Ảnh hưởng của nhiệt độ nhôm lỏng và khoảng cách nhỏ giọt đến góc thấm ướt giữa nhôm và thủy tinh loại A thực hiện theo chế độ nhỏ giọt nhôm lỏng sẽ được trình bày trong bài báo này…

The adhesion possibility of aluminum on the glass surface in atmospheric medium

ĐỖ MINH ĐỨC*, LÊ MINH HẢI, ĐÀO HỒNG BÁCH VÀ LÊ HỒNG THẮNG
Viện Khoa học và kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam

* Email: duc.dominh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 19/2/2017, Ngày duyệt đăng: 24/3/2017

TÓM TẮT

Chế tạo vật liệu compozit kim loại-gốm ứng dụng trong lĩnh vực cách nhiệt, quang học, quân sự, v.v… là vấn đề đang được quan tâm nghiên cứu. Độ dính bám của kim loại lỏng trên bề mặt của vật rắn phi kim là yếu tố quyết định chất lượng compozit và phụ thuộc vào khả năng thấm ướt của kim loại lỏng trên vật rắn đó. Khả năng thấm ướt được đánh giá thông qua góc thấm ướt. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhôm lỏng và khoảng cách nhỏ giọt đến góc thấm ướt giữa nhôm và thủy tinh loại A thực hiện theo chế độ nhỏ giọt nhôm lỏng sẽ được trình bày trong bài báo này.
Từ khóa:  Độ dính bám, góc thấm ướt, compozit kim loại gốm

 ABSTRACT

Fabrication of metal-ceramic composites is an attractive research area of the day for industrial and defense applications such as thermal insulation, optical instrumentation, shielding materials, etc. The adhesion of liquid met- als with surface of a nonmetallic solid is a key factor for composite performance and depends upon wettability of the liquid metals on that solid. The wettability is evaluated through the wetting angle. The effect of liquid aluminum temperature and drop falling distance in dropping mode on wetting angle between aluminum and glass of type A will be presented in this paper.
Key words: Wettability, wetting angle, metal-ceramic composite

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc tìm ra vật liệu mới ứng dụng trong các lĩnh vực đặc biệt luôn được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Một trong các vật liệu mới là thủy tinh phủ kim loại, ứng dụng này rất quan trọng trong lĩnh vực quang học, thông tin và quân sự [1-3]. Đây là loại vật liệu kết hợp đã được các nước có nền công nghiệp phát triển trên thế giới nghiên cứu, chế tạo [4-8]. Tuy nhiên, tại nước ta chưa thấy có công trình khoa học nào công bố về vấn đề này. Trước xu thế hội nhập, để làm chủ khoa học-kỹ thuật, nhiệm vụ nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu này lại càng quan trọng và cấp thiết.

Trong các kim loại lựa chọn để phủ lên thuỷ tinh thì nhôm là kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp và dễ triển khai sản xuất hàng loạt khi xác định được công nghệ chế tạo phù hợp.

2. THỰC NGHIỆM

Vật liệu dùng trong nghiên cứu gồm nhôm và thủy tinh. Nhôm sạch được lựa chọn là mác 1070, thành phần hóa học nêu ở bảng 1. Thủy tinh thuộc nhóm A, dạng tấm phẳng (hình 1), với thành phần hóa học xem bảng 2.

Hình 1. Tấm thủy tinh thí nghiệm

Hình 1. Tấm thủy tinh thí nghiệm

Hình 2. Nồi kim loại trong thí nghiệm xác định góc thấm ướt, liên kết với hệ thống khí nén

Hình 2. Nồi kim loại trong thí nghiệm xác định góc thấm ướt, liên kết với hệ thống khí nén

Đã sử dụng lò cảm ứng trung tần nấu chảy hoàn toàn nhôm sạch trong nồi kim loại (hình 2) được thiết kế gắn với thiết bị nén khí thông qua van lưu lượng (hình 3), rồi nhỏ giọt trên tấm thủy tinh từ khoảng cách khác nhau. Nhiệt độ kim loại lỏng được xác định bằng cặp nhiệt loại K.

Hình 3. Mô hình thiết bị xác định góc thấm ướt

Hình 3. Mô hình thiết bị xác định góc thấm ướt

Bảng 1. Thành phần hóa học của Al 1070

Thành phần hóa học của Al 1070
Si Fe Cu Mg Zn Ti Be Others Each Al(%)
0,02 0,025 0,04 0,03 0,04 0,03 0,0003 0,03 99,70 min

Bảng 2. Thành phần hóa học của thủy tinh nhóm A

Thành phần SiO2 Al2O3 B2O3 MgO Na2O+K2O
Hàm lượng, % 63-72 0-6 0-6 0-4 14-16

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nấu chảy nhôm trong lò cảm ứng trung tần ở các tần số khác nhau, sau đó xác định sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian. Kết quả xây dựng giản đồ nhiệt của lò tại các tốc độ nâng nhiệt khác nhau được trình bày trong hình 4.