等離子粘接影響設(shè)備強(qiáng)度的物理因素

1.表面粗糙度：

    當(dāng)膠粘劑良好地浸潤(rùn)被粘材料表面時(shí)（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對(duì)表面的浸潤(rùn)程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點(diǎn)密度，從而有利于提高粘接強(qiáng)度。反之，當(dāng)膠粘劑對(duì)被粘材料浸潤(rùn)不良時(shí)（θ>90°）,表面的粗糙化就不利于粘接強(qiáng)度的提高。

2.表面處理:

    粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵，其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強(qiáng)度。例如，聚乙烯表面可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強(qiáng)度，加熱到70-80時(shí)處理1-5分鐘，就會(huì)得到良好的可粘接表面，這種方法適用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時(shí)，只能在常溫下進(jìn)行。如在上述溫度下進(jìn)行，則薄膜的表面處理，采用等離子或微火焰處理。

對(duì)天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時(shí)，希望橡膠表面輕度氧化，故在涂酸后較短的時(shí)間，就要將硫酸徹底洗掉。過(guò)度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結(jié)構(gòu)，不利于粘接。

    對(duì)硫化橡膠表面局部粘接時(shí)，表面處理除去脫膜劑，不宜采用大量溶劑洗滌，以免不脫膜劑擴(kuò)散到處理面上妨礙粘接。

鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結(jié)晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規(guī)則的、相當(dāng)疏松的氧化鋁層，不利于粘接。所以，需要除去自然氧化鋁層。但過(guò)度的氧化會(huì)在粘接接頭中留下薄弱層。

3.滲透：

    已粘接的接頭，受環(huán)境氣氛的作用，常常被滲進(jìn)一些其他低分子。例如，接頭在潮濕環(huán)境或水下，水分子滲透入膠層；聚合物膠層在有機(jī)溶劑中，溶劑分子滲透入聚合物中。低分子的透入首先使膠層變形，然后進(jìn)入膠層與被粘物界面。使膠層強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致粘接的破壞。

    滲透不僅從膠層邊沿開(kāi)始，對(duì)于多孔性被粘物，低分子物還可以從被粘物的空隙、毛細(xì)管或裂縫中滲透到被粘物中，進(jìn)而侵入到界面上，使接頭出現(xiàn)缺陷乃至破壞。滲透不僅會(huì)導(dǎo)致接頭的物理性能下降，而且由于低分子物的滲透使界面發(fā)生化學(xué)變化，生成不利于粘接的銹蝕區(qū)，使粘接完全失效。

4.遷移：

    含有增塑劑被粘材料，由于這些小分子物與聚合物大分子的相容性較差，容易從聚合物表層或界面上遷移出來(lái)。遷移出的小分子若聚集在界面上就會(huì)妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接，造成粘接失效。

5.壓力：

    在粘接時(shí)，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細(xì)管中，減少粘接缺陷。對(duì)于粘度較小的膠粘劑，加壓時(shí)會(huì)過(guò)度地流淌，造成缺膠。因此，應(yīng)待粘度較大時(shí)再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區(qū)的氣孔。

    對(duì)于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時(shí)施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下，常常需要適當(dāng)?shù)厣邷囟?，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如，絕緣層壓板的制造、飛機(jī)旋翼的成型都是在加熱加壓下進(jìn)行。

為了獲得較高的粘接強(qiáng)度，對(duì)不同的膠粘劑應(yīng)考慮施以不同的壓力。一般對(duì)固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對(duì)低粘度的膠粘劑施低的壓力。

6.膠層厚度：

    較厚的膠層易產(chǎn)生氣泡、缺陷和早期斷裂，因此應(yīng)使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強(qiáng)度。另外，厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區(qū)所造成的熱應(yīng)力也較大，更容易引起接頭破壞。

7.負(fù)荷應(yīng)力:

    在實(shí)際的接頭上作用的應(yīng)力是復(fù)雜的，包括剪切應(yīng)力、剝離應(yīng)力和交變應(yīng)力。

   （1） 切應(yīng)力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現(xiàn)應(yīng)力集中，除剪切力外，還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力。此時(shí)，接頭在剪切應(yīng)力作用下，被粘物的厚度越大，接頭的強(qiáng)度則越大。

   （2） 剝離應(yīng)力：被粘物為軟質(zhì)材料時(shí)，將發(fā)生剝離應(yīng)力的作用。這時(shí)，在界面上有拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞。由于剝離應(yīng)力的破壞性很大，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免采用會(huì)產(chǎn)生剝離應(yīng)力的接頭方式。等離子噴涂工藝流程

