Растекание ио шероховатой поверхности

Вернемся к вопросу о шероховатости поверхности и ее влиянии на растекание жидкости. Роль микрорельефа поверхности становится понятной при рассмотрении условий растекания жидкости по поверхности, на которой имеется длинная канавка с поперечным сечением в форме равнобедренного треугольника с углом при вершине 0 (рис. 111.25). Условие продвижения жидкости по канавке записывается так [c.110]

Убыль поверхностной энергии при растекании с учетом шероховатости поверхности может быть представлена в виде [c.226]

Итак, проблемы, возникающие при формировании адгезионного контакта, весьма разнообразны. С одной стороны — это вопросы смачивания и растекания, связанные с термодинамикой адгезии и частично рассмотренные в гл. II. Однако применение термодинамических параметров к реальной системе адгезив — субстрат осложнено рядом обстоятельств. Во-первых, любая твердая поверхность обладает микрошероховатостью. Процессы смачивания и растекания в реальных условиях развиваются во времени, и шероховатость поверхности оказывает влияние на кинетику этих процессов. Во-вторых, важнейшим фактором, определяющим кинетику этих процессов, являются реологические свойства адгезива. [c.145]

Основным условием сцепления при горячем лужении и пайке является физико-химическое взаимодействие жидкого припоя с чистой поверхностью металла. В расплавленном состоянии припои должны быть хорошо смачивающими жидкостями. Степень смачивания и растекания не является физической константой, а зависит от вида контактирующих металлов, состояния поверхности (наличие окислов, шероховатость), а также условий лужения (температура, газовая среда, продолжительность). Флюсы, применяемые при лужении, не только растворяют окислы на поверхности твердого металла. Являясь поверхностно-активными веществами, они уменьшают поверхностное натяжение припоев, способствуют улучшению смачивания и растекания, передаче тепла на всю зону покрытия. [c.22]

Особенности растекания жидкостей на шероховатой поверхности на основе термодинамических представлений учитываются в формуле (VII,43) при помощи коэффициента R , рассчитываемого по уравнению (VII, 3). Поэтому можно написать следующее [c.225]

Растекание расплавов по поверхностям с одновременным образованием шероховатостей. Более сложный случай смачивания расплавами имеет место, когда растекание происходит на шероховатой поверхности с одновременной диффузией между контактирующими телами и возникновением вторичной шероховатости в результате смачивания. Этот случай имеет место при растекании ртути на поверхности цинка различной шероховатости . На цинковой поверхности 9-го класса чистоты капля ртути имеет краевой угол, равный 7°. Вокруг контура этой капли по закону диффузии растет пятно, радиус которого с течением времени изменяется следующим образом Гк л т - . Если шероховатость поверхности будет 6-го класса, то капля ртути растекается радиус площади контакта в этих условиях равен г = [c.286]

Следовательно, увеличивая шероховатость поверхности (увеличивая К), можно добиться растекания таких жидкостей, угол смачивания которых приближается к 90°, но всегда ниже этого значения. При ф > 90° шероховатость поверхности затрудняет растекание, так как возрастает абсолютное значение отрицательной величины К eos ф. Можно сказать, что шероховатость лиофильной поверхности придает ей еще большую лиофильность, а лиофобную делает еще более лиофобной [62, 72]. [c.108]

В реальных системах определяющую роль нередко играют совершенно другие факторы. Для хорошей адгезии необходима довольно большая площадь фактического контакта между фазами. Однако, как показано на рис. VII-8 (гл. VII), жидкость, надвигающаяся на шероховатую поверхность, может захватывать воздух, и, таким образом, в этом случае хороший контакт между фазами ограничивается только частью поверхности. Предотвращению образования такой составной поверхности способствует небольшой краевой угол. В результате одним из критериев хорошей адгезии является растекание клея по поверхности [52], хотя, как показано выше, это может не соответствовать идеальной работе адгезии. [c.362]

