二、粗糙度
很久以來人們都知道用機(jī)械打磨的方法能增加金屬的膠接強(qiáng)度。無論用砂皮打磨或用噴砂法處 理膠接材料,適當(dāng)?shù)貙⒈砻娌诨芴岣吣z接強(qiáng)度。但是,粗糙度又不能超過一定的界限。表面太粗糙又反而會(huì)降低膠接強(qiáng)度。因?yàn)檫^于粗糙的表面不能被膠粘劑很好地浸潤(rùn),凹處所殘留的空氣等對(duì)膠接是不利的。
另外,膠接強(qiáng)度不僅與表面粗糙度有關(guān),而且與糙化方法所產(chǎn)生的不同表面幾何形狀也有密切關(guān)系。例好噴砂處理比拋光后再用機(jī)械加工糙化后的膠接強(qiáng)度更高;銳利的磨料比用球形磨料處理的膠接強(qiáng)度高。
膠接材料表面糙化之所以會(huì)提高膠接強(qiáng)度,首先,是因?yàn)闄C(jī)械糙化的過程無疑也使表面得到了凈化;其次,是因?yàn)樗改變了表面的物理化學(xué)狀態(tài),形成了新的表面層;最后,粗糙度的不同還會(huì)影響界面上的應(yīng)力分布,從而獲得較好的膠接強(qiáng)度。
三、表面化學(xué)結(jié)構(gòu)
膠接材料表面的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)對(duì)膠接性能、耐久性能、熱老化性能等都有重要影響;而表面結(jié)構(gòu)對(duì)膠接性能的影響往往是通過改變表面層的內(nèi)聚強(qiáng)度、厚度、孔隙度、活性和表面自由能等而實(shí)現(xiàn)的。其中,表面化學(xué)結(jié)構(gòu)既可引起表面物理化學(xué)性質(zhì)的改變,也可引起表面層內(nèi)聚強(qiáng)度的變化,因而對(duì)粘附性能產(chǎn)生明顯的影響。
例如,用酚醛樹脂膠膠接的不銹鋼和鋁膠接件分別放在2880C 下熱老化處理50min 和100min 后,鋁膠接件的穩(wěn)定性仍然良好,而不銹鋼膠接件幾乎失去了全部膠接強(qiáng)度。這是因?yàn),在不銹鋼表面上發(fā)生了固相氧化還原反應(yīng),致使高溫?zé)崂匣阅艽蟠笙陆。但是,如果在鋼表面上涂一層環(huán)烷酸鋅,膠接件的熱老化性能就可大大提高。因此,改變那些能加速聚合物裂解的表面原子性質(zhì)時(shí),對(duì)鋼接頭的耐熱氧化作用具有明顯的影響。
又如,聚四氟乙烯是一種表面能很低的惰性高分子材料,一般的膠粘劑都無法牢固地進(jìn)行膠接。但是,用鈉-萘-四氫呋喃溶液處理后,使四氟乙烯發(fā)生斷裂作用,表面上的部分氟原子被扯下來,并在表面上產(chǎn)生很薄的黑棕色碳層。這樣,既改變了表面的化學(xué)結(jié)構(gòu),也增加了表面自由能,因而改進(jìn)了膠接性能。
再如,不同方法處理的鈦和鈦合金,在膠接強(qiáng)度和耐久性能上相差很遠(yuǎn)。適合膠接的表面應(yīng)當(dāng)具有穩(wěn)定的、粗糙的、緊密的氧化層。如果在處理液中加入少量的硫化鈉等還原性物質(zhì)后,耐久性可提高5倍以上。