В качестве подложки в твердом состоянии использовали специальный высокой чистоты графит (99,85 % С, зольность 0,05 %, объемная удельная масса 1,76; пористость 0,16 %) и чистый никель (99,9 %) после холодной прокатки и отжига. Размер образцов 30 X 30 X 3 мм, их лицевая поверхность полировалась, после ультразвуковой очистки образцы подвергались вакуумному отжигу (давление 1 МПа, температура 1173—1273 К, время 30 мин). Использовались также графитовые подложки с нанесенным полным осаждением никелем. Полное осажде-

Рис. 64. Временная зависимость угла смачивания для жидкого алюминия на графите, графита с покрытием из никеля и никелевой подложки при 1073 К.

Рис. 65. Зависимость угла смачивания от температуры для жидкого алюминия и сплавов алюминий — никель на графите при времени смачивания 300 с (светлые

значки) и 3,6 кс (темные значки): ' — 0 % N1; 2 — 10 % N1; 3 — 39 % №; 4, 5, б — данные соответственно Н. Эстатонуму-са. С Кохары и М. Г. Николаса с соавт. Штрихпунктирная кривая — данные Н. Морт и

ние осуществлялось в атмосфере аргона (при давлении 0,5 Па) с помощью электронно-лучевой пушки со скоростью (0,3.1) X Ю-2 ммУс. Осаждение осуществлялось при напряжении 2,5 кВ. На рис. 64 представлены результаты экспериментов.

Как следует из рис. 65, на котором представлена зависимость краевого угла смачивания алюминиевых и алюминиево-никелевых расплавов (капель) на графитовой подложке от температуры, при температуре ниже 1073 К краевой угол почти не зависит от времени и температуры. Однако если температура превышает 1100 К, угол смачивания уменьшается по мере увеличения температуры, причем степень этого уменьшения становится все более очевидной с течением времени. Краевой угол смачивания сплавов А1 — № идентичен таковому для чистого алюминия, т. е. влияние добавок никеля не выявлено (не просмат-

90

ривается). Штриховой линией на рис. 65 показаны результаты измерения 6 в атмосфере водорода при пониженном давлении, когда масса капли небольшая (0,2—0,3 г). Как видно, различие несущественное. Следует отметить, что по мере увеличения температуры на величину 0« влияет зарождение карбидов алюминия на поверхности раздела между жидким алюминием и графитом (на межфазной границе). Именно этим можно объяснить различие величины 6 при времени контакта 300 и 3600 с, если температура превышает 1100 К.

Таким образом, угол смачивания между жидким алюминием и графитом практически не изменяется при добавлении 4 % ГчЧ к алюминию-и уменьшается с повышением температуры.

Изучалась смачиваемость жид ким алюминием никелированно го графита. На рис. 66 показано изменение краевого угла 6 как на свободном графите, так и на покрытом полным осаждением никеля при 1073 К, а также на никелевой подложке. Если толщина нанесенного N1" не превышает 1 мкм, краевой угол смачивания практически не изменяет- Я7| ся со временем, достигнув первоначально определенной величины (не более 60°). При большой толщине полного покрытия (4—25 мкм) спустя 300 с величина 6 начинает уменьшаться. Это же явление наблюдается при 973 и 1173 К-

При толщине покрытий до 0,5 мкм краевой угол 6 близок к величинам, свойственным при смачивании графитовой подложки. По мере возрастания температуры 6 уменьшается. Что касается различия в кривых при выдержках 300 и 3600 с, то она значительна лишь при 1173К, когда реакция взаимодействия между алюминием-и графитом развивается в течение длительного времени.

Если толщина покрытия превышает 1 мкм, то краевой угол 6 резко падает ниже 30° при любой температуре. Интересно отметить, что если толщина никелевого покрытия 0,1—1 мкм, то угол смачивания обнаруживает тенденцию к увеличению с повышением температуры. Установлено, что эта аномальная температурная зависимость на подложках с никелевым покрытием обусловлена изменением структуры слоя никелевого покрытия при изменении температуры. При высоких температурах №, осажденный на подложке, коагулирует с образованием в покрытии множества пор, при этом степень смачиваемости можно объяснить с помощью уравнения Касси для сложной (композитной)»

о1

Рис. 66. Зависимость толщины покрытия никелем от угла смачивания для жидкого-алюминия на графите с покрытием из никеля при 973 (/), 1073 (2) и 1173(3) К и времени смачивания 300 с (светлые значки) и 3,6 кс (темные значки).