钎焊加热温度对液-气表面张力的影响

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：当液相的温度升高到临界温度Tc时，液-气界面将消失，此时的表面张力为零。此二因素均与温度有关。K——常数，近似等于6.4×10-8J/；Tc——临界温度，单位为℃。因此必须全面考虑钎焊加热温度的影响。

一般来说，液相的表面张力随温度的升高呈现下降的趋势。当液相的温度升高到临界温度T_c时，液-气界面将消失，此时的表面张力为零。众所周知，表面张力的存在有两个前提条件：一是组成液相的原子间存在相互作用；二是表面两侧的两相（气相和液相）密度不同。此二因素均与温度有关。温度增加，原子间作用力减弱，两相密度差变小，因此必然导致表面张力减小。

约特佛斯（Eotvos）定律给出了温度和表面张力的关系式为

式中 V_m——液体的摩尔体积，单位为m³/mol。

K——常数，近似等于6.4×10^-8J/（K·mol²/3）；

T_c——临界温度（表面张力趋于零的温度），单位为℃。

拉姆齐（Romsay）和希尔茨（Shields）等人对式（3-1-35）进行了修正，给出

式中 τ——温度常数（在接近临界温度时，τ=6.0）

为探讨表面张力随温度的变化规律，可将Eotvos定律对温度T微分，得到表面张力的温度系数为

从式（3-1-38）可知，随着温度的增加，液相的密度减小，dρ/dT<0，因此表面张力的温度系数dσ/dT<0，说明随温度的增加，表面张力总是减小。另一方面，当dρ/dT=0（不考虑温度变化对密度的影响），dσ/dT=常数，这表明在高于液相熔点附近的温度区间，表面张力随温度升高的趋势符合线性规律；而在高于熔点较多的温度区间，dσ/dT≠常数，同时，V=f（ρ）也随着密度的变化而变化，此时密度的温度系数就不能忽略，因此表面张力随温度变化的线性规律不成立。这一结论和试验结果相符。

在钎焊过程中，除了温度的升高，液相钎料的表面张力减小，致使液态钎料的润湿性得到提高外，温度升高也会加剧母材和液态钎料的相互反应，降低固-液界面张力，同时还可以降低液态钎料的粘度，促进钎料的流动。这一系列因素的作用，都将提高钎料对母材的润湿。但并不是加热温度越高越好，温度过高，钎料的润湿性太强，往往造成钎料流失，即钎料流散到不需要钎焊的地方。温度过高还会引起母材晶粒长大、溶蚀等现象。因此必须全面考虑钎焊加热温度的影响。

钎焊加热温度对液-气表面张力的影响

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