表面张力与润湿力
发布时间:2012/10/5 20:54:17 访问次数:3019
液态焊料在金属AD660BRZ 表面上润湿的程度与铺展范围不仅取决于焊料与金属表面的清洁程度,同时还与液态焊料的表面张力有关。什么是表面张力呢?表面张力是表面化学中一个基本概念,自然界中物质存有三种形态,分别是固态、液态和气态。以水为例,当温度低于0℃时为固态;温度高于O℃,但低于100℃时为液态;当高于100℃时为气态。三态又称为三相,而表面化学是研究共同存在于一个系统的不同相之间相互关系的学科。在某个体系中,不同相之间存在着界面,由于相界面分子与体相内分子之间的作用力有所不同,故导致相界面总是趋于最小化的倾向,如图5.15所示。
在一杯水中,其水面是液态水与大气的界面,体相内部水分子受到邻近四周分子的作用,其作用力是对称的,故作用彼此抵消,合力为零。但是,表面层的水分子一方面受到体相内水分子的作用,另一方面又受到性质不同大气分子的作用,因此表面层分子与内部分子受力的性质不同。水表面上的水分子受到体内水分子对它的引力大于大气分子对它的引力,所以液体表面都有自动缩成最小的趋势,这就是夏天我们见到荷花叶面的水滴呈球形的原因。熔化的焊料置于不清洁的金属表面也同样具有上述现象。若从“功”的概念上来分析,表面分子受力的状况与体相不同,液面具有自动收缩的趋势,若要阻碍液面的收缩即增大表面积,就必须克服表面张力而做功。在温度、压力和组成恒时,使表面积(A)增加dA所做的功为
dW--cr dA (5-1)
这里所做的功又称为表面功,式中仃是表面张力,又称为界面张力。“一”号表示做功的方向与表面张力的方向相反。可将式(5-1)改写为
盯=d W/dA (5-2)
其单位J/n12,因为J-N.m,所以口的单位也可以写成N/m。因此表面张力可以用“力”和“功”两个物理概念来描述:即盯可以看做沿着平行于表面方向、作用在每单位长度(这里的长度是指分界边缘)上的力,此时单位为N/m。这个力驱使着液面自动收缩,这是用力的单位来定义。若从功的概念来说,在一个温度、压力及组成恒定的两相系中,例如液固两相系统,若要增加液体在固体表面上的表面积时,必须克服表面张力而对系统做功,此时单位为J/m2。我们常在不同资料中见到仃的单位有不同的写法,其原因也在于此。
表面张力在焊接过程中是一个非常重要的物理概念,它的存在会导致各种焊接缺陷,熔融焊料的表面张力在J/m2 (185℃)左右,这是一个相当强的力。在焊接过程中,焊料的表面张力同焊料与被焊金属之间润湿力的方向相反,它是不利于焊接的一个重要因素。但是表面张力是物质的特性,只能改变它,但不能取消它,它与所处的温度、压力、组成以及共有的另一相性质有密切关系。因此,在焊接过程中,应设法降低焊料的表面张力来提高焊料的润湿性。例如,在Sn/Pb焊料中,可以通过下列方法减小表面张力。
液态焊料在金属AD660BRZ 表面上润湿的程度与铺展范围不仅取决于焊料与金属表面的清洁程度,同时还与液态焊料的表面张力有关。什么是表面张力呢?表面张力是表面化学中一个基本概念,自然界中物质存有三种形态,分别是固态、液态和气态。以水为例,当温度低于0℃时为固态;温度高于O℃,但低于100℃时为液态;当高于100℃时为气态。三态又称为三相,而表面化学是研究共同存在于一个系统的不同相之间相互关系的学科。在某个体系中,不同相之间存在着界面,由于相界面分子与体相内分子之间的作用力有所不同,故导致相界面总是趋于最小化的倾向,如图5.15所示。
在一杯水中,其水面是液态水与大气的界面,体相内部水分子受到邻近四周分子的作用,其作用力是对称的,故作用彼此抵消,合力为零。但是,表面层的水分子一方面受到体相内水分子的作用,另一方面又受到性质不同大气分子的作用,因此表面层分子与内部分子受力的性质不同。水表面上的水分子受到体内水分子对它的引力大于大气分子对它的引力,所以液体表面都有自动缩成最小的趋势,这就是夏天我们见到荷花叶面的水滴呈球形的原因。熔化的焊料置于不清洁的金属表面也同样具有上述现象。若从“功”的概念上来分析,表面分子受力的状况与体相不同,液面具有自动收缩的趋势,若要阻碍液面的收缩即增大表面积,就必须克服表面张力而做功。在温度、压力和组成恒时,使表面积(A)增加dA所做的功为
dW--cr dA (5-1)
这里所做的功又称为表面功,式中仃是表面张力,又称为界面张力。“一”号表示做功的方向与表面张力的方向相反。可将式(5-1)改写为
盯=d W/dA (5-2)
其单位J/n12,因为J-N.m,所以口的单位也可以写成N/m。因此表面张力可以用“力”和“功”两个物理概念来描述:即盯可以看做沿着平行于表面方向、作用在每单位长度(这里的长度是指分界边缘)上的力,此时单位为N/m。这个力驱使着液面自动收缩,这是用力的单位来定义。若从功的概念来说,在一个温度、压力及组成恒定的两相系中,例如液固两相系统,若要增加液体在固体表面上的表面积时,必须克服表面张力而对系统做功,此时单位为J/m2。我们常在不同资料中见到仃的单位有不同的写法,其原因也在于此。
表面张力在焊接过程中是一个非常重要的物理概念,它的存在会导致各种焊接缺陷,熔融焊料的表面张力在J/m2 (185℃)左右,这是一个相当强的力。在焊接过程中,焊料的表面张力同焊料与被焊金属之间润湿力的方向相反,它是不利于焊接的一个重要因素。但是表面张力是物质的特性,只能改变它,但不能取消它,它与所处的温度、压力、组成以及共有的另一相性质有密切关系。因此,在焊接过程中,应设法降低焊料的表面张力来提高焊料的润湿性。例如,在Sn/Pb焊料中,可以通过下列方法减小表面张力。
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