环氧树脂形成强烈的债券,可以花费成千上万的牛顿分裂。然而,环氧树脂的强度与基材的表面积和清洁度直接相关。

更多表面积允许环氧树脂在材料之间形成更多键,这就是砂光是粘合前的​​常见预处理的原因。粗糙化表面增加粘合区域而不增加材料尺寸。

表面清洁度也很重要。污染物形成与材料表面的弱键,这减少了环氧树脂可以与之键合的表面积。粘接区域较少,破坏粘合材料所需的力将急剧下降。

在粘合之前有许多方法可以清洁表面。其中一个是碳化物清洁,它使用由温度控制的空气流推进的微小二氧化碳颗粒。CO2是惰性的,无毒和不易燃,使其成为一种安全和多功能的有机溶剂。它在任何物质上也是非水和令人留言的,只留下清洁表面。

在碳清洁中,压缩液体CO2从绝缘喷嘴排出。由于焦耳汤氏效果,液体CO2迅速变为固体颗粒和气体的混合物,其影响待清洁的表面。

颗粒通过加热的压缩空气流推进。空气流有两个好处。首先,它向CO 2颗粒增加了额外的动能,这会使它们的速度增加对材料的影响。它还提高了颗粒的温度,其将它们的形状变为子弹状颗粒。这些子弹颗粒的细点使它们能够容易地将动能转移到基板上。

动量转移不是涉及碳化清洁的唯一机制。由CO2的温度引起的热菌株也起作用,因为CO 2保持固体,用于高达-78.5℃的温度,并且CO 2本身用作溶剂,特别是烃污染物。

比较清洁方法

为了衡量碳清洁的有效性,我们测试了6061铝,黑腹和304不锈钢的凸片形券的技术。优惠券为1英寸宽,长2.5英寸,厚0.125英寸(见图1)。除了36个ABS优惠券中,每种优惠券(B)的接触面积使用240砂铝氧化物砂纸砂磨,除了36件的ABS优惠券,还有一个也砂磨的额外接触区域(C)。

校准器用于从每个材料的底部标记0.5英寸。这允许所有优惠券具有0.5英寸×0.25英寸的表面积,以彼此施加环氧树脂。对于36个ABS优惠券,除了砂浆部分,校准器除了0.5英寸的标记之外,还使用距离底部的1英寸,因此这些优惠券具有B部分和C部分清晰标记。

在我们的实验中,我们将铝粘合到铝,不锈钢,不锈钢,ABS,铝,不锈钢,铝到ABS,不锈钢到ABS。生产每种材料组合的18个组件。

我们将干燥的粉笔灰尘涂抹在九次杯中以复制粉尘污染,并将切割液施加到九次票证以复制普通油污染物。

在涂抹粉笔之前,涂抹胶带以上施加在0.5英寸标记以上,以确保仅在污染物暴露于污染物中。一旦均匀地施加干燥的粉笔,将胶带被除去,并且需要清洁优惠券。在施加切削液之前,我们在涂抹胶带之前没有使用遮蔽胶带;只有两滴油均匀地蔓延到B部分,优惠券已准备好清洁。

所有清洁在1,000级洁净室中完成,以确保一旦优惠券被清洁,就不会额外的污染物会干扰实验。

每个污染物的三个优惠券接受了三种清洁方法中的一种:空气,酒精擦拭物或碳化清洁。空气和碳化清洁均以16.99立方米每小时推动。一旦优惠券被清洁,遮蔽胶带以上施加在0.5英寸标记以上,因此只有所有优惠券都可以使用B部分。

清洁后立即,将3M Scotch-Wall环氧树脂应用于仅一个优惠券的B部分。然后,将另一个优惠券放置在上面,将组件夹在一起24小时以固化环氧树脂。固化时,优惠券未移动,以确保环氧树脂形成最强的键。

由于环氧树脂与金属形成更强大的粘合剂,因此略微改变将铝与ABS和不锈钢粘合到ABS和不锈钢的方法。当使用在B部分的环氧树脂中连接金属和塑料时,环氧键比将力保持部分B的塑料保持在塑料的其余部分。这导致B部分在环氧树脂断裂之前断开塑料。为了解决这个问题,金属优惠券的第B部分必须与ABS优惠券的第C部分粘合。

