Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Общие сведения о смачивании жидкими металлами твердых поверхностей

02.05.2019

При спекании многокомпонентных систем в твердой фазе сравнительно трудно получить изделия с высокой плотностью. Распространенным технологическим приемом является проведение спекания в условиях, когда легкоплавкий компонент, входящий в шихту, образует при спекании жидкую фазу, что приводит в большинстве случаев к активации усадки и обеспечивает получение изделий с малой или даже нулевой пористостью и высокими свойствами. С этой же целью широко применяется пропитка пористых тел жидкими металлами и сплавами. Прежде чем перейти к характеристике спекания с образованием жидкой фазы и пропитки, кратко остановимся на закономерностях смачивания жидкими металлами твердых поверхностей.
Общие сведения о смачивании жидкими металлами твердых поверхностей

Если капля жидкости полностью растекается по твердой поверхности, говорят о полном смачивании. Мерой смачивания является величина краевого угла v (рис. 188), при полном смачивании v=0, в случае несмачивания v=180°.

Условно принимается, что при v меньше 90° жидкость можно назвать смачивающей твердую поверхность, а для случая v больше 90° считается, что твердая поверхность не смачивается жидкостью.

Из условий равновесия капли (рис. 188) легко получить соотношение

где от, ож, отж — соответственно поверхностные энергии на границах раздела твердое тело—газ; жидкость—газ; твердое тело—жидкость. Работа адгезии или работа отрыва жидкой капли от твердой поверхности выражается формулой

Термодинамическим условием смачивания является уменьшение свободной энергии системы при превращении границ раздела твердое тело — газ и жидкость — газ в границу раздела твердое тело — жидкость, т. е. работа адгезии должна быть положительна.

При анализе влияния различных факторов на краевой угол В.Н. Еременко и Ю.В. Найдич отмечают, что смачивание увеличивается (угол v уменьшается) при уменьшении отж, что может осуществляться при адсорбции поверхностно-активных веществ, при изменении температуры Влияние же от и ож на краевой угол не монотонно, ибо изменение этих величин в большинстве случаев приводит и к изменению отж. Как подчеркивается в работе, часто встречаемое в литературе утверждение об улучшении смачивания с ростом от не соответствует действительности. Наоборот, экспериментальные результаты показывают, что с ростом от растет также отж и краевой угол увеличивается.

Краевой угол не остается постоянным во времени и при температурных изменениях, с увеличением этих параметров краевой угол уменьшается и смачивание улучшается. В рамках термодинамической теории смачивания, основанной на существовании химического взаимодействия на межфазной границе твердое тело — жидкость, это объясняется условиями прохождения химической реакции на этой границе. В случае системы металл—окисел реакция взаимодействия эндотермична, с ростом температуры уменьшается свободная энергия системы и уменьшается отж (влияние температуры на от и ож, очень незначительно), что и приводит к улучшению смачивания. В системе металл — металл увеличение температуры приводит к большей взаимной растворимости, что также сказывается на уменьшении отж. Влияние времени на v связано с продолжительностью установления равновесия при химическом взаимодействии.

В табл. 50, заимствованной нами из монографии, приведены литературные данные о краевых углах, образуемых жидкими металлами на поверхности тугоплавких соединений. Металлы железной группы, как правило, хорошо смачивают карбиды и бориды, поэтому неудивительно, что железо, кобальт и никель, а также сплавы на их основе чаще всего используются при жидкофазном спекании и пропитке. Величина краевого угла зависит от окружающей атмосферы, однако закономерности такого влияния еще не совсем ясны, так как в данном случае может сказываться влияние многих факторов (степень очистки атмосферы, образование поверхностных пленок, состояние поверхности и т.д.).
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: