Bi对锌液与X80钢表面润湿性的影响

通过改良静滴法研究Zn-xBi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金熔体在450℃下与不同基板的润湿行为,对润湿反应之后的表面张力进行计算,并使用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)分析润湿试验后的试样表面及截面的微观形貌和组织结构。结果表明,在450℃下,Zn-Bi合金表面张力随Bi含量增加呈现先减小再增大的规律。Zn-1.0Bi合金熔体与X80钢的接触角最小,表明添加1.0%Bi(质量分数)后的锌液润湿性最好。Zn-Bi合金熔体中Bi的含量对界面反应强度和界面结构产生影响,进而减小表面张力和接触角。润湿初期Bi元素的快速吸附降低锌液表面张力,使接触角减小。中期由界面反应强度控制,此时形成前驱膜且其促进锌合金熔体在钢基板的流动,从而改善润湿性。     

铝硅熔体与镀覆Q235钢的润湿行为

目的 探究锡锌合金镀层对铝硅熔体与Q235钢润湿行为的影响。方法 通过磁控溅射法和热浸镀法在Q235钢基底表面镀覆不同厚度(190~5 500 nm)的锡锌合金镀层。采用改良座滴法测试700 ℃下铝硅熔体与不同表面处理的Q235钢基底的润湿行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对凝固润湿试样截面和表面组织及成分进行表征分析。结果 700 ℃时铝硅熔体与未镀覆基底为部分润湿,初始接触角和终态接触角分别为88°和66°。施加190 nm锡锌合金镀层后,初始铺展速率明显增大,终态接触角约为13°,并在铺展前沿形成前驱膜;随着镀层厚度的增加,终态接触角减小,熔体铺展速率及前驱膜宽度增大,1 680 nm时趋于完全润湿(终态接触角约为2°)。铝硅熔体与未镀覆钢基底界面反应产物为Fe2Al5相和Al8Fe2Si相,反应层垂直界面向熔体侧快速生长而隔离熔体铺展前沿与基底的接触。施加镀层会促进反应层(Fe2Al5相和Al8Fe2Si相)沿铺展前沿快速生长,前驱膜表层主要为Al8Fe2Si相。镀层过厚(5 500 nm)的凝固润湿试样界面附近存在分离的低熔点锡相。结论 锡锌合金镀层主要通过改变界面反应层生长及润湿三相线组态而影响铝硅熔体与Q235钢的润湿行为。锡锌合金镀层能有效改善铝硅熔体与Q235钢的润湿性,有助于铺展前沿前驱膜的形成。随着镀层厚度的增加,熔体铺展速率增大,终态接触角减小。趋于完全润湿(1 680 nm镀层)后继续增大镀层厚度对润湿行为无明显影响,但过厚的镀层会促进低熔点锡相在凝固界面附近形成,这会弱化界面结合。     

铋元素对新型Zn-Al-Mg-Ni-V合金镀层的影响

为了提高新型Zn-Al-Mg-Ni-V合金镀层表面质量,在锌液中加入了铋元素,研究了铋元素对合金液流动性、镀层结构及耐蚀性的影响。结果表明:锌合金镀层的耐蚀性随铋含量的增加而降低;在合金液中加入约0.05%(质量分数)的铋时,合金液的流动性最好,镀层厚度最小,但是镀层的耐蚀性比未添加铋时略有降低。     

CuSn预合金粉芯复合银钎料的润湿铺展机理

研究了添加质量分数为30%～70%CuSn预合金粉复合银钎料在T2紫铜基体上的润湿铺展过程,并讨论了CuSn预合金粉复合银钎料在紫铜基体上的润湿铺展机理.结果表明,在与紫铜基体的润湿铺展过程中,初始接触角由30%CuSn的119°降低到70%CuSn的94°.最终接触角由30%CuSn的15°下降到70%CuSn的7°.当粉芯中CuSn合金粉含量为60%时,钎料在铜板上的润湿面积达到530.04 mm²,相比于未添加CuSn合金粉时提高了约66%.由于低熔点CuSn预合金粉的前驱润湿作用使复合银钎料表面张力降低,初始接触角和最终接触角随着CuSn预合金粉含量的增加而减小. CuSn预合金粉在钎焊过程中先于BAg30CuZnSn钎料外皮熔化,形成熔融的铜锡液态合金薄层,降低了固液界面张力.随后,熔化的BAg30CuZnSn箔带在先期熔化的铜锡液态薄层上铺展,并与其发生溶质原子的扩散反应,最终形成液态复合钎料.低熔点CuSn预合金粉的加入,使复合银钎料在铜上的润湿性能显著改善.添加40%CuSn预合金粉复合银钎料与铜基体的反应润湿界面均匀致密,其中白色富Ag相互连接,...     

Zn-Ni-Ti热浸镀层组织及其耐蚀性

将Q235钢在450℃的Zn-Ni-Ti合金中热浸镀0.5~5 min,研究了锌池中添加0.03%~0.06%Ni和0.02%~0.04%Ti对含硅结构钢热浸镀锌层组织的影响。并通过电化学方法测试了Zn-Ni-Ti合金及其镀层在10%Na Cl溶液中的耐蚀性。研究发现,锌池中同时添加0.03%~0.05%Ni和0.02%~0.03%Ti可有效抑制Q235钢热浸镀锌时的硅反应性,合金层厚度明显减薄,其生长主要受扩散控制。而且不会形成大量的三元化合物渣滓。实验证实,添加微量Ni和Ti后,提高了锌合金及其镀层的耐蚀性。但当添加0.05%Ni+0.04%Ti时,镀层表面质量下降,还会形成较多的溶解了约1.0%Ni的Zn-Fe-Ti三元化合物。     

非调质N80钢热浸镀55%Al-Zn合金显微组织及性能的研究

为了提高石油管常用材质非调质N80钢的耐蚀性,采用两步助镀法对其进行热浸镀55%Al-Zn合金,得到了表面光滑平整,无漏镀等缺陷的镀层.在此基础上,研究了N80钢镀层的显微组织及其在NaCl水溶液中的耐蚀性,并对镀铝锌合金前后N80钢的力学性能进行了比较和分析.结果显示:55%Al-Zn合金镀层由表及里可分为两层,表层由富铝α相和富锌β相组成;内层由Fe-Al-和Fe-Al-Si系金属间化合物组成.热浸镀55%Al-Zn合金后,非调质N80钢在NaCl水溶液中的耐蚀性及其强度、塑性等力学性能均显著提高.试验结果表明:将热浸镀55%Al-Zn合金技术应用于非调质N80钢的防腐是可行的.     

铝熔体与镀铬氧化铝的润湿行为

为了探究镀层对金属熔体与陶瓷基底润湿行为的作用机理,采用座滴法测试了700~800℃高真空条件下铝熔体与氧化铝、镀铬氧化铝基底及铬块的润湿性,研究了镀铬层厚度及润湿温度对润湿行为的影响。结果表明,铬镀层能够明显改善铝熔体与氧化铝基底的润湿性,随着镀层厚度的增加（260~1200 nm）,终态接触角逐渐减小,铺展速率明显增大,且铝熔体在1200 nm镀铬层上比在铬块上具有更好的润湿性。800℃下铝熔体在镀铬氧化铝基底上会形成明显的前驱膜。铝熔体与镀铬层在界面反应形成了非连续反应产物颗粒,700℃时为Al₇Cr,800℃时为Al₁₁Cr₂,而铝熔体与铬块在界面形成了连续的反应层。结合润湿界面反应及铺展前沿组态变化对上述结果进行了分析。     

Fe78B13Si9熔体与铁的润湿行为

采用座滴法研究了真空条件下1 180~1 220℃之间Fe78B13Si9熔体在纯铁上的润湿行为,结合DeGennes液滴润湿动力学模型分析了Fe78B13Si9熔体在纯铁上的润湿动力学。结果表明:Fe78B13Si9熔体与铁间有良好的润湿性,平衡接触角在10°~40°之间;Fe78B13Si9熔体与铁的润湿为反应性润湿,润湿过程中由于熔体与基体之间的溶解和相互扩散,熔体体积首先增大,然后随着熔体等温凝固的进行又逐渐减小;由于熔滴体积在润湿过程中不断变化,以及测量接触角与实际接触角的差异,De Gennes液滴润湿动力学模型不能描述Fe78B13Si9熔体在铁基体上的铺展规律。     

带钢入锌锅温度对连续热镀锌层的影响

在带钢连续热镀锌工业化生产过程中,向锌液中添加少量Al,采用不同带钢入锌锅温度进行连续热镀锌。利用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）对热镀锌镀层的形貌、相结构和成分进行分析,研究带钢连续热镀锌过程中带钢入锌锅温度对镀层的影响。结果表明,带钢连续热镀锌过程中,向锌液中添加少量Al可使钢基板和锌镀层间形成Fe-Al中间层,抑制Fe-Zn合金层的形成,提高镀层的粘附性;而带钢入锌锅温度显著影响Fe-Al抑制层的结构,进而影响Fe-Zn合金层厚度,并最终影响镀层性能;对于试验钢DX51来说,当锌液中铝含量为0.18%,锌液温度为475 ℃时,带钢最佳入锌锅温度为495 ℃,此时镀层具有良好的粘附性。     

Ca对Mg-9％Al合金表面张力的影响

通过添加Ca镁合金可以提高阻燃性能,研究了Ca加入量和温度对Mg-9％Al合金表面张力的影响.结果表明:在相同温度下,随着Ca加入量的增加Mg-9％A1合金熔体的表面张力减小,且呈指数趋势降低;同种成分的镁合金熔体的表面张力随温度升高而降低,在760℃以下时液态金属表面张力随温度的升高呈线性降低,在760℃以上液态金属表面张力呈指数降低.同时,加入Ca后Mg-9％Al合金晶粒得到细化.     

