表面处理与胶接强度(2)

　　　　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。表面太粗糙又反而会降低胶接强度。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械加工糙化后的胶接强度更高；锐利的磨料比用球形磨料处理的胶接强度高。
　　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了净化；其次，是因为它还改变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布，从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性能、耐久性能、热老化性能等都有重要影响；而表面结构对胶接性能的影响往往是通过改变表面层的内聚强度、厚度、孔隙度、活性和表面自由能等而实现的。其中，表面化学结构既可引起表面物理化学性质的改变，也可引起表面层内聚强度的变化，因而对粘附性能产生明显的影响。
　　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 和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，致使高温热老化性能大大下降。但是，如果在钢表面上涂一层环烷酸锌，胶接件的热老化性能就可大大提高。因此，改变那些能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-萘-四氢呋喃溶液处理后，使四氟乙烯发生断裂作用，表面上的部分氟原子被扯下来，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，也增加了表面自由能，因而改进了胶接性能。
　　再如，不同方法处理的钛和钛合金，在胶接强度和耐久性能上相差很远。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，耐久性可提高5倍以上。