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        常用材料的表面处理与粘接
        作者admin日期2015-5-8
        胶接材料的表面处理是整个胶接过程中最重要的工序之一也是胶接成功与失败的关键之一由于胶接主要借助于胶粘剂对胶接材料表面的粘附作用因此胶接材料的表面处理就可能成为决定胶接接头的强度和耐久性的主要因素但由于胶接材料在一系列加工运输贮存过程中表面会存在不同程度的氧化物锈迹油污吸附物及其它杂质等这就直接影响胶接强度

        胶接材料及其表面是多种多样的有金属材料也有非金属材料;有干净的也有被污染的表面;

        有光滑的也有粗糙的或多孔性的疏松表面;按照热力学的观点有高能表面与低能表面之分;从化学结构上考虑又有活性表面与惰性表面之分

        为了获得胶接强度高耐久性好的胶接接头要求制备的表面层与基体材料及胶粘剂必须结合牢固并且这种结合不受或少受环?#31243;?#20214;的影响

        表面处理的作用主要有以下三个方面

        (1)除去妨碍胶接的表面污物及疏松层;

        (2)提高表面能;

        (3)增加表面积

        表面处理的好坏将直接影响胶接材料的胶接强度其主要影响因素是清洁度粗糙度和表面化学结构这三个方面下面分别加以介绍

        一清洁度

        要获得良好的胶接强度必要的条件是胶粘剂完全浸润胶接材料的表面通常纯的金属表面都具有高的表面?#26434;?#33021;而有机胶粘剂大都是具有低表面?#26434;?#33021;的高分子化合物根据热力学原理它们之间能够很好地浸润但?#23548;系?#21040;的金属都不是纯的金属表面在它们的表面上经常有一层锈垢或氧化物?#32422;?#22312;金属的制造切削成?#22270;?#24037;热处理等过程中吸附的有机或无机污染物这些污染物所组成的污染层内聚强?#32676;?#20302;它们的存在一般?#23478;?#38477;低胶接强度

        要得到良好的胶接强度胶接材料表面的接触角应当很小甚至为零例如?#26376;?#32780;言?#21271;?#38754;上的污物除去后接触角大大降低以至到零可以认为此时铝表面上所覆盖的憎水性污染物已被具有较高表面?#26434;?#33021;的吸附层取代了因此接触角最小胶接强度也最高由此可知用测定接触角的方法来表示清洁度与胶接强度的关系作为选择表面处理的最佳条件是有重要参?#25216;?#20540;的(见表1)


        1 表面处理前后的接触角和胶接强度

        二粗糙度

        很久以来人们都知道用机械打磨的方法能增加金属的胶接强度无论用砂皮打磨或用喷砂法处 理胶接材料适当地将表面糙化均能提高胶接强度但是粗糙度又不能超过一定的界限表面太粗糙?#22336;?#32780;会降低胶接强度因为过于粗糙的表面不能被胶粘剂很好地浸润凹处所残留的空气等对胶接是不利的

        另外胶接强度不仅与表面粗糙度有关而且与糙化方法所产生的不同表面几何形状也有密切关系例好喷砂处理比抛光后再用机?#23548;?#24037;糙化后的胶接强度更高;锐利的磨料比用球?#25991;?#26009;处理的胶接强度高

        胶接材料表面糙化之所以会提高胶接强度首先是因为机械糙化的过程无疑也使表面得到?#21496;?#21270;;其次是因为它?#22434;?#21464;了表面的物理化学状态形成了新的表面层;最后粗糙度的不同还会影响界面上的应力分?#36857;?#20174;而获得较好的胶接强度

        三表面化学结构

        胶接材料表面的化学组成与结构对胶接?#38405;ܡ?#32784;久?#38405;ܡ?#28909;老化?#38405;?#31561;都有重要影响;而表面结构对胶接?#38405;?#30340;影响往往是通过改变表面层的内聚强度厚度?#32043;?#24230;活性和表面?#26434;?#33021;等而实现的其中表面化学结构既可引起表面物理化学性质的改变?#37096;?#24341;起表面层内聚强度的变化因而对粘附?#38405;?#20135;生明显的影响

        例如用酚醛树脂胶胶接的不锈钢和铝胶接件分别放在2880C 下热老化处理50min 100min 后铝胶接件的稳定性仍然良好而不锈钢胶接件几乎失去了全部胶接强度这是因为在不锈钢表面上发生了固相氧化还原反应致使高温热老化?#38405;?#22823;大下降但是如果在钢表面上涂一层环烷酸锌胶接件的热老化?#38405;?#23601;可大大提高因此改变?#20999;?#33021;加速聚合物裂解的表面原子性质时对钢接头的耐热氧化作用具有明显的影响

        又如聚四氟乙烯是一种表面能很低的惰性高分子材料一般的胶粘剂都无法牢固地进行胶接但是用钠--?#37027;?#21579;喃溶液处理后使四氟乙烯发生断裂作用表面上的部?#22336;?#21407;子被扯下来并在表面上产生很薄的黑棕色碳层这样既改变了表面的化学结构也增加了表面?#26434;?#33021;因而改进了胶接?#38405;ܡ?/span>

        再如不同方法处理的钛和钛合金在胶接强度和耐久?#38405;?#19978;相差很远适合胶接的表面应当具有稳定的粗糙的紧密的氧化层如果在处理液中加入少量的硫化钠等还原性物质后耐久性?#21830;?#39640;5倍以上

         

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