当制备这些试样时,将金属与以前相同,但ABS被不同地处理。在施加干燥的粉笔时,遮蔽胶带施加在0.5英寸标记上方,高于1英寸标记。干燥粉笔均匀地施加到C部分C后,优惠券已准备好清洁。对于切割液,两滴油均匀地铺展到C部分,然后优惠券已准备好清洁。

清洁优惠券后,ABS优惠券折叠在0.5英寸标记以下,高于1英寸标记。将环氧物施加到B部分上的金属上,然后与ABS的部分对准。优惠券夹在一起24小时以使它们能够治愈。由于粘合在一起的表面区域上方和下方的掩模胶带,因此记录了破坏材料之间粘合所需的力。

这是因为环氧树脂和遮蔽带之间的粘合和样品和掩蔽胶带之间的键比与环氧树脂连接的两种材料之间的键合得多。当记录打破优惠券所需的力时,它将表面积为0.5英寸在两个试样之间0.25英寸,并折扣溢出到遮蔽带中的任何环氧树脂。

一旦优惠券组件完全固化,就放置在力测试仪中,测量了分解两种材料所需的纯力。CLEVIS PINS锁定仪器将优惠券锁定到位。

污染物去除效率

在用空气,醇擦拭物和碳化物清洁进行预处理后,对所有表面上的所有预处理都明显减少了粉笔污染物。然而,只有酒精湿巾和碳闷,从表面上看出大部分污染物。空气留下了大部分粉笔。图2显示了清洁前后每种材料的粉笔污染物。

结果表明,当用CO 2清洁优惠券时,需要比用空气或醇的空气和污染物清洗物料或醇的材料清洗多种优惠券,需要更多的力。酒精湿巾记录了第二个最大的力,以分解所有干粉和切割液体污染物的优惠券。除了与ABS组件上的空气外,除了用粉笔污染的粉笔污染的部件污染的部件比粉笔污染的力量分开。

无论使用的材料或污染物,用碳化清洁处理的零件都具有最高的断裂力。(参见图3.)这表明在碳化清洁后,在使用环氧树脂时,在工​​业中的普通材料如6061铝,黑色ABS和304不锈钢形式,与传统的清洁方法相比,如压缩空气和醇擦拭。

对于在两个表面之间形成的强键,表面必须清洁。这允许粘合剂在两个表面之间形成强键,在没有污染物颗粒。

然而,当表面具有污染物时,污染物与粘合剂弱的力粘合到表面上。如果在施加粘合剂之前没有除去这些污染物,则粘合剂将粘合到污染物而不是表面。由于污染物与表面粘合较弱,因此与粘合剂的强键相比,这些将断裂。样品上的污染物越多,粘合剂的表面积越越大,形成强键,粘合剂的总体强度越弱。

清洁后,用空气清洁最多污染物,这反映在结果中。对于所有材料组合,用空气清洁的优惠券需要32%的力,以分解除尘污染的部分,与用碳化清洁处理的优惠券相比,分解粉末污染的部件减少74.9%的力。

用酒精湿巾清洁稍好。对于所有材料组合,用酒精湿巾清洁的优惠券需要14.1%的力,以分开粉尘污染的部分,与用碳化清洁处理的优惠券分裂41.9%,以分解油污部分。

污染物影响了所有材料和预处理所需的断裂力。除了用空气或醇擦拭物清洗时,除去切削液的切削液比所有材料的粉笔更低,但是当它们预处理碳化清洁时,突破力仅减少突破。随着空气清洁的零件,用空气清洁的零件减少了45.1%,当污染物从粉笔转换为所有实验时,用酒精清洁的零件。然而,当污染物从粉笔转换为所有实验时,碳清洁的断裂力仅减少10.1%。

碳清洁已经证明了清洁各种常见材料和污染物的效率和一致性,并且应该是表面制备库的一部分。