表面處理對汽車異種材料膠粘性能的影響

汽車輕量化不僅能提高汽車動力性，降低燃油消耗和排放，而且能有效提高汽車車身剛度和耐撞性。為實現(xiàn)汽車輕量化，越來越多的鋁合金材料、復(fù)合材料等先進輕質(zhì)材料被應(yīng)用在汽車上。傳統(tǒng)的熔焊連接很難實現(xiàn)不同材料的連接，而機械連接需要使用緊固件，這將導致整車質(zhì)量的增加。因而，膠結(jié)成為了較為理想的連接方式。但是，在材料制造過程中，尤其是金屬材料制造過程中，可能會在材料表面產(chǎn)生油污、塵污和氧化層等污染物，使材料膠粘剛度下降甚至無法連接。因而，需要對材料進行表面處理。介紹了各種表面處理方法。

常見的材料表面處理方法包括機械處理、蝕刻處理、陽極氧化處理、化學試劑清洗和物理處理5種。通過試驗對不同表面處理方法進行分析。選擇7003-T5鋁合金和玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為基材，制造相應(yīng)的板件。對制造的鋁合金板件進行不同表面處理處理，并測量處理前鋁合金板件和處理后鋁合金板件表面的水接觸角和粗糙度。利用Terocore 16005膠粘劑將鋁合金板件與玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料板件膠粘，并對膠粘后的試驗件進行剪切性能測試。剪切性能測試按照美國材料與試驗協(xié)會制定的ASTM D5868標準。試驗結(jié)果顯示：①進行表面處理前，鋁合金板件的水接觸角為82.9°，5種表面處理方法處理后鋁合金板件的水接觸角分別為114.7°、112.1°、98.0°、94.5°和64.5°；②進行表面處理前，鋁合金板件的粗糙度為0.43μm，5種表面處理方法處理后鋁合金板件的粗糙度分別為0.79、0.36、0.65、0.44、0.34μm；③進行表面處理前，鋁合金板件與玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料板件膠粘所形成試件的剪切強度為2.9MPa，5種表面處理方法處理后的剪切強度為 4.1、4.3、4.2、4.9、4.5MPa?？梢钥闯?，進行表面處理后，膠粘連接性能得到了提高，不同表面處理方法對膠粘性能的改善大致相同。

Saida Khan et al. SAE 2016-01-0516.

編譯：張振偉