Движение жидкости по шероховатой горизонтальной поверхности. Шероховатость поверхности сказывается на растекании жидкости. Выступы шероховатой поверхности оказывают сопротивление растеканию жидкости. Растекание во многом зависит от направления выступов поверхности. [c.224]

Растекание капли вдоль углубления шероховатой поверхности определяется не только условием (VII, 48), но и зависит от соотношений между углами ф и 0 . Если 0 > 0°, то из условия (VII, 48) следует возможность создания такого рельефа, при котором растекание имеет место. При 0 > 90° отношение os 0/-/ д отрицательно и растекания не происходит. [c.226]

Масло по периферии зоны контакта капли с твердой поверхностью может распространяться в выступах шероховатой поверхности (см. 42), что способствует растеканию соседней капли. [c.341]

Помимо величины угла смачивания в качестве количественных характеристик процесса смачивания применяют такие параметры, как коэффициент расплывания [28], критическое поверхностное натяжение [24] и работа адгезии [29]. Явление смачивания обусловлено действием дисперсионных сил между поверхностными атомами твердого тела и жидкости. Поверхностное натяжение на границе твердого тела с газом чаще всего больше, чем на границе его с жидкими органическими веществами, поэтому числитель в формуле (3-2) обычно является положительной величиной, так что на абсолютно чистой поверхности любая органическая жидкость проявляла бы стремление к растеканию. Это естественно, так как, за малыми исключениями, свободная энергия поверхности жиД кости меньше, чем у твердого тела, так что покрытие твердой поверхности жидкой пленкой влечет за собой снижение свободной энергии всей системы в целом. При наличии па поверхности микротрещин, небольших неровностей, складок, царапин и т. п. смачивание облегчается, поэтому на шероховатой поверхности тонкие пленки жидкости образуются легче и лучше удерживаются [30]. [c.72]

Поскольку на характер взаимодействия капель с гранулами основное влияние оказывают начальная температура частиц и соотношение размеров гранулы и капли, то можно полагать, что главным фактором, регулирующим указанное взаимодействие, является теплоемкость гранулы и количество аккумулированного ею тепла (влияние смачиваемости и шероховатости поверхности не изучалось). Следует особенно подчеркнуть, что первый тепловой импульс, получаемый каплей, определяет условия смачивания ею поверхности гранулы и, следовательно, гидродинамический режим растекания. [c.59]

По мере расплавления и растекания полимера первоначально шероховатая поверхность сглаживается и становится глянцевой во время остывания детали формируется покрытие. Вследствие различия коэффициентов линейного расширения полимеров и металлов в покрытиях возникают внутренние напряжения Поэтому для большинства полимерных материалов рекомендуется постепенное охлаждение на воздухе. Детали с полиамидными покрытиями охлаждают в минеральном масле сразу после расплавления полимера в этом случае сохраняется аморфная структура полиамида, увеличивается адгезия покрытия [c.74]

Основной недостаток способа U , как, впрочем и большинства методов ЛПД-НД, — шероховатость поверхности изделий или наличие следов растекания расплава. Повышение температуры стенок форм до 120—150 °С и увеличение продолжительности формования позволяет в какой-то мере устранить эти поверхностные дефекты [1, 216]. [c.26]

Временная зависимость смачивания объясняется наличием гистерезиса вследствие шероховатости поверхности, пропитки субстрата и др. В работах В. Е. Гуля с сотр. показано, что это тесно связано с микрореологией формирования клеевого шва [4, с. 127]. В [37] на примере оксидированного алюминия показано, что растекание— процесс трехстадийный жидкий полимер сначала растекается по гладкой поверхности, потом происходит захлопывание пор, а затем затекание в поры. Скорость растекания определяется глубиной пор анодной пленки, а не числом пор на единице поверхности. Краевой угол смачивания глицерином и клеями древесины разных пород изменяется в течение 60 сут [38]. Медленнее этот процесс протекает на древесине смолистых пород, особенно лиственницы. [c.14]

Однако по мере повышения температуры склеивания скорость растекания клея по шероховатой поверхности становится больше скорости отверждения клея.. . [c.206]

Скорость растекания жидкости по плоской поверхности твердого тела обычно невелика. Если жидкость летуча, то растекание может произойти через парообразную фазу. Обычно же оно происходит путем механизма двухмерной диффузии. Растекание жидкости между двумя твердыми поверхностями или по шероховатой поверхности происходит быстрее вследствие капиллярного эффекта. Последний заключается в том, что необходимость установления определенного краевого угла вызывает искривление поверхности, которое, в свою очередь, создает разность давлений, заставляющую массу жидкости перемещаться в направлении вогнутой стороны поверхности. [c.257]

Такое быстрое растекание масла на пористой поверхности подтверждает существующее положение о влиянии шероховатости поверхности на смачиваемость металлов. [c.170]

Нанесение жидких адгезивов на поверхность определяется общими закономерностями пропитки пористых и дисперсных тел [191]. Смачивание обусловлено шероховатостью поверхности и краевой угол 0 на реальной твердой поверхности определяется соотношением Венцеля - Дерягина os 0 = А" os 9, где К - коэффициент шероховатости, т.е. отношение истинной площади поверхности к кажущейся. Поскольку К > 1, растекание может происходить даже при 0 > 0. [c.69]

Переход от ограниченного смачивания на гладкой поверхности к полному растеканию на достаточно шероховатой поверхности также наблюдался экспериментально. Например, смазочные масла и жирные кислоты на полированной стали образуют конечный краевой угол, а на шероховатой поверхности эти жидкости неограниченно растекаются [46]. Жидкое серебро при 1200 °С в атмо сфере водорода не растекается по полированному железу, но растекается при достаточно большой шероховатости подложки [72]. Ртуть на гладкой поверхности поликристаллического цинка (10 класс чистоты) образует острый краевой угол а на [c.56]

На некоторых металлах (свинец, олово, кадмий) рассмотренная картина растекания ртути наблюдается и на гладкой (полированной), и на шероховатой поверхностях [238]. На золоте и цинке полное смачивание имеет место только на достаточно шероховатой поверхности [241, 242], а на гладкой поверхности капля ртути образует конечный краевой угол. Далее ртуть может рас- [c.128]

Шероховатость поверхности положительно сказывается на смачивании гидрофильных тел (0 уменьшается) и в большинстве случаев отрицательно — на смачивании гидрофобных. Процессы растекания усложняются в случае высоковязких жидкостей — растворов и расплавов полимеров. Угол 0 в этом случае, как правило, высок (близок к 90°) и нередко создается ложное представление, что жидкость плохо смачивает поверхность. Не учитывается тот факт, что равновесное состояние краевого угла у таких жидкостей устанавливается медленно, иногда в течение нескольких суток. Кроме того, угол, образу- [c.33]

Рассмотрим влияние шероховатости поверхности на движущую силу растекания. Пусть капля растекается по твердой шероховатой поверхности. Вблизи равновесия, по-видимому, справедливо выражение [c.76]

Таким образом, полная движущая сила растекания является, по-видимому, суммой выражений (24) и (27). При расчете растекания жидких металлов по поверхности графита необходимо учитывать дополнительную шероховатость поверхности вследствие пористости. [c.76]

Механическая зачистка паяемой поверхности перед травлением производится лишь при необходимости снятия химически трудно-удаляемых оксидных пленок. Такая зачистка обеспечивает требуемую шероховатость поверхности, что улучшает растекание и затекание расплавленного припоя в зазор. Однако при этом трудно дозировать слой удаляемого паяемого материала. Ручная очистка напильниками, шаберами, абразивными инструментами — малопроизводительный процесс и поэтому применяется в основном в единичном производстве. После ручной механической очистки обработанные поверхности обычно обезжиривают путем протирки бязевыми салфетками, смоченными в бензине, ацетоне или спирте. [c.29]

Одним из распространенных методов подготовки поверхности субстрата является создание искусственного микрорельефа, придание шероховатости гладкой поверхности. В шинной, обувной промышленности, в различных отраслях резинотехнической промышленности важнейшей технологической операцией для достижения необходимой прочности связп яв.ляется предварительная механическая обработка — шероховка поверхности резины. Механическую обработку поверхности проводят также нри склеивании металлов и нанесении на поверхность металлов покрытий. Различными способами — шлифованием, зашкуриванием, онеско-струиванием, травлением можно значительно повысить показатель доступности поверхности и, таким образом, адгезионную прочность. Увеличивая шероховатость поверхности субстрата, можно иногда достичь лучшего растекания жидкого адгезива. Но очевидно, что значение механического заклинивания, даже нри склеивании пористых субстратов, далеко не самое главное. Если увеличение площади соприкосновения адгезива с субстратом пе сопровождается изменением природы поверхности и не отражается на характере сил, возникающих ме кду молекулами адгезива и субстрата, повышение адгезии может быть относительно невелико. Механическая обработка поверхности субстрата ока- [c.370]

Пока ясно, что при адсорбционной растекаемости по шероховатой поверхности участвуют и капиллярные явления, но учет их пока сложен. Скорость адсорбционного растекания во многих случаях подчиняется параболическому закону /=сг, где / линейный размер т — время с — константа. В некоторых случаях оправдывается линейная зависимость или другой степенной закон. [c.49]

Площадь растекания зависит от вида жидкости, шероховатости подстилающей поверхности, ее уклона и других факторов. В случае горизонтальной поверхности грунта, не слишком гладкого бетона и асфальта с удовлетворительной для практики точностью величину удельной площади растекания нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива) можно принять равной 0,15 м на 1 л продукта. [c.169]

Растекание воды может наблюдаться и при наличии на поверхности гидрофильных веществ, солей, окислов. При изучении явлений растекания необходимо учитывать возможность впитывания жидкой фазы за счет шероховатости любой твердой поверхности. [c.59]

Рэй и Бартелл (1953) и Педдей (1960) показали, что краевые углы при погружении и поднятии подобны на гладких поверхностях в отличие от шероховатых, когда среднее значение угла близко к значению его для гладкой поверхности. На последней сильно искажен только мениск поднятия, в то время как на шероховатой поверхности искажены оба мениска. Если, кроме шероховатости, поверхность еще и загрязнена, то среднее значение коэффициента растекания изменяется со степенью шероховатости. [c.182]

Из приведенного выражения видно, что при омачивании жидкостью твердого тела шероховатость поверхности улучшает смачивание (угол Оэф уменьшается), а при несмачивании >— ухудшает (угол эф увеличивается). Условие х = оказывается достаточным, чтобы смачивание перешло в растекание. Это используется, например, в процессах пайки и склеивания, когда лутем зачистки наждаком поверхности не только достигается удаление загрязнений, но и наводится шероховатость. Вместе с тем экспериментальные исследования показывают, что влияние шероховатости поверхности на смачивание более сложно, чем это следует из приведенного приближенного рассмот- [c.101]

Из приведенного выражения видно, что при смачивании жидкостью твердого тела шероховатость поверхности улучшает смачивание (угол бзф уменьшается), при несмачивании — ухудшает (угол увеличивается). Условие х = оказывается достаточным, чтобы смачивание перешло в растекание. Это используют, например, в процессах пайки и склеивания, когда наждаком не только удаляют загрязнения, но и наводят шероховатость. Вместе с тем шероховатость поверхности, особенно образованная системой параллельных канавок (например, <для поверхностей, подвергшихся механической обработке), усишивает гистерезисные явления при смачивании. [c.123]

