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磁控濺射鍍膜附著力的測(cè)試研究
發(fā)布時(shí)間：2021-06-03
1、前言
鍍層的附著力高低直接影響著鍍層產(chǎn)品的使用壽命,對(duì)鍍層附著力的測(cè)試一直就是薄膜技術(shù)研究的一個(gè)重要課題。在高分子涂層上進(jìn)行磁控濺射鍍膜時(shí),膜層很薄,通常為50～200nm,所以對(duì)這種較軟基材上的超薄鍍層附著力的測(cè)試有別于通常意義上的涂層附著力測(cè)試。對(duì)于普通的高分子涂層附著力測(cè)試,由于其厚度通常為幾至幾十微米,一般可采取直接將涂層剝離或其他一些標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試出附著力的大小;對(duì)于硬質(zhì)基材上的金屬鍍層,已經(jīng)提出的方法有20多種,包括拉伸法、剪切法、拉倒法、打磨法等,不同的方法之間幾乎不存在聯(lián)系,其數(shù)據(jù)差異可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí),因此,各種方法所得的數(shù)據(jù)是不能通用的。對(duì)于高分子涂層基材上的超薄鍍層附著力測(cè)試,目前國(guó)內(nèi)研究報(bào)道甚少。本研究采用鋁柱對(duì)粘正拉法測(cè)試超薄鍍層的附著力。
2、實(shí)驗(yàn)部分
2.1 鍍層附著力測(cè)試方法鍍膜后的鋁柱經(jīng)膠粘劑對(duì)粘后,將鋁柱另一端的螺紋與材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的拉伸卡頭相接,通過(guò)測(cè)試對(duì)粘鋁柱的拉伸強(qiáng)度,分兩種情況來(lái)考察附著力的大小(見(jiàn)圖1):
(1)當(dāng)破壞面上沒(méi)有鍍層脫落時(shí),鍍層的附著力大于對(duì)粘鋁柱的拉伸強(qiáng)度。
(2)當(dāng)破壞面上有鍍層脫落時(shí),鋁柱的拉伸強(qiáng)度近似為鍍層的附著力。
(1)當(dāng)破壞面上沒(méi)有鍍層脫落時(shí),鍍層的附著力大于對(duì)粘鋁柱的拉伸強(qiáng)度。
(2)當(dāng)破壞面上有鍍層脫落時(shí),鋁柱的拉伸強(qiáng)度近似為鍍層的附著力。
2.2 鍍層附著力測(cè)試過(guò)程
附著力的測(cè)試流程如圖2所示。
附著力的測(cè)試流程如圖2所示。
(1)鋁柱鍍膜前處理分別以400#、600#水磨砂紙將鋁柱的對(duì)粘面打磨,自來(lái)水沖洗干凈后放在(80±5)℃烘箱中烘干1h。將100份聚氨酯涂料用30～50份工業(yè)乙酸丁酯稀釋后,刷涂于對(duì)粘面上(兩個(gè)對(duì)粘的鋁柱只刷一個(gè)),然后將刷涂面朝上,放入(60±5)℃的烘箱中加熱1h,而后再將溫度升至(80±5)℃,保溫5～6h。
(2)鋁柱鍍膜對(duì)鋁柱的刷涂面進(jìn)行磁控濺射鍍膜處理,處理工藝參數(shù)為:
(2)鋁柱鍍膜對(duì)鋁柱的刷涂面進(jìn)行磁控濺射鍍膜處理,處理工藝參數(shù)為:
鍍層材料 H62
濺射功率/kW 20～30
濺射時(shí)間/min 2
濺射氣壓/Pa 0.1～0.4
靶基距/mm 600
(3)鋁柱對(duì)粘將鍍好膜的鋁柱馬上涂膠,膠粘劑采用3個(gè)品種:不飽和聚酯膩?zhàn)印谓M分聚氨酯清漆和環(huán)氧樹(shù)脂膠,然后以另一新鋁柱與之對(duì)粘。定位壓緊后先常溫固化24h,再(70±5)℃加熱固化6h,然后進(jìn)行鋁柱拉伸強(qiáng)度測(cè)試。
3、結(jié)果與討論
3.1 膠粘劑品種膠粘劑品種的選擇對(duì)于鍍層附著力的測(cè)試結(jié)果有重要的影響。膠粘劑選擇不當(dāng),鍍層根本不發(fā)生脫落,如選用的不飽和聚酯膩?zhàn)雍蛦谓M分聚氨酯清漆,拉伸時(shí)破壞均表現(xiàn)為膠層脫落,而鍍層不出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。這表明鍍層的附著力遠(yuǎn)大于對(duì)粘鋁柱的粘接強(qiáng)度。環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的粘接性能,低分子聚酰胺固化的環(huán)氧具有較好的韌性,因此選擇651低分子聚酰胺固化E-51環(huán)氧膠粘劑體系。使用這種環(huán)氧膠粘劑對(duì)鍍層進(jìn)行粘接,能夠使對(duì)粘鋁柱拉伸時(shí)鍍層脫落。這表明膠粘劑的粘接強(qiáng)度與鍍層的附著力基本相等。分別用不飽和聚酯膩?zhàn)印谓M分聚氨酯清漆和環(huán)氧膠粘劑粘接鍍層并測(cè)附著力,結(jié)果見(jiàn)表1。
3.2 膠粘劑厚度改變膠層的厚度可得到不同的附著力測(cè)試結(jié)果,見(jiàn)表2。
從表2可以看出:對(duì)于環(huán)氧膠粘劑而言,膠層厚度為96μm時(shí),附著力明顯大于厚度為65μm和217μm時(shí)的附著力。這種結(jié)果與剪切過(guò)程中膠粘劑厚度對(duì)剪切強(qiáng)度的影響相似。
4、結(jié)束語(yǔ)
本研究采用的651低分子聚酰胺固化E-51環(huán)氧膠粘劑體系能夠?qū)㈠儗硬糠掷?但并不能全部拉掉鍍層,因此實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果僅是一種近似的結(jié)果,即相對(duì)于其他兩種膠粘劑,環(huán)氧膠粘劑對(duì)粘鋁柱更能反映鍍層的附著力。鍍層不能全部拉脫的原因包括:粘接界面的復(fù)雜性導(dǎo)致斷裂完全發(fā)生在界面的幾率很小;兩鋁柱微小的偏心粘接便會(huì)導(dǎo)致鋁柱拉伸時(shí)較大的應(yīng)力集中;以及膠粘劑的粘接強(qiáng)度不能滿足測(cè)試要求等。因此,這種鋁柱對(duì)粘測(cè)試鍍層附著力的方法還有待于進(jìn)一步的研究,而設(shè)計(jì)新的附著力測(cè)試模型、選用新型高強(qiáng)度膠粘劑將是今后研究的方向。
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