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被粘材料的表面处理与胶接

（一）表面特性的影响

1、清洁度：金属表面吸附着一层内聚强度低的表面能低的污染层和氧化膜，这将降低胶接强度。一般地，金属表面干净时，接触很小甚至为零。材料处理后接触随时间而变化，在空气中易受环境气氛的污染，接触角升高，约5H后接触角趋于稳定。

表面处理前后的接触角和胶接强度

金属 处理方法 接触角（度） 剪切强度Mpa 铝 未处理 脱脂 H2SO4/Na2Cr2O7 H2SO4/Na2Cr2O7+高温烘 67 67 0 78 17.2 19.3 36.3 25.5 不锈钢 未处理 脱脂UPS H2SO4/Na2Cr2O7 67 10 36.6 44.3 49.7 钛 未处理 脱脂 H2SO4/Na2Cr2O7 5上虞0-而且较之农用、建筑用、包装用等其它门类的塑料制品75 10 9.5 22.4 43.2

2、粗糙度 被粘材料表面用纱布打磨或喷砂处理，适当地将表面粗化均能提高胶接强度。糙化过程去除原先存在的表面层。形成新的表面层（净化），而且喷砂表面比抛光表面有更大的实际胶接面积，表面太粗糙反而会降低胶接强度，因为过于粗糙的表面不能将胶粘剂良好侵润 ，凹处易残面空气对胶接不利。

胶粘剂 重量比 固化条件（ C/H） Upa 喷砂 抛光 环氧-聚酰胺 70/30 74/16 58.3 27.8 60/40 74/16 57.7 34.6 50/50/ 74/16 59.0 38.2 环氧-DTA 100/10 60/96 85.0 61.9

3、表面化学结构 表面的化学组成与结构对被粘材料的胶接性能、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、活性和表面能来实现。

用铬酸酸蚀铝表面后，将铝试样侵泡在60oC蒸馏水中清洗，很容易在表面生成以AL2O3.3H2O为主的氧化铝水合物，其内聚强度较低，厚度 103A，使接头出现破坏，强度大大降低，并且能在铝试片表面观察到单晶或粉末状图谱以金州及虹色干涉现象。在热自来水中清洗时，填充效率很低，水合物生成较少，其表面看不到虹色或单晶图谱，胶接强度较高。因此，要得到高剥离强度，铝表面氧化物应该是无水的。

铬酸蚀后清洗条件 Mpa 破坏类型 电子衍射法 外观 自来水 60 C 20.6 内聚 无图谱 无色 90 C 20.0 缠绕垫内聚 无图谱 无色 蒸馏水 60 C 6.4 粘附 单晶图谱 虹色 90 C 5.8 粘附 粉末状图谱 虹色

（二）表面处理方法

1、溶剂碱液和超声波脱脂法：

溶剂脱脂法：常用擦洗法即用无油棉花（脱脂棉）沾溶剂如丙酮、汽油、甲苯等直接擦洗被粘材料表面。

碱液脱脂法：采用热碱液中 处理油污表面，如%磷酸钠(Na4P2O7)、% NaOH 、10-具有很大的竞争力6%Na2CO3或%的碱性硅酸盐。 NaOH虽是强碱，由于其润湿性能并不太好，又不易漂洗干净，其效果不如碱 性硅酸盐；碱性硅酸盐由 SiO2 和Na2O 混合。比例为1：2时清 洁效果最好；比例为1：1时，适用于铝材的清洁。

超声波脱脂法：一般部件放在功率为20瓦/cm2的超声波中处理秒即可得 到足够清洁表面。

2、机械加工：打磨和喷砂

砂纸可以简化原型部份的制备打磨操作简便，但均匀性较差，难以得到相同的重复效果。

喷砂法能迅速简便的清除表面的污物，并产生不同粗糙度的表面。

3、化学腐蚀法：

被粘材料经上述处理后须放在酸液或碱液中进行化学腐蚀处理。这可进一步除去表面上的残留污物，并使表面生成具有良好内聚强度的活化或钝化氧化层，（严格控制水的纯度）。

4、涂底胶法：

在处理好的表面上，先涂一层很薄的底胶，以改进胶接性能。

5、等离子体法

用等离子体法处理PE、聚丙烯、聚四氟乙烯等难粘材料的胶接强度大大提高，这是因为表面处理后接触角降低，极限表面张力增加，因而改进胶粘剂对其侵润和粘附力。