陶瓷密度仪阅读：28

　　一、基于阿基米德排水法的陶瓷密度仪（常见类型）

　　1.优点

　　成本低，性价比高

　　设备结构相对简单，主要由电子天平、密度架、烧杯等组成，价格远低于气体置换式仪器，适合中小型企业或实验室。

　　操作简便，易于掌握

　　测量原理直观（浮力法），操作步骤清晰，培训成本低，普通技术人员经简单培训即可上手。

　　精度较高（对致密陶瓷）

　　对于气孔率低、不吸水的致密陶瓷（如氧化铝、氧化锆），测量精度可达±0.001 g/cm3，满足大多数工业检测需求。

　　符合标准方法

　　遵循GB/T 2573-2008、ISO 1183、ASTM B962等国际和国家标准，测试结果具有权威性和可比性。

　　可同时计算孔隙率

　　通过干重、湿重和饱和重的测量，可进一步计算出陶瓷的开口气孔率、闭口气孔率和真密度，信息丰富。

　　2.缺点

　　受液体介质限制

　　必须使用浸渍液（如水、酒精），若样品易溶于水或吸水性强（如多孔陶瓷、传统日用瓷），需进行真空饱和处理，流程复杂且可能引入误差。

　　液体表面张力可能影响测量精度，需添加少量润湿剂并静置排气。

　　操作繁琐，耗时较长

　　需手动称量干重、湿重，若需真空饱和，则需配备真空泵，整个过程耗时数分钟至数十分钟，效率较低。

　　人为误差较大

　　操作过程中如气泡未排净、样品未完全浸没、擦拭水分不一致等，都会影响测量结果，重复性依赖操作者熟练度。

　　清洁维护麻烦

　　每次测试后需清洗烧杯、支架，液体易挥发或污染，长期使用可能腐蚀部件。

　　不适用于微小或异形样品

　　对于质量过小（＜1g）或形状复杂的样品，浮力信号弱，测量误差大。

　　二、基于气体置换法的陶瓷密度仪（氦气比重瓶法）

　　1.优点

　　非破坏性、无接触测量

　　使用惰性气体（氦气）作为介质，不接触样品表面，不会造成污染或损伤，特别适合贵重或精密陶瓷件。

　　测量速度快

　　自动化程度高，一次测试通常在2~5分钟内完成，效率远高于排水法。

　　精度极高，重复性好

　　氦气分子小，可进入微小孔隙，测得的是真实密度（真密度），精度可达±0.0001 g/cm3，适用于科研级分析。

　　不受样品形状和吸水性影响

　　无需担心样品是否吸水或溶解，适用于多孔陶瓷、复合陶瓷、粉末等复杂材料。

　　自动化数据处理

　　配备计算机软件，自动记录、计算、存储和导出数据，减少人为误差。

　　2.缺点

　　设备成本高昂

　　仪器结构复杂，包含气体控制系统、压力传感器、恒温腔等，价格通常是排水法仪器的5~10倍以上。

　　维护要求高

　　需定期校准、检漏。

　　氦气为昂贵气体，需定期补充。

　　对环境温度稳定性要求高。

　　样品仓容量有限

　　样品室体积固定，过大或过长的样品无法放入，适用范围受限。

　　仅测真密度，不反映开口气孔

　　氦气可渗入所有开放孔隙，测得的是材料本身的密度，无法直接获得工程应用中关心的“表观密度”或“开口气孔率”。

　　1.准备工作

　　校准仪器：在使用前，需确保陶瓷密度仪已经过正确的校准，以保证测量结果的准确性。

　　选择合适液体：根据被测陶瓷的特性和要求，选择合适的置换介质(如水、硅油等)。注意液体的温度可能会影响其结构和密度，进而影响测试结果，因此要控制好液体温度。

　　2.测量空气中的重量

　　将整块的陶瓷生坯放在托盘上，待显示稳定后记录其重量。这一数据是后续计算密度的基础之一。

　　3.测量液体中的浮力或重量

　　把陶瓷样品放入选定的液体中，例如硅油。当数值稳定之后，记录屏幕显示的相关数值。此过程基于阿基米德浮力原理，即物体在液体中所受浮力等于其排开液体的重量，通过这种方式可得到与样品体积相关的信息。

