二、粗糙度
很久以來人們都知道用機械打磨的方法能增加金屬的膠接強度。無論用砂皮打磨或用噴砂法處 理膠接材料,適當地將表面糙化,均能提高膠接強度。但是,粗糙度又不能超過一定的界限。表面太粗糙又反而會降低膠接強度。因為過于粗糙的表面不能被膠粘劑很好地浸潤,凹處所殘留的空氣等對膠接是不利的。
另外,膠接強度不僅與表面粗糙度有關,而且與糙化方法所產生的不同表面幾何形狀也有密切關系。例好噴砂處理比拋光后再用機械加工糙化后的膠接強度更高;銳利的磨料比用球形磨料處理的膠接強度高。
膠接材料表面糙化之所以會提高膠接強度,首先,是因為機械糙化的過程無疑也使表面得到了凈化;其次,是因為它還改變了表面的物理化學狀態,形成了新的表面層;最后,粗糙度的不同還會影響界面上的應力分布,從而獲得較好的膠接強度。
三、表面化學結構
膠接材料表面的化學組成與結構對膠接性能、耐久性能、熱老化性能等都有重要影響;而表面結構對膠接性能的影響往往是通過改變表面層的內聚強度、厚度、孔隙度、活性和表面自由能等而實現的。其中,表面化學結構既可引起表面物理化學性質的改變,也可引起表面層內聚強度的變化,因而對粘附性能產生明顯的影響。
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,鋁膠接件的穩定性仍然良好,而不銹鋼膠接件幾乎失去了全部膠接強度。這是因為,在不銹鋼表面上發生了固相氧化還原反應,致使高溫熱老化性能大大下降。但是,如果在鋼表面上涂一層環烷酸鋅,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時,對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行膠接。但是,用鈉-萘-四氫呋喃溶液處理后,使四氟乙烯發生斷裂作用,表面上的部分氟原子被扯下來,并在表面上產生很薄的黑棕色碳層。這樣,既改變了表面的化學結構,也增加了表面自由能,因而改進了膠接性能。
再如,不同方法處理的鈦和鈦合金,在膠接強度和耐久性能上相差很遠。適合膠接的表面應當具有穩定的、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后,耐久性可提高5倍以上。