材料表面润湿性的影响因素及预测模型

目的预测不同材料表面和液体之间的润湿性能。方法选取9种不同板材以及14种实验液体,采用60—1200目砂纸打磨所有平板,得到具有不同粗糙度和表面能的实验材料。利用控制变量法,分别研究了液体表面张力、固体粗糙度和固体表面能对接触角的影响。然后进行了三因素十水平的均匀设计实验,并应用SPSS软件对实验结果进行了线性分析。结果在不同液体的作用下,随着表面张力的增加,接触角不断增大,其中蒸馏水的表面张力最大,为70.13 m N/m,其在三种材料中的接触角也最大。在具有相同粗糙度的材料表面,随着表面能的增加,接触角减小,固体表面能最大(67.72 m J/m2)时,接触角达到最小值,为25.1°。在具有相同表面能的材料表面,随着粗糙度的增加,接触角呈现两种相反的趋势:当θ90°时,随着粗糙度的增加,接触角不断增大;θ90°时,随着粗糙度的增加,接触角不断减小。通过均匀设计得到了接触角的预测模型,发现液体表面张力对接触角影响的权重最大,固体表面能次之,粗糙度最小。结论通过SPSS软件拟合得到了真实材料表面接触角与其影响因素的定量关系式,针对现场管材和液体的选型进行了理论指导,从而有效降低了输送过程中的阻力损失。     

X52钢在含H_2S/CO_2混合气体的三甘醇溶液中的腐蚀行为

借助静态常温常压釜和CHI660D电化学工作站,研究了X52钢在含H_2S/CO_2混合气体的80%(质量分数)三甘醇溶液中的腐蚀行为,同时借助JC2000C1接触角/界面张力测量仪研究了冷凝水及三甘醇对X52钢的浸润性。结果表明:在含H_2S/CO_2混合气体的三甘醇溶液中X52钢的腐蚀速率比在同样含H_2S/CO_2混合气体的冷凝水中的低;在三甘醇溶液浸泡后的X52钢表面几乎无腐蚀产物堆积,但存在局部点蚀坑;80%三甘醇溶液对管壁造成的腐蚀面积比相同体积的冷凝水的更大。     

锌合金压铸射嘴身失效分析与提高其使用寿命的研究

根据射嘴身的工况,通过理论分析和损伤零件的破坏分析,确定了锌合金压铸射嘴身的失效机制,是锌合金熔体表面张力小、渗透性强、腐蚀性强、熔体腐蚀和应力腐蚀共同作用的结果。锌合金熔体能溶解钢材中的Fe、C、Si等元素,与Fe形成FeZn13相,同时C、Si、P、S等元素的存在,促进了Fe在锌合金熔体中的溶解,而形成锌合金压铸时特有射嘴身高温腐蚀问题。据此,提出了对射嘴身工作面进行稀土-B共渗,来阻止腐蚀发生和延长射嘴身的使用寿命;在稀土加入量为4%,加热温度为950℃,保温时间为7h,可获得60～70μm的渗B层。实际应用结果表明,经渗B的射嘴身使用寿命比未经处理的提高了4倍。     

SURFACE TENSION OF MOLTEN IF STEEL CONTAINING Ti AND ITS INTERFACIAL PROPERTIES WITH SOLID ALUMINA

Surface tension of molten IF steel containing Ti and contact angle between the liquid steel and solid alumina were measured with sessile droplet method under Ar gas atmosphere at 1500, 1575 and 1600℃. The results show that titanium decreases the surface tension of themolten IF steel and the contact angle. The interfacial tension between the molten IF steel containing Ti and solid alumina decreases with increase in titanium content. The work of adhesion between molten IF steel containing Ti and solid alumina decreases slightly at1550~C, but increases at 1600℃ with increasing titanium content. It can be deduced that fine bubbles and fine alumina inclusions are easily entrapped in solidifying interface for IF steel containing Ti.     