　　4.计算密度

　　根据公式“实际密度=陶瓷样品质量/陶瓷样品体积”进行计算得出陶瓷的密度值。其中，质量可通过在空气中测量得到的重量换算而来，体积则可依据在液体中的测量数据推导出。

　　一、样品准备阶段

　　1.样品清洁

　　测试前必须彻底清除样品表面的灰尘、油污、脱模剂等杂质，可用无水乙醇或清水清洗，然后在110℃±5℃的烘箱中烘干至恒重（通常2小时以上），取出后放入干燥器冷却至室温再称量。

　　2.样品状态要求

　　样品应无裂纹、无缺角、几何形状规则（如立方体、圆柱体），避免因形状不规则导致排水体积测量误差。

　　对于多孔或吸水性陶瓷（如日用瓷、建筑陶瓷），必须进行真空饱和处理，确保开口气孔完全充满液体。

　　3.样品质量要求

　　样品质量不宜过小（建议>1g），否则浮力信号弱，相对误差大。

　　避免测试易溶于水或与水反应的材料（如某些磷酸盐陶瓷），可改用无水乙醇或煤油作为浸渍液。

　　二、设备与环境准备

　　1.仪器校准

　　每次使用前或定期（建议每周）用标准砝码对电子天平进行校准，确保称重精度。

　　检查密度架、吊线是否完好，无变形或腐蚀。

　　2.浸渍液选择与处理

　　常用浸渍液：蒸馏水（适用于不吸水陶瓷）、无水乙醇（挥发快、表面张力小，适用于易水解材料）。

　　液体必须清洁、无气泡，使用前可煮沸或超声脱气。

　　可加入1~2滴润湿剂（如洗洁精）降低表面张率，帮助气泡排出。

　　3.环境要求

　　设备应放置在平稳、无振动、无气流（如空调风、门窗通风）的台面上，避免称量波动。

　　环境温度应稳定（建议20±5℃），避免温度剧烈变化影响液体密度和称重。

　　避免阳光直射。

　　三、测量操作过程

　　1.排除气泡

　　将样品浸入液体后，必须用软毛刷或洗耳球轻轻刷拭或吹扫样品表面，确保无气泡附着，否则会导致浮力偏小、密度偏高。

　　2.完全浸没

　　样品必须完全浸没在液面以下，且不接触容器壁或底部，否则会影响浮力测量。

　　3.稳定读数

　　等待天平显示值完全稳定后再记录数据，避免因液体晃动或温度变化导致读数漂移。

　　4.操作轻柔

　　取放样品、吊架时动作要轻，避免冲击天平传感器。

　　四、真空饱和处理（针对多孔陶瓷）

　　1.真空度要求

　　真空度应达到-0.095MPa（95kPa）以上，持续抽真空15~30分钟，确保孔隙内空气充分排出。

　　2.浸渍与保压

　　在真空状态下缓慢注入浸渍液，覆盖样品后继续保压10~15分钟。

　　缓慢释放真空，让液体充分渗入孔隙。

　　3.擦拭水分

　　取出饱和样品后，用湿润的棉布快速、均匀地擦去表面多余水分（保持孔隙内液体），动作要一致，避免吸出孔隙液。

　　五、数据记录与计算

　　1.准确记录

　　记录干重（W?）、饱和面干重（W?）、水中重（W?）等数据，保留足够有效数字。

　　2.使用正确公式

　　根据标准选择正确的密度和孔隙率计算公式。例如：

　　表观密度=W?/(W?-W?)

　　开口气孔率=(W?-W?)/(W?-W?)×100%

　　六、设备维护与安全

　　1.清洁保养

　　每次测试后及时清洗烧杯、密度架、吊线，防止残留液体腐蚀或滋生细菌。

　　用软布擦拭天平托盘和外壳，保持干燥。

　　2.液体管理

　　定期更换浸渍液，防止变质或污染。

　　使用乙醇时注意防火防爆，远离明火。

　　3.禁止超载

　　不要超过天平的最大量程，避免损坏传感器。

　　4.长期不用

　　拔掉电源，盖上防尘罩，液体容器倒空并晾干。