Шероховатость поверхности положительно сказывается па смачивании гидрофильных тел (0 уменьшается) и в большинстве случаев отрицательно — ма смачивании гидрофобных [7, с. 2131. Процессы растекания усложняются в случае высоковязких жидкостей — растворов и расплавов полимеров. Угол 0 в этом случае, как правило, высок (близок к 90°) и нередко создается ложное представление, что жидкость плохо смачивает поверхность. Не учитывается тот факт, что равновесное состояние краевого угла у таких жидкостей устанавливается медленно, иногда в течение нескольких суток. Кроме того, угол, образующийся при растекании, может легко изменяться под влиянием механических воздействий. По 1мнению Аппена [9, с. 20], растеканию в вязком режиме, равно как и оттеканию (восстановлению принудительно деформированной капли в первоначальное состояние), противодействует некоторая механическая сила /, представляющая не что иное, как усилие деформации образца. Устанавливается не истинное термодинамическое равновесие, а ложное, заторлюи ен-ное [c.32]

В данной работе было обнаружено явление повышения контактного угла смачивания Зп и РЬ после затвердевания, что, возможно, связано с переходом припоя из жидкого в твердое состояние. Заметное влияние иа кинетику смачивания и растекания припоев ПОС61, 5п и РЬ по меди оказывает шероховатость поверхности. При грубой обработке наждачным полотном поверхности меди, скорость уменьшения фиксируемого контактного угла смачивания меньше, чем на поверхности, подвергнутой травлению, несколько меньше и контактный угол и площадь растекания. На грубо обработанной поверхности вдоль рисок происходит интенсивное растекание легкоплавкой эвтектики 5п—РЬ—2п—Си (блестящей каймы), что, вероятно, связано с капиллярным эффектом. Такое растекание уместно назвать капиллярным. Контактный наблюдаемый угол при капиллярном растекании П0С61 по меди больше, чем при растекании этого припоя на относительно ровной (травленой) поверхности. Смачивание и растекание припоя П0С61 по меди с флюсом Прима III происходит медленнее и с большим контактным углом по полированной поверхности, чем по травленой или грубо зачищенной. [c.84]

Учитывая продолжительность процесса растекания жидкости в условиях ограниченного смачивания по шероховатой поверхности, следует с большой осторожностью относиться к экспериментально измеряемым значениям угла смачивания. Во многих случаях этот параметр является не равновесной термодинамической, а, скорее, реологической характеристикой. Справедливость этой позиции подтверждается симбатностью зависимостей вязкости и угла смачивания эпоксиднополиамидных композиций от концентрации наполнителя. Поэтому увеличение адгезионной прочности при уменьшении угла смачивания может быть объяснено не только изменением свободной поверхностной энергии, но и реологическими факторами [29]. Используя угол смачивания в качестве меры полноты межфазного контакта, можно оценить адгезионную прочность, что подтверждается корреляцией этой характеристики с параметром, учитывающим наряду с такими свойствами адгезива, как поверхностное натяжение и вязкость, и величину угла смачивания [29]. [c.77]

Ювенильные (чистые, свежеприготовленные) металлические поверхности обычно хорошо смачиваются металлами, т е. в системе твердый металл - жидкий металл 0 <90°. Однако наличие оксидных пленок или других примесей на поверхности контакта приводит к нарушению смачивания. В таких случаях добиться растекания жидкого металла по твердому помогает специальная температурная обработка, прежде всего повышение температуры расплава (например, при контакте жидкого олова с молибденом и вольфрамом при сравнительно невысоких температурах формируются большие краевые углы). Однако при достаточном нагреве окислы Мо и XV сублимируют и смачивание 8п значительно улучшается. Большуто роль при этом ифают также чистота и шероховатость поверхности, применение флюсов, легирование. [c.100]

