理论教育 液态钎料的润湿作用对母村的影响

液态钎料的润湿作用对母村的影响

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:液态钎料能够较好地润湿母材,使钎料填充到钎缝的毛细问隙中,并进而依靠毛细作用力保持在问隙内,经冷却凝固而形成钎焊接头的前提条件。钎料在固体母材表面不同程度的润湿和铺展,主要是由于固-液相界面张力和液体表面张力不同造成的。必须指出的是,这两个方程是在液体与固体无相互作用的情况下导出的。在实际钎焊过程中,母材和熔融的钎料问会发生剧烈的相互作用。

液态钎料的润湿作用对母村的影响

所谓润湿,是指由固-液相界面取代固-气相界面,从而使体系的自由能降低的过程。也就是液态钎料与母材接触时,钎料将母材表面的气体排开,沿母材表面铺展,形成新的固体与液体界面的过程。液态钎料能够较好地润湿母材,使钎料填充到钎缝的毛细问隙中,并进而依靠毛细作用力保持在问隙内,经冷却凝固而形成钎焊接头的前提条件。其作用原理的相关描述如下:

根据杨-拉普拉斯方程

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式中P1,P2——液体表面对应凹液面和凸液面的压强

σLG——气体介质边界上液体的表面张力

r1和r2——分别为液面上相互垂直的两个方向上的曲率半径。

同平直界面的液体相比,具有曲率的液体表面层在液体上会产生附加压力表面张力),这一附加压力主要是由毛细现象引起的。钎料在固体母材表面不同程度的润湿和铺展,主要是由于固-液相界面张力和液体表面张力不同造成的。

固体平界面上液滴发生铺展润湿后,最终会达到平衡状态,即体系三相边界点上表面张力达到力的平衡(图21-1),即

σSGσLS+σLGcosθ (21-2)

式中σSG——固体和气体介质问沿边界作用于液滴(www.daowen.com)

上的表面张力;

σLS——在液固边界上的界面张力。

将式(21-2)稍做变换,即可得到杨氏方程:

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图21-1 固体表面上液滴的表面张力平衡示意图

将cosθ作为描述液体润湿能力的润湿系数。θ是指平衡状态下的润湿角,其大小表征了体系润湿与铺展能力的强弱。当θ=0°时,称为完全润湿;当0°<θ<90°时,称为润湿;当90°<θ<180°时,称为不润湿;当θ=180°时,称为完全不润湿。

杨-拉普拉斯方程与杨氏方程均是由施加于材料上的力平衡后得到的。必须指出的是,这两个方程是在液体与固体无相互作用的情况下导出的。在实际钎焊过程中,母材和熔融的钎料问会发生剧烈的相互作用。在这种情况下进行的表面润湿、铺展及毛细现象更为复杂,因此上面推导出的方程式只是一种近似的描述。

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