润湿性能

在玻璃纤维生产中，玻璃液与漏板材料(一般是铂合金，也有用镍基高温合金的)之间的润湿程度，对拉丝作业是有影响的。润湿性好，流经漏嘴的流量偏小，更重要的是会在漏嘴出口壁处向四周散开，形成所谓“漫流”，严重时使拉丝作业无法进行。所以，润湿性差些反而对拉丝有利。

润湿现象是液相、固相和气相彼此之间的一种界面力的平衡现象。在平衡时，每两相之间的界面力存在着下列关系：

                       σ_S.g=σ_L.gcosθ+σ_S.L                             

式中  σ_S.g——固相气相之间的界面张力；

σ_L.g——液相气相之间的界面张力；亦即液体的表面张力。

σ_S.L——固相液相之间的界面张力；

θ——润湿角(又称接触角)。

图1就是这些界面力之间的平衡关系的示意图。从式可得

                                      Cosθ=（σ_S.g-σ_S.L）/σ_L.g                          

由图1和上式可知，cosθ值愈大，即θ角愈小，液体对固体的润湿就愈好。θ=O°或cosθ＝1时，则完全润湿；θ=180°或cosθ= -1时，则绝对不产生润湿。

                                   图1 液体对固体的润湿

润湿角可以在高温显微镜下直接测得。

对于同一固体材料，不同的玻璃有不同的润湿角。表1-23是我国常用的几种生产连续纤维用的玻璃在Pt-Rh7%合金上的润湿角的测定结果。

                      表1     几种常用玻璃Pt-Rh7% 合金材料的润湿角

同一玻璃在不同固体材料上的润湿角也不同。图2是同一种E玻璃在几种不同材料上不同温度下的润湿角。E玻璃的成分为：Si0₂ 54.5%, B₂0₃ 10.8%, A1₂0₃ 11.4%，CaO 16.9%，MgO 4.4%, Na₂0 1.7%，Fe₂0₃+Ti0₂ 0.2%。

                            图2    E玻璃在不同材料上的润湿角

           1—100%Pd；2—75%Pd+25%Pt；3—75%Pt+25%Pd；4—100%Pt；

                            5—93%Pt+7%Rh；6—熔融石英；7—特种陶瓷

在铂铑合金中掺入少量的黄金，能明显提高润湿角。表2是在Pt-Rh7%合金中掺入不同量的Au时对润湿角的影响。

                 表2    金（Au）对润湿角的影响

此外，随着温度升高，润湿角也会降低。图3是E玻璃在Pt-Rh7合金上的润湿角与温度的关系。拉丝过程中，漏板温度如果过分偏高，很容易造成漫流，就是这个缘故。

                      图3    E玻璃在Pt-Rh7合金上不同温度下的润湿角(θ)

润湿角是三个相界面之间的界面力的平衡结果。由式可以看出，气相的状态，即介质气氛对润湿角也有影响。表3是钠硅酸盐玻璃在不同气体介质中对某些金属材料的润湿角。

                  表3    900℃时在不同气体介质中钠硅酸盐玻璃对几种金属的润湿角

  从该表可以看出，除了金外，其它金属在空气或氧气中的润湿性都比较好，这是由于金属表面上形成了一薄层氧化膜，促进了润湿。如果在真空中保持金属的纯净表面，它们一般是不被玻璃润湿的。下面是几种金属在真空中的润湿角：’

金属       Cr      Ni      Pt      Mo     CO     Cu      Ag

润湿角θº    154     145     149     146     138   130      124

      金是一种很不容易氧化的金属，所以现在有一种无漏嘴(或很短漏嘴)的工艺，可以非常紧密地在单位面积漏板上排列许多漏孔，但漫流问题突出，就采用在铂铑合金中掺黄金的办法来提高润湿角。我国也曾试验过掺黄金的铂铑合金漏板，确实可以提高润湿角，从而把漏嘴排列得紧密一些，同时流经漏嘴的玻璃液流量也有所提高。但是由于高温下金的挥发很快，使这种效果不能长效，所以在工业中尚不易推广。