Benetzungsphänomen von Metallkeramiken
Benetzung ist der Vorgang, bei dem ein Gas auf einer festen Oberfläche durch eine Flüssigkeit ersetzt wird. Wenn in Metall-Keramik-Systemen ein geschmolzenes Metalltröpfchen mit einem Keramiksubstrat in Kontakt kommt, wird abhängig von den Eigenschaften ein flaches Tröpfchen einer bestimmten Form auf der Oberfläche des Substrats gebildet.
Nicht reaktive Benetzung
Während des Grenzflächenbenetzungsprozesses findet keine chemische Reaktion statt, und die treibenden Kräfte des Benetzungsprozesses sind nur Diffusion und Van-der-Waals-Kräfte. Die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls ist der wichtigste thermodynamische Parameter, der bestimmt, ob das flüssige Metall auf der Oberfläche von Festphasenkeramiken benetzt werden kann.
Die Benetzbarkeit nicht reaktiver Benetzungssysteme ist im Allgemeinen schlecht, aber der Prozess schreitet schnell voran. Das nicht reaktive Benetzungssystem kann den Benetzungsprozess in etwa 10-3 s abschließen. Daher ist der Einfluss der Haltetemperatur und Haltezeit auf die Benetzbarkeit des Systems sehr gering, und die wichtigsten thermodynamischen Parameter, die die Benetzbarkeit bestimmen, sind die Oberflächenspannung, die Schwerkraft und die Viskosität des flüssigen Metalls.
Die Metallizität der Keramik, die Kristallorientierung und der Gehalt an Legierungselementen in der Metallflüssigkeit haben einen großen Einfluss auf die Benetzbarkeit des Systems.
Reaktive Benetzung
Reaktive Benetzung wird hauptsächlich in Redoxbenetzung und Auflösungsbenetzung unterteilt. An der Grenzfläche findet ein Redox-Benetzungsprozess statt, um Grenzflächenreaktionsprodukte zu erzeugen, wodurch die Benetzbarkeit des Systems verbessert wird. Repräsentative Metallkeramiksysteme umfassen Cu-Si/Cv, Al/TiC, Al/SiC, AgCuTi/Al 2 O 3 und TiB 2 .
Neben den grenzflächenchemischen Reaktionen sind die wichtigsten Parameter, die die Benetzbarkeit von Metall/Keramik-Systemen während des Benetzungsprozesses beeinflussen, die Grenzflächenprodukte und ihre chemischen Eigenschaften. Die Redox-Benetzung erzeugt neue Grenzflächenprodukte an der Metall/Keramik-Grenzfläche, wodurch das flüssige Metall an einer affineren Grenzfläche benetzt werden kann, wodurch die Benetzbarkeit des Metall-Keramik-Systems verbessert wird.
Die Erhöhung der Haltezeit, die Zugabe von Legierungselementen und die Erhöhung der Haltetemperatur bei der Redoxbenetzung verbessern im Allgemeinen die Benetzbarkeit des Metall-Keramik-Systems.
