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解决生产中粘附问题的工具和技能

当黏附问题在制造过程中变得明显时,它们似乎是凭空出现的。当电路板上的涂层分层而导致短路时;当汽车玻璃不能很好地密封,湿气可以通过,或者当植入式医疗设备不能始终达到清洁标准时,试图找出解决方案是令人抓狂的。

那么,什么导致制造业的持续问题以及有效可靠的解决方案?

这一切都开始在表面上。由于对影响材料表面质量的变量缺乏控制,因此发生了绝大多数粘附和清洁问题。这种缺乏控制存在,因为直到最近,还没有任何有用的过程控制方法,其中包括:

  • 彻底的根本原因分析
  • 基于定量表面质量规范的参数优化
  • 直接在生产线上检测表面质量的过程监控
  • 与研究实验室中的测试相关的验证工具

我们可以做一些事情来阻止粘连失败,并确定其来源,从而根除它。有新的过程控制方法,涉及技能和工具,重新定义优化和监控制造过程的最佳方法。

技能1:学会识别粘附失败的发生方式

并非所有的粘合衰竭都看起来相同仔细看看。有三个地方可以发生突破,了解这些失败区域的差异是非常重要的,因为弥补它们中的每一个都是非常不同的。

如果在粘合的材料中发生突破,则涂覆或涂漆,那么这称为底物故障。如果断裂在胶水或涂层内,那么这在粘合剂内称为内聚失效。如果断裂在粘合剂和粘合表面之间的界面处,则这称为界面故障。

如果你正在经历材料的失效和性能不佳,你知道你需要更强的材料或更高质量的材料。如果粘合剂本身是失败的,那么你可以肯定的是,胶水,涂料,油漆或墨水的供应商会很乐意帮助你找到一个更合适的替代。如果失效发生在这两种材料(材料和粘合剂)之间的界面,那么你需要看一下表面。

为了得到一张很好的照片,考虑奥利奥饼干。奥利奥在施加力时分离的各种方式,精美地说明了这些不同类型的失败。

奥利奥饼干视频医疗合格

  • 底物失效:当巧克力饼干中断时,奶油保持完整并保持粘在饼干上。
  • 粘结剂内的粘结力失效:当饼干破裂,两面都粘有奶油时,说明奶油(粘结剂/涂层)在某种程度上分解了。当测试粘结强度和性能以找到粘结系统的极限时,这就是你所追求的那种失败。显然,在产品的实际生产或使用中出现故障是不好的,但是当您在测试阶段强制出现故障时,这种类型表明一切都在最高级别上工作。
  • 界面故障:当饼干分开时,只有一侧有奶油,而另一侧是干净的,表明粘连在奶油和饼干之间的界面处不会发生。

几乎所有的粘结失效都发生在基材和胶粘剂之间的界面。需要与粘合剂相互作用的基材表面实际上只有几层分子厚。这是无限小。所以如果你发现了材料和粘合剂的失败,那么你就需要对如此微小的东西敏感的设备。

工具1:实验室设备表征材料表面并识别污染物

为了看看那么薄的表面层,设备必须能够感测构成该表面的分子化合物。使用如显微镜,切片工具或甚至只是视觉评估的设备可以让您知道您在材料系统中发生的情况下看到了什么样的故障。但是,当谈到为什么在界面发生故障时,您需要看起来更近。

