between 2005 and
5.6.1 Analytical Perspective
Conforme al §4.3.3.1., se realizan las mediciones de los ángulos que forman las gotas depositadas en las superficies, y se determinan los valores de sus cosenos, con los resultados que figuran en el Anexo 2. Las medidas se realizaron en cuatro zonas marcadas en las probetas en cada tratamiento, poniéndose en cada zona cuatro gotas (Figura 76).
Se muestran a continuación los resultados de los valores medios para cada líquido de referencia y para cada tratamiento con su desviación típica (Tabla 24).
Tabla 24. Valores medios de los ángulos de mojado de todos los tratamientos con su desviación típica
Tratamiento Aplicado DMSO DIIM Glicerol
θ σ θ σ θ σ Pulido 57’92 4’47 39’38 2’46 83’67 9’94 Lijado 1000 40’4 1’79 37’66 2’75 88’66 2’125 Lijado 40 41’26 3’27 36’18 2’95 83’69 1’8 Granallado 32’34 4’58 31’91 2’88 84’5 4’08 LSP 32’95 5’64 32’56 3’72 96’01 4’92 HCl 0’5M 43’38 4’28 49’87 2’83 95’75 6’99 HCl 0’6M 25’32 4’99 27’74 2’47 98’13 5’62 NaOH 5% 59’53 3’68 45’43 2’71 82’69 3’97 NaOH 10% 63’47 4’52 48’1 2’58 86’44 3’72
Ante estos resultados se pueden observar varias cosas: en primer lugar la diferencia en los ángulos en función de los líquidos patrón para un mismo tratamiento, lo que parece
lógico: el glicerol es el líquido con mayor tensión superficial seguido del DIIM y del DMSO, aunque entre estos dos últimos existe menos diferencia (Tabla 8 y Tabla 9).
Además de la diferencia en el valor de la tensión superficial, los diferentes valores entre los ángulos que forman estos dos últimos se podría acentuar debido a que la densidad del DIIM es tres veces mayor que la del DMSO, lo que le llevaría a influir en la forma final de la gota, a pesar de que en la norma se contempla un tamaño máximo para evitar esta fenómeno.
Se observa, por otro lado, que los valores mayores se obtienen en el mojado con glicerol y en aquellos tratamientos en los que la rugosidad es mayor (LSP, HCl 0’6M y HCl 0’5M), lo que no ocurre en los otros dos líquidos. Sólo en el empleo del DIIM es mayor el ángulo de mojado que en el DMSO en los tratamientos con ácido clorhídrico.
Si se analizan los datos de rugosidad obtenidos en el apartado anterior, se puede ver que los dos tratamientos ácidos son los que tienen una mayor profundidad de valles por debajo del núcleo central o core, lo que puede influir, al ser el DIIM más denso y de similar viscosidad, en la mayor penetración del líquido en la rugosidad creada; además, estos tratamientos tienen un valor de Vmp o volumen de picos, relativamente bajo, lo que facilita el acceso a los valles[196, 197]. Además, el DIIM es no polar, y la energía superficial obtenida por vOCG nos muestra que los aluminios atacados por HCl son los de menor energía superficial. En el resto de los tratamientos es menor el ángulo con el DIIM que con el DMSO.
Hay que considerar que el glicerol tiene una gran componente
γ
AB en la tensión superficial, lo que puede tener influencia, como se verá en la aproximación de vOCG, más adelante y, en concreto, con el NaOH.En este punto habría que considerar toda la literatura que refiere la validez de los ángulos de mojado o, mejor dicho, de su medida, en cuanto la gota ocupa dos superficies distintas (borde de grano, distinta fase,…)[83], o trabaja con rugosidades especialmente altas, o se producen efectos locales de capilaridad[82, 198, 199] o estudia la distribución de picos y valles[200]. También hay que considerar, como se verá más adelante, la importancia de la polaridad inducida al aproximarse el líquido al sustrato, sea este metal o polímero[201].
En el capítulo 2 se hace referencia a distintos métodos diseñados para la medida de los ángulos de contacto empleados para la determinación de la energía superficial, siempre buscando una mayor precisión en la medida que contrarreste o equilibre los factores que afectan su significado y que se han mencionado en el párrafo anterior. Se ve que hay dificultad e imprecisión en la determinación de la energía superficial basada en la medida del ángulo de contacto. Hay que añadir que según Kwok y Neumann[202], es necesario que
γ
lv >γ
sv para que sea de aplicación esa determinación de la energía superficial, hecho que hasta que no se han determinado los valores no se sabe.Continuando con el análisis de los resultados, se puede ver que los mayores ángulos de mojado formados por el DIIM y DMSO se producen en los tratamientos básicos y los menores en los tratamientos realizados por impacto (LSP y Granallado), a pesar de que los valores de rugosidad son totalmente diferentes (Sa con valores de 5’59µm en el LSP y 1’29µm en el granallado). En el caso de DMSO, con una
γ
de 43’5mN/m el resultado obtenido para los tratamientos de granallado y LSP es prácticamente el mismo, y menor en el HCl0’6M. Se da la circunstancia de que, en los tres tratamientos, el ángulo de mojado, para el DIIM y el DMSO, es especialmente más bajo que en el resto. No ocurre así con el glicerol, que es el más viscoso. Si se tiene en cuenta que el DIIM y el DMSO son uno apolar y el otro polar, parece que en estos casos la polaridad no es definitiva. Sin embargo, en el tratamiento con NaOH, con una componente de carácter ácido muy acusada, los dos líquidos polares tienen comportamientos opuestos, es decir, el DMSO produce los mayores ángulos de mojado que en el resto de tratamientos, mientras que el glicerol los produce de lo más bajos. El único valor que difiere de forma acusada entre estos dos líquidos es, además deγ
LW que se supone que no tiene influencia en este punto de vista,γ
+, que en el glicerol es de 7’20mN/m y de 0’47mN/m en el DMSO.Retomando el estudio de los tratamiento ácidos, se ve que en los dos líquidos DIIM y DMSO, al igual que ocurría con el LSP y el granallado, producen ángulos similares entre sí, presentando una gran diferencia entre el HCl 0’5M y 0’6M, mientras que con el glicerol tienen ángulos muy similares. Si, nuevamente, acudimos a las componentes de la energía superficial, los únicos valores que muestran diferencias entre el DMSO y el DIIM son las componentes ácido y básico, especialmente con
γ
-, con valores de 30 mN/m y 0 mN/mrespectivamente. En los dos ataque ácidos la diferencia se establece, también en
γ
-, con valores de 0’079mJ/m2 y 30’91mJ/m2 para HCl 0’5M y 0’6M respectivamente.Si ahora se consideran tratamientos con valores de rugosidad, Sa, similar (Sa≈1’30µm), que en la Tabla 20 podemos ver que se corresponden con el ataque con HCl 0’5M, Granallado y NaOH 5%, las oscilaciones que se producen en los valores de los ángulos de mojado con todos los líquidos de referencia son muy grandes (Figura 93), lo que demuestra que sólo la rugosidad no es suficiente para definir el mojado, al menos para valores que se pueden considerar no altos, que, como se verá en el capítulo, coinciden con los de mayor resistencia mecánica en la uniones adhesivas.
Figura 93. Valores de los ángulos de mojado en tres tratamientos diferentes con valores de Sa similar.