实践环节高温润湿.ppt

目的 了解高温润湿角测量仪的构造。 掌握高温润湿角测量仪的基本测试原理与应用。 掌握高温润湿角测量设备的使用，通过测定样品的接触角，掌握常用的测量方法、影响因素以及仪器的功能特点与应用范围。 (一)浸渍润湿 指固体浸入液体的过程。在此过程中固气相 界面为固液相界面所取代,而液相表面没有变化。 浸渍面积为单位值时,自由能变化为: 要实现其逆过程则需要外界对系统做功Wi,即: Wi为浸渍功,它反映液体在固体表面上取代气 体的能力。 (二)附着润湿 指固体与液体接触后，将液气相界面和固气相界面变为固液相界面的过程。此过程中系统的表面自由能将发生变化： 设固－气、液－气和固－液三相界面的比表面自由能分别为?sg、?lg和?sl，则上述过程的自由能变化为: 　　　　　　　　　　 其逆过程将需要外界对体系作功Wa,即: 　　　　　　　　　　 Wa称为粘附功,表征固液相界面结合程度。 粘附功越大,即附着润湿越强。 (三)铺展润湿 是液滴在固体表面上铺开的过程,即以液固相界面和新的 液气相界面来取代固气相界面和原来的液气相界面的过程。 当铺展面积为单位值时,表面自由能变化为: 　　　　　　　　　　　 其中:??lg＝?lg(new)－?lg(old),即过程前后液气相界 面自由能的变化,实际是液气相界面面积的变化。 若假设液滴的体积很小且完全铺展,则上式可简化: 则有: 其中：Wn＝2?lg为液体的内聚功。 (三)铺展润湿 定义Ws为铺展功，则: 　　　　　　 铺展功Ws为铺展过程中体系能量的减少,或对外做功。但铺展前后的液气相面积变化却可能出现各种情况。 假设铺展过程中，铺展面积为A（即固液相面积），液气相界面面积在铺展前后的变化差值为B(B=Bnew-Bold),则有: 实际应用时，可用上式进行计算。 接触角与杨氏(Young)方程 接触角与杨氏(Young)方程 影响润湿性的因素 由Young氏方程可知,任何使σsl、σlg、σgs发生变化,从而使接触角θ发生变化的因素都将影响到润湿性。 从热力学观点来看,界面张力即比表面自由焓,它与各相的物性、成份、温度有关,所以润湿角必然受这些因素的影响。 从动力学观点来看,润湿角必然受时间的影响。 实际中,常常不可避免地发生固体向液体中的溶解及二者间的扩散。而溶解过程及扩散过程都与物性、成份、温度和时间有关。 对于成份确定的母材和钎料，当其表面氧化或采用钎剂去除氧化膜时，都将影响到界面张力值，并因而影响润湿性。 1)金属表面氧化物的影响 在常规条件下,大多数金属表面都有一层氧化膜。氧化物的熔点一般都比较高,在一定温度下仍为固态。它们的表面张力值很低,因此, 导致σsg＜σsl,所以产生不润湿现象,表现为熔化成球,不铺展。 许多合金表面也存在一层氧化膜。当熔化后被自身的氧化膜包覆,此时其与基材之间是两种固态的氧化膜之间的接触,因此产生不润湿。 2)钎剂的影响 去除氧化膜最有效的方法是采用钎剂。当用钎剂去除了母材和钎料表面的氧化膜后,液态介质就可以和固体金属直接接触,从而改善润湿。另外,当母材和钎料表面覆盖了一层液态钎剂后,系统的界面张力就发生了变化,当铺展达到平衡时,由Young氏方程有: 其中:σsf－母材与钎剂间的界面张力; σsl－母材与钎料间的界面张力; σlf－钎剂与钎料间的界面张力。 与无钎剂时的情况相比,只要满足σlf＜σlg或σsf＞σsg,就可以增强钎料对母材的润湿。同样,钎剂成份的变化将造成σlf和σsf的变化,从而也会影响到钎料对母材的润湿性 影响润湿性的因素 (一) 各相组成对润湿性的影响 一般来说,如果两种介质在液态和固态下均无