Даже при 0<9О° спонтанные процессы смачивания поверхности субстрата минимально вязким адгезивом не обеспечивают достижения близкой к максимальным значениям площади молекулярного контакта. Действительно, приложение к равновесной системе внещнего давления приводит к последующему росту угла 0. Это обусловлено сложным механизмом растекания (даже при отсутствии испарения, растворения субстрата адгезивом, протекания межфазной химической реакции и т. д.) за счет диффузионных явлений, изменения объема капли, морфологии поверхности. Строго говоря, уравнение (1) справедливо лишь для изотермо-изобари-ческого процесса смачивания макроскопических мало-сжимаемых нерастворимых тел массивной средой. Скорость растекания растет с уменьшением объема капли и снижается с ростом шероховатости поверхности, причем в основе этих эффектов лежит образование на твердой поверхности аутофильных или аутофобных по отношению к жидкой фазе адсорбционных слоев, а также изменение полярной и неполярной (дисперсионной) составляющих поверхностной энергии контактирующих фаз. В общем случае термодинамический учет этих факторов весьма сложен и определяется молярными объемами жидкой и твердой фаз, структурными параметрами по Пригожину и глубиной потенциальной функции Лен-нард-Джонса. Вследствие этого многочисленные попытки модифицировать базовое уравнение (1), приблизив его к описанию поведения полимерных систем, в лучшем случае носят полуэмпирический характер. [c.8]

К перво 2 гр /ппе факторов, определяющих прочность адгезионного соединения, относится состояние поверхкоста соединяемых материалов, превде всего, их шероховатость, степень которой, определяется внутренней структурой и условиями получения субстрата. Шероховатость поверхности влияет на смачивание и растекание жидкого адгезива. Специальная обработка субстрата, приводящая к увеличению площади его поверхности, в ряде случаев позволяет добиться растекания жидкостей, угол смачивания которых приближается к 90°, но всегда ниже этого значения. [c.21]

Таким образом, при растекании жидкости перпендикулярно направлению микронеровностей макрокраевой угол зависит от крутизны наклона различных участков твердой поверхности. В результате возникают принципиальные отличия смачивания шероховатых твердых поверхностей по сравнению с идеально гладкими. Прежде всего, наличие шероховатостей приводит к появлению состояний метастабильного равновесия системы. Соответственно статические краевые углы могут существенно отличаться от равновесного краевого угла. Вместе с тем макрокраевые углы на шероховатой поверхности зависят от направления течения жидкости, поскольку положение линии смачивания в состояниях метастабильного равновесия различно при натекании и оттекании. Следовательно, шероховатость представляет одну из основных причин гистерезиса смачивания [75, 76]. Характерно в связи с этим, что при смачивании жидкостей (например, ртути) гистерезис краевых углов практически отсутствует. [c.60]

Поверхность образцов была тщательно отполирована — размеры микронеровностей были менее 1 мкм. Оказалось, что вблизи периметра смачивания имеются отдельные микроканавки, заполненные жидкостью на других участках формируется конечный краевой угол [83]. В другой работе измерялись краевые углы воды на тонких слоях фталоцианида меди, нанесенных на стеклянные пластинки. Шероховатость поверхности определялась с помощью сканирующего электронного микроскопа. С увеличением шероховатости краевые углы натекания несколько увеличивались, а крае-Г1ые углы оттекания весьма сильно уменьшались [84]. Задержка периметра смачивания возле микровыступов наблюдалась при электронно-микроскопическом исследовании растекания ртути по меди [74]. [c.64]

Важным фактором, влияющим на скорость растекания, является микрорельеф твердой поверхности. Поскольку движущая сила растекания (см. IV. 3) растет с увеличением коэффициента шероховатости, можно ожидать, что на более шероховатых поверхностях средняя скорость растекания будет больше, чем на гладких. Увеличение скорости действительно наблюдалось в некоторых системах. Например, по шероховатой поверхности свинца и кадмия, полученной травлением в азотной кислоте, ртуть растекается быстрее, чем на полированных пластинах. Жидкий галлий быстрее )астекается по шероховатым пленкам серебра, чем по гладким 246]. Хаотически расположенные царапины с глубиной до 10— 20 мкм примерно на 50% увеличивают скорость растекания некоторых органических жидкостей по нержавеющей стали [185]. [c.151]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология