异种材料粘接表面处理工艺的快速发展

汽车轻量化的一个最新概念是“将不同材料连接起来”。“这样做的目的是为了在结构中调整材料,以确保结构的每个部分都有最佳的机械性能和最小的重量。”一个例子是铝加强肋与聚合体面板的结合。

“加入”的概念有许多微妙之处。组件之间的连接(或接口)的目的是将应用的负载从一个组件转移到另一个组件。如果采用焊接的连接方式,则应力分布均匀地分布在整个连接部位。

然而,不同的材料几乎不可能被焊接,机械紧固件(螺栓或铆钉)经常被使用。在与机械紧固件连接的结构中,所有转移的应力都集中在紧固件和它们通过的孔中。

为了抵抗断裂,材料必须变得更厚、更重,以承受这些应力集中,这就否定了多材料结构设计的许多优势。

从结构的角度来看,粘接提供了焊接的优势,能够使用多种材料。应力在粘结结构中是均匀分布的,允许绝对最小规格材料,同时保持优良的机械性能,如强度,刚度和抗冲击。然而,粘接工艺给制造业带来了一系列独特的挑战。

乍一看,粘合操作似乎是直接的机械过程,其涉及洗涤或擦拭,磨损,表面处理,粘合剂应用,定位和固定组件的各种组合,以及通过应用一些热和压力组合来固化。作为机械过程的键合的感知导致了未欣赏粘合剂和基材之间的成功键的事实实际上是一种多步化学过程。

第一步发生在粘合剂的制造商,在那里合成树脂。第二步发生在最终用户的车间,在那里粘合剂与制备表面的反应合成了粘合界面。而固化胶粘剂的大部分属性取决于制造商的控制涂料或胶的质量和能力的技术人员正确执行治疗周期,建立了界面的属性在车间的技术员在焊接过程中。

rapid-development-of-surface-treatment-process-for-bonding-dissimilar-materials-1建立的界面质量取决于一次又一次地生成相同化学成分和结构的制备表面[1-8]。这比乍看起来要困难得多,因为表面的性质是由最上层的2到3个分子层的组成和结构决定的。相比之下,指纹会留下一层大约1000分子层厚的油脂和脂肪酸。人类呼吸中的残留物有100个分子那么厚。在传入材料、存储和处理、加工或环境中看似微不足道的变化,实际上会导致表面性能的巨大变化,因此粘合剂的性能也会发生变化。

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