Etude de l’adsorption et de la tension interfaciale solide-liquide de systèmes ternaires à base de zinc

Laboratoire de Thermodynamique et Physico-Chimie Métallurgiques associé au C.N.R.S. (LA n° 29). E.N.S.E.E.G. Domaine Universitaire – B.P. 75, 38402 Saint Martin d’Hères, France.

Résumé

A l’aide de la méthode des angles dièdres nous avons déterminé les isothermes de tension d’interface du zinc solide en équilibre avec les alliages liquides Bi, Cd, et Pb, Sn. A partir de ces résultats expérimentaux et de l’équation d’adsorption de Gibbs nous avons calculé les coefficients d’enrichissement interfacial en Cd et en Sn. L’étain s’adsorbe fortement à l’interface entre Zn solide et Pb liquide et conduit à une diminution importante de la tension interfaciale de ce système. Par contre, le cadmium n’est pas tensioactif à l’interface entre Zn solide et Bi liquide et les faibles variations de la tension interfaciale en fonction de la composition observées dans le ternaire ZnBiCd sont essentiellement dues à des effets de volume. Ces résultats sont en accord qualitatif avec un modèle thermodynamique simple qui permet d’estimer l’énergie libre d’adsorption à dilution infinie d’un soluté C à l’interface entre un solide A et un liquide B.

Abstract

The interfacial tension of solid zinc in equilibrium with Bi, Cd and Pb, Sn liquid alloys has been measured using the “dihedral angle method”. The interface enrichment factor of Cd and of Sn has been calculated from experimental results and the Gibbs adsorption equation. Tin segregates to solid Zn — liquid Pb interface, and leads to an important decrease in the interfacial tension. On the other hand, cadmium is not tensioactive at the interface solid Zn — liquid Bi, and the small variations of the interfacial tension with composition in this system Zn Bi Cd are only due to volum effects. The free energy of adsorption at infinite dilution of a C solute at the interface between A solid and B liquid has been evaluated with a simple thermodynamic model. These calculations and experimental results are in a fairly good agreement.