(1)玻璃的润湿性 在实际生产中,经常遇到玻璃液对耐火材料、金属材料或液体对玻璃的润湿性问题。例如在金属与玻璃的封接中,玻璃与金属封接得密实与否,首先取决于玻璃对金属的润湿情况。润湿情况越好、润湿角越小,则相互间黏着力越好,最后封接得越密实。
当玻璃与液滴接触时,在玻璃、液滴、空气三相的交点处,做一条沿液滴表面的切线,该切线与固体、液体接触面的夹角称为润湿角θ。如图1-4所示。润湿角θ越小,表明玻璃表面越易被润湿。
图1-4玻璃表面液滴的润湿示意
当玻璃、液体、空气三相表面的相互作用力达到平衡时,应满足式(1-3)的要求:
由图1-4可知,如果σ固。液很大,液体趋向于球状,以减少两相界面达到平衡,这时θ会很大。润湿角θ>90°时,称为液相不润湿固相;θ≤90°时,称为液相润湿固相。润湿角θ越小,即cosθ越大,表明材料越易被润湿,当θ=0即cosθ=1时,达到完全润湿。当θ=180°即cosθ=-1时,称为绝对不产生润湿。
(2)玻璃润湿性的影响因素
①气体介质 熔融的玻璃液对金属的润湿能力相对较差。一般认为,纯净的金属是不被熔融玻璃润湿的。表1-3表示真空中熔融玻璃对纯净金属的润湿角。在空气或氧气中,熔融玻璃的润湿情况比较好,表1-4表示900℃时在不同气体中钠钙硅酸盐玻璃对某些金属的润湿角。从表中可以看出,熔融玻璃对一些金属在氧气或空气的气氛下润湿角等于0°,这是由于在这些金属的表面存在一层金属氧化物,促使了润湿性的增加。
表1-3真空中熔融玻璃对纯净金属的润湿角
表1-4 900℃时不同气体介质钠钙硅酸盐玻璃对金属的润湿角单位:(°)
润湿性也与金属表面的氧化程度有关,一般在金属表面形成低价氧化物的润湿性比高价氧化物好,如表1-5所示。
表1-5钼及其氧化物的润湿角
②温度 温度升高时,一般能提高润湿能力,对玻璃和陶瓷材料而言,这种作用更加显著,如图1-5所示。图1-5中,玻璃液的组成如下:SiO2 54.5%、B2O3 10.8%、Al2O3 11.4%、Cao 16.9%、MgO 4.4%、Na2O 1.7%、Fe2 O3 +TiO2 0.2% 。
③玻璃的化学组成 玻璃液对金属润湿能力也与本身的组成有关。加入少量表面活性氧化物如V2O5、WO3、MoO3、Cr2O3等能显著地增加玻璃液的润湿能力。而加入大量的Fe2 O3、Na2O等则会降低玻璃液的润湿能力。
另外,玻璃制品在使用过程中,经常会接触到不同的液体,如水或水溶液、油类、有机液体等,若在其表面涂憎油膜可大大降低液体对玻璃的润湿性。