该表面分析设备使用一些不同的技术来研究您试图绑定的表面上的化学品。

  • 接触角测量是一种确定表面能的经典方法,这是谈论材料坚持能力的另一种方式。为了测量接触角,将一滴水沉积在材料表面上,并且测量下降达到表面的点处的角度。表面能由下降被吸引到表面(液体脱出并膨胀)或被表面排斥(珠子和收缩)的程度限定。更高的角度等于降低表面能,其指示较低的粘合强度,并且较低的角度等于更高的表面能,其表示更高的粘合强度。该方法最常在使用台式焦点计的实验室中进行。这里有一篇很棒的文章解释一些表面能的一些较好点以及它与粘附成功的直接相关。
  • X射线光电子能谱(XPS)是一种向物体表面发射x射线并观察x射线击中物体时从物体表面喷射出的电子的技术,它能告诉你物体表面有什么化学物质。
  • 傅里叶变换红外光谱(FTIR)是一种提供有关物质分子结构的详细信息的技术。对于该测试,样品暴露于红外光的不同波长,并且仪器测量波长被吸收。这揭示了存在的特定化合物,例如聚合物,硅氧烷和其他污染物。FTIR鉴定通过表面处理产生或暴露的官能团(允许粘合剂的化合物),并提供更具体的表面组合物的​​蓝色印刷品。
  • 二次离子质谱(SIMS)是另一种类似的技术,用于获取有关化妆品的化妆品的信息。利用SIM卡,用离子束爆破表面。收集弹出的二次离子并分析,以提供表面上存在的化学品的图片。

所有这些技术对顶部少数分子层非常敏感,〜1-10nm厚。这是在粘附的地方,并且不需要的化学物质的存在可以拼写粘附过程。

知道污染物在表面上是第一步。知道它来自的地方是第二步。了解如何优化和监控您的过程,以使污染物从表面上进行,是最终的持续步骤。

技能2:充分了解粘附过程以应用科学分析的结果

这是有助于具有功能性材料的理解。应用上述设备所需的科学实际解决实际问题是制造业的必要技能。为此,您需要不仅仅是幻想设备和科学知识。您需要使用制造工艺和表面制备系统的经验,因此可以实现对实际过程的正确解决方案。

进入制造过程的所有因素(因此,由于生产的各个方面都可能对清洁度和粘连产生影响,因此需要能够得到竞争地理解,以获得完整的情况可能引入污染物以及如何停止。

例如,对于涉及激光蚀刻钛的航空航天应用,有许多因素需要考虑。合金类型和氧化物厚度是金属的相关特性,以及在处理前可能在表面上的污染物,或材料的结构如何在制备的另一边发生变化。了解有哪些可供选择的或额外的准备步骤也是至关重要的,这样整个过程才能尽可能有效和高效。执行一个不必要或无效的表面准备步骤是很容易的,因为你不能衡量这个步骤的有效性。

将表面分析技术表达的数据解释为在生产线或设计实验室中进行的可操作步骤需要a全面了解你们的制造工艺。

工具2:表面检查设备,将表面测试从实验室中进行,并进入线路

为了对附着问题进行全面修复,需要在生产线上进行工艺检查,以便快速定量地确定表面是否准备好进入下一步。

这种过程监测非常困难,因为制造商没有可靠的设备或可在生产环境中使用的无损测试方法。点击这里这里对于一些关于遗留测试技术的夫妇,这些文章不符合可靠客观的控制要求的要求。

所需要的是一种测量表面质量快速,准确,可重复且易于操作的方法。

最好的方法是测量材料表面的接触角,因为这是一种不引人注目的测试,可以产生具有单一数字的可操作数据。在生产线上对表面进行这种类型的测量需要一个叫做弹道沉积。弹道沉积是通过将一系列Microdrops拍摄到材料上,是在一秒钟内构建一秒钟的掉落的一种方式。这允许高精度地控制下降的尺寸和体积,因此测量将是准确的,一致的,并且即使在粗糙的表面上也可以计算。

这是重要的组合

这些工具和技能本身不足以完全解决制造中的粘附问题。它们必须相互协调使用,这样才能从各个方面处理问题,全面管理问题。材料科学知识与制造专业知识和最好的表面分析设备是诊断粘附问题的根本原因并实施监测以确保可预测粘附的关键组合。

要了解有关如何获取真正在粘附过程中真正煽动过程控制所需的技能和工具的信息,请下载我们的电子书:检查表:制造商粘附失效根本原因分析“。

粘附失效的制造商根本原因分析

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