Benetzung und Benetzungsphänomene

Benetzung bezeichnet die Wechselwirkung zwischen einer flüssigen Phase und einer festen (oder flüssigen) Oberfläche und wird klassisch über den Kontaktwinkel θ beschrieben. Nach der Young-Gleichung ergibt sich dieser aus den Oberflächen- bzw. Grenzflächenspannungen der beteiligten Phasen. Vollständige Benetzung (θ ≈ 0°) steht im Kontrast zu Nichtbenetzung (θ > 90°), mit einem Kontinuum dazwischen.

Für Werkstoffe ist die Benetzung entscheidend für Prozesse wie Löten, Schweißen, Diffusionsbonden, Infiltration poröser Keramiken sowie Beschichtungs- und Haftsysteme. In der Hochtemperaturbenetzung beeinflussen chemische Reaktionen, Auflösung der Festphase und intermetallische Phasenbildung die effektiven Grenzflächenspannungen und damit den Kontaktwinkel. Dies erfordert eine thermodynamische Beschreibung, erweitert um Reaktionskinetik und Diffusion.

Auf mikrostruktureller Ebene spielt Korngrenzenbenetzung eine zentrale Rolle: dünne flüssige oder amorphe Filme entlang von Korngrenzen modifizieren Diffusion, Kriechverformung und Korngrenzenversprödung. Benetzungsübergänge (z.B. von partieller zu vollständiger Benetzung) können dabei bei definierter Temperatur oder chemischem Potenzial auftreten.

Die Benetzungskinetik beschreibt die zeitabhängige Ausbreitung einer Flüssigkeit über oder in ein Substrat (z.B. nach Washburn für Kapillarinfiltration). Benetzungskontrolle erfolgt durch Oberflächenmodifikation (Rauheit, Texturierung), chemische Funktionalisierung, Atmosphäre und Temperaturführung. Ein quantitatives Verständnis der Benetzung ist somit grundlegend für das gezielte Design von Grenzflächen und deren Eigenschaften in metallischen, keramischen und polymeren Systemen.

Neue Inhalte

Beliebte Inhalte

© 2026