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Erschienen in: Journal of Materials Science 19/2010

01.10.2010

Perfect wettability of carbon by liquid aluminum achieved by a multifunctional flux

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 19/2010

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Abstract

The wettability of carbon (graphite and glassy carbon) by liquid aluminum was studied. A special molten salt (flux) system was developed under which perfect wettability (a zero contact angle) of liquid aluminum was achieved on carbon surfaces. The principal component of the flux is K2TiF6 dissolved in a molten alkali chloride. K2TiF6 is a multifunctional flux component as it performs the following tasks: (i) dissolves the oxide layer covering liquid aluminum, (ii) through an exchange reaction with liquid aluminum it ensures the necessary amount of Ti dissolved in liquid Al, which is needed to cover the Al/C interface by TiC. As TiC is a metallic carbide, it is perfectly wetted by liquid Al–Ti alloys. In this paper, the conditions of perfect wettability of carbon by liquid Al under MCl–K2TiF6 molten salts (fluxes) are found as function of: (i) the basic component of the flux (MCl = LiCl, or NaCl–KCl or CsCl), (ii) K2TiF6 content of the flux, (iii) temperature, (iv) flux:Al weight ratio, (v) specific surface area of Al, and (vi) specific surface area of carbon. A simplified theoretical equation is derived to reproduce the experimental data.

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Fußnoten
1
From Table 2, the standard Gibbs energy change of reaction (3) is +833.7 ± 60 kJ at 1100 K, with an equilibrium constant of less than 10−36. Taking into account possible activities of the other components, the equilibrium vapor pressure of CF4 will be lower than 10−30 bar. This reaction takes place at the graphite/molten salt interface. The vapor pressure of 10−30 bar is not sufficient to form a new CF4 bubble. However, CF4 can enter the pores of the graphite. The closed system used in our experiments is about 10−3 m3 of total volume. Thus, if the law of ideal gas is supposed with the total volume occupied by the CF4 gas, the maximum number of moles of CF4 will be <10−36 mol. Thus, reaction (3) will lead to the formation of less than 10−36 mol of TiC, being much less than a single TiC molecule.
 
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Metadaten
Titel
Perfect wettability of carbon by liquid aluminum achieved by a multifunctional flux
Publikationsdatum
01.10.2010
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 19/2010
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-010-4555-8

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