在等離子噴涂過(guò)程中，影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)很多，主要有：
①等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟(jì)性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對(duì)于易發(fā)生氮化反應(yīng)的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩(wěn)定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護(hù)作用，但Ar氣的熱焓低，價(jià)格昂貴。
氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結(jié)合力等。流量過(guò)高，則氣體會(huì)從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時(shí)間，導(dǎo)致粒子達(dá)不到變形所必要的半熔化或塑性狀態(tài)，結(jié)果是涂層粘接強(qiáng)度、密度和硬度都較差，沉積速率也會(huì)顯著降低；相反，則會(huì)使電弧電壓值不適當(dāng)，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會(huì)引起噴涂材料過(guò)熱，造成噴涂材料過(guò)度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。
②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉(zhuǎn)變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘攘Ｗ恿?，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。
而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會(huì)引起粒子加熱不足，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度，硬度和沉積效率較低。
③供粉：供粉速度必須與輸入功率相適應(yīng)，過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過(guò)低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過(guò)熱。
送料位置也會(huì)影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來(lái)說(shuō)，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得好的加熱和高的速度。
④噴涂距離和噴涂角：噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時(shí)的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對(duì)噴涂距離很敏感。
噴涂距離過(guò)大，粉粒的溫度和速度均將下降，結(jié)合力、氣孔、噴涂效率都會(huì)明顯下降；過(guò)小，會(huì)使基體溫升過(guò)高，基體和涂層氧化，影響涂層的結(jié)合。在機(jī)體溫升允許的情況下，噴距適當(dāng)小些為好。
噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時(shí)，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會(huì)惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度
噴槍的移動(dòng)速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說(shuō)，每個(gè)行程的寬度之間應(yīng)充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時(shí)，一般采用較高的噴槍移動(dòng)速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點(diǎn)和表面氧化。
⑥基體溫度控制
較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預(yù)熱到噴涂過(guò)程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過(guò)程中對(duì)工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來(lái)的溫度。真空等離子表面處理機(jī)的特點(diǎn)和原理

真空等離子表面處理機(jī)由等離子發(fā)生器，氣體輸送管路及等離子噴頭等部分組成，等離子發(fā)生器產(chǎn)生高壓高頻能量在噴嘴鋼管中被激活和被控制的輝光放電中產(chǎn)生低溫等離子體，等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能，完全可以破裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵；但遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學(xué)鍵，提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優(yōu)點(diǎn)為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。通過(guò)低溫等離子體表面處理，材料面發(fā)生多種的物理、化學(xué)變化。表面得到了清潔，去除了碳化氫類污物，如油脂，輔助添加劑等，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團(tuán)（羥基、羧基），這些基因?qū)Ω黝愅糠蟛牧暇哂写龠M(jìn)其粘合的作用，在粘合和油漆應(yīng)用時(shí)得到了優(yōu)化。在同樣效果下，應(yīng)用等離子體處理表面可以得到非常薄的高張力涂層表面，有利于粘結(jié)、涂覆和印刷。不需其他機(jī)器、化學(xué)處理等強(qiáng)烈作用成份來(lái)增加粘合性。

真空等離子處理的特點(diǎn)是，一、對(duì)包裝盒表面處理深度較小但非常均勻。二、沒(méi)有紙屑飛沫出現(xiàn)，屬于環(huán)保處理。三、等離子噴頭距離包裝盒之間有一定的距離，只有通過(guò)噴頭把低溫等離子噴射到包裝盒需要涂膠處，可處理各類復(fù)雜形狀的包裝盒，連續(xù)性運(yùn)作，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。四、工作中不需要消耗其他燃料，只需接上普通電源即可運(yùn)行，大大降低包裝印刷成本。

真空等離子表面處理機(jī)，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了單噴頭，雙噴頭，三噴頭，旋轉(zhuǎn)噴頭等多款型號(hào)，噴出的是低溫等離子，形狀像火焰，但不會(huì)點(diǎn)燃包裝盒。另外，為方便用戶，等離子表面處理機(jī)還具有安全連鎖功能，用戶可根據(jù)需要，安裝產(chǎn)線中自動(dòng)控制裝置，一旦產(chǎn)線中無(wú)包裝盒經(jīng)過(guò)，等離子表面處理機(jī)會(huì)立刻自動(dòng)停止噴射等離子，而有包裝盒經(jīng)過(guò)時(shí)，它又自動(dòng)噴出等離子
還有真空等離子處理機(jī)，在一個(gè)密封艙體內(nèi)設(shè)置電極，在真空泵的作用下是艙體內(nèi)的氣壓達(dá)到5--10毫托，再在高頻發(fā)生器的作用下，電極之間產(chǎn)生等離子體，然后對(duì)樣品表面進(jìn)行處理，來(lái)達(dá)到改變表面活性的目的。