Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
Способствуют адгезии и активные центры на поверхности субстратов, имеющие повышенную полярность, реакционноспособные группы и т. п. Адгезия прямо пропорциональна числу этих активных центров, которое можно увеличить с помощью некоторых из указанных выше способов обработки (например, обработкой Y-лучами, ультрафиолетовым облучением и т. п.).
Общая энергия адгезии выражается уравнением:
Wis — Ylg Ysg—7sl (2.27)
где WLS—энергия адгезии (свободная энергия) на границе клей — субстрат; Ylg—поверхностная энергия клея на границе с воздухом; ySa—поверхностная энергия субстрата на границе с воздухом; ysL — поверхностная энергия субстрата на границе с клеем.
Она может быть также представлена в виде:
WLS = 4LG{\ +COS0) (2.28)
Отсюда следует, что в результате тщательной обработки поверхности и правильного выбора клея с тем, чтобы краевой угол 0 с поверхностью субстрата был наименьшим, можно добиться максимальной адгезии.
Влияние различных способов обработки рассматривалось во многих работах, посвященных данной проблеме. Ниже приведены краткие результаты этих исследований.
2.3.1.1. Физическая обработка
Способы физической обработки можно разделить на две группы. К первой группе относятся механические способы обработки, результатом которых является сглаживание грубых не-
Таблица 2.1. Влияние шероховатости поверхности на прочность при сдвиге [7/]
Способ обработки поверхности Глубина шероховатостей, мкм Среднее значение, мкм Прочность при сдвиге, МПа
Строгание (с фиксацией в тисках) Обработка шлифовальной шкуркой № 90 № 220 № 360 Полирование Примечание. Данные получены на спл Двойная нахлестка, s = 0,2 см, 1=1 см, клей 38,9—57,2 3.7—6,8 1.7—3,7 1,1-1,9 0,5-0,8 аве Al, Mg, Si эпоксидный АК 53 5,8 2.3 1.4 0,7 <Jfe=250 МПа -1; 3 ч при 180 13,5 29,3 25,0 23,9 23,7 соединение — “С.
61
Способ обработки V W VW VWO
Класс 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 74
% \ Строгание фрезерование Сверление обтачивание Обрубка Развертывание Шлифование Хонингование Полирование Доводка
1
41^ Литье Ковка Прессование Вальцевание
Опескосглруивание
400 125 37,5 10 3,2 0,8 0,25 0,0625 200 62,5 18,7 6,3 1,6 _ 0,5 0,115
Размеры неровностей, мкм
Рис. 2.17. Влияние способа обработки поверхностей на размеры неровностей.
ровностей. Влияние механических способов обработки на размеры шероховатостей показано на рис. 2.17 и в табл. 2.1. Опеско-струивание рекомендуется только для некорродирующих субстратов. Зависимость прочности соединения от глубины шероховатостей иллюстрирует график, приведенный на рис. 2.18.
Ко второй группе способов физической обработки относятся операции, обеспечивающие улучшение адгезии и прежде всего возникновение активных центров. Электрический разряд, радиоактивное или ультрафиолетовое излучение, а также газопламенная обработка существенно улучшают адгезионные свойства различных трудносклеиваемых пластмасс. Этими способами, например, обрабатывают полиэтиленовую пленку, предназначенную для нанесения на нее рисунка, с тем чтобы улучшить прилипаемость краски к ее поверхности.
Количественные исследования влияния этих способов обработ-
Рис. 2.18. Влияние глубины неровностей поверхности на прочность соединения при сдвиге (субстрат — сплав Al, Mg, Si, клей — эпоксидный АК-1).
'tsp.Mfla
62
ки пока еще не завершены. Однако уже сейчас можно сделать заключение, что под влиянием различных видов облучения, коронного разряда, ультразвуковой и газопламенной обработки адгезионные свойства металлов, пластмасс и некоторых изотропных неорганических материалов улучшаются. Ниже приведены данные о влиянии обработки, в частности ультразвуком, на прочность клеевых соединений при сдвиге (МПа):
Без поверхностной обработки..................................Ю
Обезжиривание четыреххлористым углеродом+обработка в вакууме
(2 ч, 0,133-10-2 Па) тлеющим разрядом........................15
Обезжиривание+обработка шлифовальной шкуркой № 100 . . .14,5+0,3
Травление (пиклинг-процесс, согласно английскому стандарту DTD
915 А).......................................................18,5
Обезжиривание+пиклинг-процесс+воздействие ультразвука (1 мин) 21,8
Примечания. Материал — сплав А1, Си и Mg; ширина образца 20 мм, толщина 1,5 мм, длина нахлестки 24 мм; прочность материала 450 МГГа, клей LK 31 фирмы «Байер», время отверждения 16 ч при 150 °С.
При ультразвуковой обработке поверхности, подлежащей склеиванию, перед нанесением клея предполагается, что предварительно с нее были удалены адсорбированные вещества, загрязняющие поверхность, и особенно вода, в результате чего освобождаются активные центры, на которые и воздействует ультразвук. При ультразвуковой обработке поверхности с уже нанесенным клеем клей проникает в шероховатости, что улучшает его механическое сцепление с поверхностью.
