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磁控濺射鍍膜附著力的測試研究
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,對鍍層附著力的測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,所以對這種較軟基材上的超薄鍍層附著力的測試有別于通常意義上的涂層附著力測試。對于普通的高分子涂層附著力測試,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)方法測試出附著力的大小;對于硬質(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。對于高分子涂層基材上的超薄鍍層附著力測試,目前國內(nèi)研究報(bào)道甚少。本研究采用鋁柱對粘正拉法測試超薄鍍層的附著力。
2、實(shí)驗(yàn)部分
2.1 鍍層附著力測試方法鍍膜后的鋁柱經(jīng)膠粘劑對粘后,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,通過測試對粘鋁柱的拉伸強(qiáng)度,分兩種情況來考察附著力的大小(見圖1):
(1)當(dāng)破壞面上沒有鍍層脫落時(shí),鍍層的附著力大于對粘鋁柱的拉伸強(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)破壞面上沒有鍍層脫落時(shí),鍍層的附著力大于對粘鋁柱的拉伸強(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 鍍層附著力測試過程
附著力的測試流程如圖2所示。
附著力的測試流程如圖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粘面打磨,自來水沖洗干凈后放在(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,刷涂于對粘面上(兩個(gè)對粘的鋁柱只刷一個(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)氧樹脂膠,然后以另一新鋁柱與之對粘。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)度測試。
3、結(jié)果與討論
3.1 膠粘劑品種膠粘劑品種的選擇對于鍍層附著力的測試結(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)大于對粘鋁柱的粘接強(qiáng)度。環(huán)氧樹脂具有優(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)氧膠粘劑對鍍層進(jìn)行粘接,能夠使對粘鋁柱拉伸時(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附著力,結(jié)果見表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試結(jié)果,見表2。
從表2可以看出:對于環(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)果與剪切過程中膠粘劑厚度對剪切強(qiáng)度的影響相似。
4、結(jié)束語
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)測試的結(jié)果僅是一種近似的結(jié)果,即相對于其他兩種膠粘劑,環(huán)氧膠粘劑對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)度不能滿足測試要求等。因此,這種鋁柱對粘測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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