铸型面特性对铸件表面粗糙度的影响

通过对ZL114A熔体在不同特性涂层表面的润湿角和对应铸件表面粗糙度的测量,利用润湿性模型分析了涂层中骨料材料自由能和粒度对铸件表面粗糙度的影响。结果表明,涂层表面材料自由能越低,铝合金熔体在涂层表面上润湿性越差,铸件表面粗糙度(Ra)值越低。铝合金熔体与表面自由能低的滑石粉涂层之间的润湿性随滑石粉粒度的逐渐减小呈先减小后增大的趋势,对应铸件试样表面粗糙度呈先减小后增大趋势。滑石粉粒度为43μm时,涂层和铝合金熔体间润湿角达到155°,铸件表面粗糙度(Ra)值为0.5847μm。     

The enhancing effect of surface coatings on cast-in bonding of steel and titanium inserts in aluminium castings

Insertion bonding of mild steel and titanium pipes in aluminium castings was performed in two ways; either by holding paired pipe and aluminium cylinder specimens at constant high temperatures, or by pouring molten aluminium into sand moulds containing inserts. The surfaces of the inserts were electroplated using Ag or Au, or spray coated with Al-Si alloy. The bonding was evaluated by shear strength measurements and microstructure observations. To verify the effect of surface coatings, the contact between the molten aluminium and the specimens was observed. At constant high temperatures, coated steels showed good metallurgical bonding when they were maintained for about 200 s in contact with molten aluminium. The time necessary for bonding was shorter with titanium inserts. In bonded specimens, alloyed microstructures were observed at the interfaces. There was no bonding with uncoated specimens. All coatings used were effective when poured, but preheating of the moulds was necessary to allow sufficient solidification time for the melt/insert volume ratios which were 32 and 36. Process analysis by the finite difference method showed that bonding required a period of liquid phase contact of the melt with the inserts. Observation of aluminium droplet contact with the inserts showed that uncoated surfaces of steel and titanium are not wetted by the melt due to stable oxide skins. With Ag electroplating, aluminium droplets can make wet contact with the specimens. The contact angle decreased from about 140° in uncoated specimens to 15°-45° with Ag plating. The plating prevents surface oxidation of the inserts and promotes wet contact when the active aluminium liquid surface is exposed. The Al-Si alloy spray coating has some effect in promoting wettability, but it is inferior to Ag plating.     

非晶合金表面极端润湿性的研究进展

随着近代仿生学的不断发展,极端润湿性界面材料作为一种新型功能材料,已成为材料科学研究领域的热点之一.非晶合金由于具有较低的表面(自由)能以及在过冷液相区的超塑性,成为了制备功能性表界面的理想材料之一,尤其是超疏液表面的理想材料.利用Young′s、Wenzel、Cassie-Baxter三种不同的润湿模型,对非晶合金表...     

Effect of the Soldering Atmosphere on the Wettability Between Sn4.0Ag0.5Cu (in wt.%) Lead-Free Solder Paste and Various Substrates

The “degree of wetting,” which is related to the contact angle (θ) between the molten solder and the substrate, is a useful parameter on the solderability process control. The contact angle, however, is strongly dependent on the type of substrate surface finish and used atmosphere (inert or non-inert). Furthermore, the surface tension, being an important parameter on the solderability process and performance, can also be achieved if the contact angle is known. In this study, the SAC405 [Sn4.0Ag0.5Cu (in wt.%)] solder paste contact angle was measured, by the “sessile drop” method, as a function of the temperature, surface pad finish and used atmosphere. The results are discussed, and the contact angles obtained for the different conditions are compared and discussed. Then, the surface tension (experimental) was obtained from the measured contact angle and compared with the obtained by using computation models (theoretical). The experiments performed in high vacuum conditions, i.e., low oxygen content, over a temperature range, allowed the evaluation and understanding of the surface oxides layers role on the solder wettability. The present study shows that in the soldering process, even in an inert atmosphere, usually used in industry, occurs the formation of superficial oxides, over the liquid solder and/or at the pad surfaces, that strongly affects the solder paste wettability, specially with Sn and OSP (organic solderability preservative) finishing. Differences in contact angle of ≥?10° were determined between the two types of used atmospheres. The experimental surface tension and theoretical surface tension obtained, for the NiAu substrate type, present good correlation. The lower contact angle values were obtained for the NiAu and OSP finish types, independently of the atmosphere type.     

Ga2O3对CsF-RbF-AlF3钎剂在铝、钢表面润湿铺展性能的影响

本文研究了添加微量Ga2O3的CsF-RbF-AlF3钎剂和Zn-Al钎料在6063铝合金和Q235低碳钢上的润湿、铺展性能的反应规律。试验结果表明,添加极微量的Ga2O3即能够显著促进Zn-Al钎料在6063铝合金和Q235低碳钢上的润湿、铺展,其最佳添加量应控制在0.001~0.003wt.%范围。对钎剂残渣的XRD分析结果和化学反应热力学计算表明,微量Ga2O3的添加,一方面能够促进CsF-RbF-AlF3钎剂溶解、反应去除6063铝合金和Q235低碳钢表面的氧化膜;另一方面,在钎焊过程中,由于Ga2O3被还原成金属Ga,Ga元素具有“集肤效应”,富集于钎料和母材的界面,大大降低了钎料与母材间的界面张力,从而促进了钎料在母材上的润湿、铺展。