存、打印。可調(diào)平面平行背光源,光源亮度連續(xù)可調(diào),液滴毛細(xì)管直徑尺寸統(tǒng)一,在基本標(biāo)準(zhǔn)配置上,可增加自動(dòng)調(diào)焦。工作臺(tái)自動(dòng)升降,毛細(xì)管自動(dòng)升降系統(tǒng),可用懸滴法測(cè)量液體界面張力。自動(dòng)計(jì)算表面能和粘性系數(shù),可形成靜滴法、尺寸計(jì)算法、轉(zhuǎn)落法、插入法、浸沉法等測(cè)試功能。主要是為了滿足質(zhì)量控制、研究開發(fā)和工程管理的不同要求而設(shè)計(jì)。
水滴角測(cè)試儀在測(cè)試水滴角前,一定要作進(jìn)液系統(tǒng)及水的清潔度的判斷。方法為測(cè)試前采用基于ADSA-RealDrop算法的Young-Laplace方程擬合法對(duì)水的表面張力值進(jìn)行測(cè)試。ADSA-RealDrop法由于不受針頭直徑的影響,因而是目前理想的測(cè)試水的表面張力值的方法。
如果測(cè)得的表面張力值符合文獻(xiàn)值,即20℃時(shí)可以達(dá)到72.75mN/m時(shí),則說明測(cè)試用探針?biāo)瓦M(jìn)液系統(tǒng)是干凈的。如果測(cè)試值低于70mN/m,則說明體系是不干凈的。如果高于75mN/m,則說明測(cè)試方法有問題。
全國統(tǒng)一服務(wù)電話
010-62930470電子郵箱:info@dataphys.com.cn
公司地址:北京市海淀區(qū)知春路甲63號(hào)51號(hào)樓衛(wèi)星大廈1208室
公眾號(hào)