等离子体处理对铝合金表面粘接性能的影响
文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-06-22
为了提高铝合金与高分子材料之间粘接强度，采用低温空气等离子体预处理技术，对5083型铝合金表面进行活化处理。对铝合金表面的显微形貌、接触角、表面能、化学元素的成分及价态等理化性能进行了分析，对铝合金与环氧树脂的粘接性能进行了测试。结果表明：低温等离子体处理后铝合金表面的活性显著增加，水接触角下降明显，表面能上升明显，表面氧元素含量明显增加，显微形貌及粗糙度未发生明显改变。表面氧元素的含量及活性增加是树脂与铝合金粘接性能提升的重要因素。
铝合金材料具有重量轻、强度高、导热好、耐腐蚀、易加工成形等优点，被广泛应用于交通运输、建筑装饰、机械制造、航空航天、武器装备等领域，成为实现装备轻量化的重要材料之一。受环境、人为等因素影响，一方面，铝合金由于硬度低，容易造成损伤，特别是在野外现场遭受的损伤，需要现场尽快修复，而胶接修补是简单高效的方法之一；另一方面，铝合金装备及其零部件表面通常需要采用高分子涂料进行涂装。由于铝合金表面极易氧化，亲水性较差，暴露在空气中会在表面迅速形成一层氧化物薄膜，因此，涂料或胶黏剂与铝合金表面结合质量差是铝合金材料应用中非常突出的问题。当前提高铝合金表面胶接性能的常用方法有机械打磨或喷砂、化学处理法、阳极氧化等，其中机械法处理可造成表面二次污染、铝合金基体损伤等问题，生产中常用的阳极氧化法则不仅工艺复杂，且受镀槽尺寸影响显著，难以在现场或野外应用。
等离子体被称为物质的“第四态”，含有大量正电荷、负电荷等活性粒子。低温等离子体处理是一种新型的表面预处理技术等离子体表面改性是等离子体中的高能活性粒子对材料表层物质的作用过程。
铝合金表面等离子体预处理的增强机理
空气经过电离产生具有较高活性的等离子体，包括：离子、电子、亚稳态分子、原子、自由基以及光子等各种粒子。等离子体高速撞击材料表面时，除了将自身的能量传递到材料表层之外，还会引起表面刻蚀，使表面吸附的气体或其他物质的分子离开表层。部分粒子还可能发生自溅射，一些粒子特别是电子、亚稳态粒子有可能贯穿材料表层，贯穿深度可达5~50nm。
一般认为，胶粘剂和被粘表面之间的粘接力主要分为机械粘接力和化学键合力。而表面粗糙化是产生机械粘接力的源泉，通过对等离子体处理后的铝合金表面进行SEM和三维形貌分析得出，其表面粗糙度在处理前后没有明显变化，由此表明，等离子体处理后的铝合金表面与环氧树脂之间粘接强度的提高不是主要由表面粗糙化所贡献的，而是由化学键合力所贡献的。铝合金表面低温等离子体处理后，含氧量显著增加，并且主要以过氧化物的形态存在，由此导致的表面活性升高及氢键含量增加是拉伸剪切强度提升的主要原因。
广东省深圳市光明区华明城高新产业园A栋5楼 
133-8039-4543