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粘接的基本原理

时间:2009-11-04来源:襄阳市百盾防护涂层材料有限公司作者:襄阳百盾涂层
  

1.粘接的一般过程
在粘接之前,先要对被粘物表面进行适当的处理,然后将准备好的胶粘剂均匀地涂敷于被粘物表面上,接着便是胶粘剂扩散、流变、渗透、合拢后,在一定条件下进行固化。当胶粘剂的大分子与被粘物表面的距离小于5A时,则会彼此相互吸引,产生范德华力或形成氢键、共价键、配位键、离子键等,加上渗入孔隙中的胶粘剂固化后生成无数的小“胶勾子”从而完成了粘接过程。一般来说,粘接过程包括表面处理、涂胶、合拢、固化,每个环节都十分重要。
2.被粘物表面特征
对于被粘接的表面来说,粘接作用仅发生在表面及其薄层,因此,被粘物的表面性质和表面特征对粘接接头的强度有很大的影响。被粘物的表面层性质同材料有关,而被粘物表面层的性质同它的内部又不相同。例如金属的表面总是带一层氧化皮,氧化皮的性质又各不相同,铁锈结构疏松,强度很差;铝的自然氧化膜结构比较致密,但是粘接活性很低,粘接强度不高。 .任何被粘物表面在微观上都表现出一定的粗糙度,由于加工方法不同粗糙度的大小和形态又各不相同,对于粘接表面一定的粗糙度,将有利于粘接强度的提高,因此,粘接之前被粘物表面一般都用机械的或其他的方法打毛。
    此外,被粘物表面都或多或少地带有油污,这种带有油污的表面是不利于粘接的,未经处理的表面进行粘接,胶层和零件表面的结合强度是很低的。因此,为了获得良好的结合强度,对被粘物表面层的性质和特征,要给予足够的重视,在粘接之前,被粘物都要进行表面处理,表面处理方法大致可分为两类。一类是净化表面,所谓净化表面就是除去被粘物表面上不利于粘接的杂质,如油污、氧化皮、水珠等,净化程度视胶粘剂的种类而不同,一般结构胶粘剂都要求彻底去油,但是现在也出现了一些可以在油污表面上使用的胶粘剂;又如,一般胶粘剂对水分都比较敏感,在潮湿表面粘接性差,目前,也出现了一些在潮湿表面粘接甚至水中固化的胶粘剂。是一类表面处理是改变零件材料表面物理化学性质有些金属表面必须通过表面处理进行活化才能得到良好的粘接性能,许多塑料如聚乙烯、聚四氟乙烯的表面也必须通过适当的处理,才能获得较高的粘接强度。
3.胶粘剂对被粘物表面的浸润
为了获得优良粘接接头,胶粘剂应与被粘部位的表面紧密地结合在一起,也就是使胶粘剂充分浸润被粘表面,如果浸润不完全,就会有许多空隙出现在界面中,在粘接接头承受外力作用时,这些空隙的周围就会发生应力集中致使强度大大下降。胶粘剂对被粘表面的浸润情况与胶粘剂的性质、被粘表面状况、材料的性质及粘接过程中的工艺条件有关。当一滴液体与固体表面接触后,接触面自动增大的过程,即所谓的浸润,它是液体与固体表面接触时发生的分子间相互作用的现象。
  液体的浸润主要是由表面张力所引起的,液体和固体都有表面张力,对液体称为表面张力,而固体则称为表面能,常以符号y表示,如图1—1所示,图中yL为液体的表面张力,y。为固体的表面能,ysL为固体和液体之间的界面张力,e为接触角。接触角e是通过固一液一气三相交点所作液滴曲面切线与液滴接触固体平面的夹角。


图1—1胶液对零件表面的浸润

由图可见,固体的表面能力图使液滴铺展开,而液体的表面张力则使液滴收缩,液体对固体表面的浸润性与固体的表面能和液体的表面张力有着直接关系。固体表面可以分为两大类,金属和一般无机物的表面能在O.1J/m2以上,称为高能表面,一般胶粘剂都能在高能表面上展开。而塑料类有机物表面的表面能比较低,称为低能表面,胶粘剂对低能表面的浸润性不好。

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