磁控濺射鍍膜附著力的測試研究
發布時間：2021-06-03
1、前言
鍍層的附著力高低直接影響著鍍層產品的使用壽命,對鍍層附著力的測試一直就是薄膜技術研究的一個重要課題。在高分子涂層上進行磁控濺射鍍膜時,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準方法測試出附著力的大小;對于硬質基材上的金屬鍍層,已經提出的方法有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系,其數據差異可達兩個數量級,因此,各種方法所得的數據是不能通用的。對于高分子涂層基材上的超薄鍍層附著力測試,目前國內研究報道甚少。本研究采用鋁柱對粘正拉法測試超薄鍍層的附著力。
2、實驗部分
2.1 鍍層附著力測試方法鍍膜后的鋁柱經膠粘劑對粘后,將鋁柱另一端的螺紋與材料拉伸試驗機的拉伸卡頭相接,通過測試對粘鋁柱的拉伸強度,分兩種情況來考察附著力的大小(見圖1):
(1)當破壞面上沒有鍍層脫落時,鍍層的附著力大于對粘鋁柱的拉伸強度。
(2)當破壞面上有鍍層脫落時,鋁柱的拉伸強度近似為鍍層的附著力。
(1)當破壞面上沒有鍍層脫落時,鍍層的附著力大于對粘鋁柱的拉伸強度。
(2)當破壞面上有鍍層脫落時,鋁柱的拉伸強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份工業乙酸丁酯稀釋后,刷涂于對粘面上(兩個對粘的鋁柱只刷一個),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行磁控濺射鍍膜處理,處理工藝參數為:
(2)鋁柱鍍膜對鋁柱的刷涂面進行磁控濺射鍍膜處理,處理工藝參數為:
鍍層材料 H62
濺射功率/kW 20～30
濺射時間/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個品種:不飽和聚酯膩子、單組分聚氨酯清漆和環氧樹脂膠,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,然后進行鋁柱拉伸強度測試。
3、結果與討論
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果有重要的影響。膠粘劑選擇不當,鍍層根本不發生脫落,如選用的不飽和聚酯膩子和單組分聚氨酯清漆,拉伸時破壞均表現為膠層脫落,而鍍層不出現脫落現象。這表明鍍層的附著力遠大于對粘鋁柱的粘接強度。環氧樹脂具有優異的粘接性能,低分子聚酰胺固化的環氧具有較好的韌性,因此選擇651低分子聚酰胺固化E-51環氧膠粘劑體系。使用這種環氧膠粘劑對鍍層進行粘接,能夠使對粘鋁柱拉伸時鍍層脫落。這表明膠粘劑的粘接強度與鍍層的附著力基本相等。分別用不飽和聚酯膩子、單組分聚氨酯清漆和環氧膠粘劑粘接鍍層并測附著力,結果見表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果,見表2。
從表2可以看出:對于環氧膠粘劑而言,膠層厚度為96μm時,附著力明顯大于厚度為65μm和217μm時的附著力。這種結果與剪切過程中膠粘劑厚度對剪切強度的影響相似。
4、結束語
本研究采用的651低分子聚酰胺固化E-51環氧膠粘劑體系能夠將鍍層部分拉脫,但并不能全部拉掉鍍層,因此實驗測試的結果僅是一種近似的結果,即相對于其他兩種膠粘劑,環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:粘接界面的復雜性導致斷裂完全發生在界面的幾率很小;兩鋁柱微小的偏心粘接便會導致鋁柱拉伸時較大的應力集中;以及膠粘劑的粘接強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一步的研究,而設計新的附著力測試模型、選用新型高強度膠粘劑將是今后研究的方向。
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