液相法によるセラミックス-高合金鋳鉄複合化における界面現象の解析

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セラミックスと合金鋳鉄溶湯のぬれ性を静滴法で測定したが、あらかじめ所定温度に加熱したセラミックス基盤上に同じ温度の清浄な液滴を滴下させて、従来法で問題となる昇温過程でのセラミックス-溶湯間の反応を無視できるようにした。写真撮影した液滴の輪郭をデジタイザで十数点とり、各点を滑らかに結ぶ線形多次元方程式F(X)を最小二乗法で決定し、F^'(X)aty=0として求めた左右のぬれ角を平均することにより、従来法よりも高精度の値を得ることができた。1×10^<-5>torr,融点直上における普通鋳鉄溶湯と光沢面に仕上げたAl_2O_3焼結体の接触角は5〜300S保持で125°から108°へ低下したが、その後の変化は小さく、3600Sでは103°であった。時間経過に伴うぬれ角の低下はAl_2O_3の解離に起因するものと考えられた。気孔率17%の光沢面Al_2O_3に対するぬれ角は、5〜300Sで140°から115°へ低下した。このぬれ角は、Al_2O_3と気孔から成る複合表面について、ぬれに関するカッシーの複合則から計算した値に近い。気孔率が0%と5%で表面が粗の非光沢Al_2O_3に対するぬれ角は、それぞれ5〜300Sで160°から125°及び168°から126°へ低下したが接触初期のぬれは著しく悪く、ぬれには気孔率よりも表面粗度の影響が大きい。C量が3〜4%で、15%Cr、25%Cr、15%Cr-5%V及び15%Cr-0.56%Ti含有の高合金鋳鉄溶湯と鏡面仕上げした透光性Al_2O_3のぬれを測定した結果、V、Ti含有溶湯では界面反応に起因したぬれ角の低下が生じて、3600Sで約90°になった。サイアロンに対する各合金鋳鉄溶湯のぬれ角は接触時間の経過とともに小さくなり、とくにV含有溶湯は3600Sで80°まで低下した。ZrO_2に対しては、Ti含有溶湯の場合にのみ接触時間の増加とともに若干ぬれ性が改善されたが、他の合金溶湯は120°〜130°の範囲にあった。WCに対する各溶湯のぬれ角は0°で、WC側に反応相が生じ、溶湯中へWとCが溶解した。