Zwilżanie metalu lutem

Zwilżanie metalu lutem zawsze prowadzi do powstawania bądź roztworów stałych, bądź faz międzymetalicznych. Metale nie rozpuszczające się wzajemnie i nie tworzące faz międzymetalicznych nie zwilżają jedne drugich.Takimi parami metali są np. żelazo i ołów, miedź i ołów, żelazo i kadm, żelazo i bizmut, miedź i bizmut, miedź i molibden, miedź i wolfram, ołów i aluminium itd. Lutowanie trudniej topliwego metalu z tych par łatwiej topliwym jest możliwe tylko w przypadku wprowadzenia do metalu będącego lutem pierwiastka, wykazującego powinowactwo chemiczne zarówno do lutu, jak i do metalu lutowanego. Tak na przykład, lutowanie wolframu czystą miedzią jest praktycznie niemożliwe, ale dodanie do miedzi około 1% żelaza lub niklu pozwala na otrzymanie trwałego połączenia, gdyż oba te metale tworzą fazy międzymetaliczne i z miedzią i z wolframem. Zwilżalność w dużym stopniu zależy również od czystości powierzchni łączonych części. Zanieczyszczenia tlenkami lub tłuszczem, nawet gdy grubość ich jest niewielka, mogą wywołać znaczne zwiększenie kąta zetknięcia, a tym samym pogorszenie zwilżalności. Usuwanie tlenków przez mechaniczne łub chemiczne oczyszczanie powierzchni, jakkolwiek polepsza zwilżanie, to jednak nie jest całkowicie skuteczne, gdyż w czasie lutowania powstają nowe tlenki. Dlatego z reguły stosuje się dodatkowo rozpuszczanie tlenków za pomocą tzw. topników. Rozpuszczone tlenki w postaci żużla wypływają na powierzchnię ciekłego lutu, skąd po skończonym procesie lutowania usuwa się je mechanicznie.

Z tego powodu luty w stanie ciekłym nie powinny się utleniać, a co najwyżej tworzyć tlenki łatwo rozpuszczalne lub ulegające redukcji przez topniki.
Ze zjawiskiem zwilżania ściśle łączy się zjawisko tzw. włoskowatości, najwyraźniej występujące w wąskich rurkach, zwanych rurkami włoskowatymi lub kapilarnymi oraz w szczelinach. Polega ono na tym, że ciecz dobrze zwilżająca materiał rurki podnosi się w niej na pewną wysokość (w stosunku do poziomu cieczy w naczyniu) i tworzy menisk wklęsły, ciecz niezwilżająca opada poniżej poziomu i tworzy menisk wypukły.

Wysokość podnoszenia się cieczy jest tym większa, im mniejsza jest średnica rurki lub odległość między ściankami, im mniejsza jest gęstość cieczy i im mniejszy jest kąt zetknięcia, czyli im łatwiej zachodzi zwilżanie.

Stąd wynika warunek, że przy konstruowaniu połączeń lutowanych i przy ich montażu, dążyć należy zawsze do otrzymania możliwie najmniejszych szczelin między łączonymi powierzchniami, gdyż tylko wtedy zapewnione jest dokładne wypełnienie lutem przestrzeni między nimi.

Drugi warunek wynika z gęstości ciekłego lutu. Im temperatura lutowania jest wyższa, tym gęstość lutu jest mniejsza, a wysokość wzniesienia włoskowatego większa. Tym samym uzyskanie dobrego połączenia jest łatwiejsze.