環(huán)氧膠粘劑粘接工藝研究-精宏干燥箱的使用??！

0 前 言

隨著航天器電子產(chǎn)品的小型化、輕量化發(fā)展， 人們對組裝工藝提出了更高的要求。環(huán)氧膠粘劑 以其優(yōu)異的粘接性、良好的工藝性和環(huán)境適應(yīng)性等 而廣泛應(yīng)用于航天電子產(chǎn)品中。然而，環(huán)氧膠粘 劑固化條件、被粘接件的表面狀態(tài)等工藝過程因素 均會對膠接質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，研究工藝過程 因素對膠接質(zhì)量的影響可提前識別風(fēng)險，有效指導(dǎo) 膠粘劑在產(chǎn)品中的進(jìn)一步應(yīng)用。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

環(huán)氧膠A（雙組分），工業(yè)級，中藍(lán)晨光化工研究 設(shè)計院有限公司；環(huán)氧膠 B（雙組分），工業(yè)級，美國3M 公司；環(huán)氧膠 C（雙組分，銀填充環(huán)氧膠），工業(yè) 級 ，美 國 EPOXY TECHNOLOGY 公 司 ；鋼 片（45# 鋼），西安艾利特電子實業(yè)公司；松香，特級，陜西華 星實驗儀器經(jīng)銷部；固體薄膜保護(hù)劑，工業(yè)級，北京 郵電大學(xué)化學(xué)防護(hù)研究所。

1.2 試驗儀器

SP200型智能烙鐵，美國 OK公司；TIME3221型 粗糙度測定儀（Ra精度 0.001 μm），瑞士 TESA 公司； DHG9078A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備 有限公司；DEVON2213 型砂紙打磨機(jī)，南京德朔實 業(yè)有限公司；MS204S 型電子天平，上海舜宇恒平科 學(xué)儀器有限公司；CMT7204 型電子拉力試驗機(jī)，深 圳市新三思計量技術(shù)有限公司。

1.3 試驗制備

1.3.1 金屬表面處理

表面粗糙度以表面處理所用砂紙型號表示，砂 紙型號越大，打磨后的金屬表面平均粗糙度越小， 表面越光滑。打磨后檢測并記錄粗糙度數(shù)值，試驗 采用 800 目和 200 目兩種砂紙打磨樣件。經(jīng)測量， 兩種砂紙打磨后的樣件表面粗糙度分別為 0.05 μm 和0.33 μm。 表面清潔狀態(tài)分為兩種：第一種采用固體薄膜 保護(hù)劑對樣件表面進(jìn)行封閉處理，用于環(huán)氧膠 A 和環(huán)氧膠 B 的試驗樣件制備；第二種將松香涂抹在樣 件表面后，使用智能烙鐵加熱模擬實際焊接狀態(tài)， 然后簡單擦洗，用于環(huán)氧膠C的試驗樣件制備。

1.3.2 測試樣條的制備

鋼片按照 GB/T 7124—2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸加 工，制作單搭接接頭，經(jīng)過打磨、粗糙度測試、表面 處理、清潔、膠接、固化、清理、厚度測量等步驟后， 形成膠接樣件。

2 結(jié)果與討論

應(yīng)用Minitab軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，分 別以工藝因素作為自變量，拉伸剪切強(qiáng)度作為因變 量，進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。的拉伸剪切強(qiáng)度。 被粘材料的表面粗糙度對三種膠粘劑固化后 拉伸剪切強(qiáng)度也有著較為顯著的影響，在給定的兩 種粗糙度界面上，環(huán)氧膠A傾向于更為粗糙的界面， 而環(huán)氧膠B和環(huán)氧膠C在較為光滑的表面上粘接效 果更好。對于給定的兩種膠層厚度，環(huán)氧膠 A 的膠層 厚度為 0.2 mm 時固化后拉伸剪切強(qiáng)度較高；而對于環(huán)氧膠 B 則反之，選用 0.1 mm 的膠層厚度可以 獲得更好的粘接效果；對于環(huán)氧膠 C，膠層厚度并 不是顯著的影響因素。試驗給定的固化壓力、表 面清潔狀態(tài)兩種因素對固化后拉伸剪切強(qiáng)度的影 響較小。查三種膠粘劑的材料手冊，可以得到三種膠粘 劑的剪切強(qiáng)度標(biāo)稱值。按照優(yōu)化后的工藝水平開 展驗證試驗。從試驗驗證結(jié)果可以看出：對于環(huán)氧膠 A 和環(huán) 氧膠B，優(yōu)化工藝的實測值與預(yù)測值基本一致，且高 于材料手冊標(biāo)稱值，達(dá)到了提升膠接剪切強(qiáng)度的目 的，得到了較優(yōu)化的工藝因素；對于環(huán)氧膠 C，實測 值（15.59 MPa）與理論預(yù)測值（22.15 MPa）有較大的 差異，但仍遠(yuǎn)高于材料手冊標(biāo)稱值。分析原因可能 是，由于環(huán)氧膠C是環(huán)氧膠與銀顆粒的混合物，其性 質(zhì)難以用簡單的線性模型準(zhǔn)確模擬，故導(dǎo)致優(yōu)化值 與實測值出現(xiàn)較大偏差。通過對試驗結(jié)果和理論預(yù)測結(jié)果的對比和分 析，發(fā)現(xiàn)盡管在個別膠粘劑的模型準(zhǔn)確性上存在一 定的差異，但是對于工藝因素的優(yōu)化，仍認(rèn)為是合適 的。

3 結(jié) 語

（1）以航天器電子產(chǎn)品中常用的三種膠粘劑 為研究對象，采用部分析因試驗設(shè)計法研究了固 化溫度、固化時間、預(yù)固化、膠層厚度、壓力、表面 粗糙度、表面清潔狀態(tài)等工藝因素對膠粘劑拉伸 剪切強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)影響較顯著的工藝因素是 固化溫度，其他因素對不同膠粘劑有不同的影響 程度。
（2）應(yīng)用 Minitab 軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分 析，得到了工藝因素對拉伸剪切強(qiáng)度的回歸擬合 方程，可用于工藝因素對膠接強(qiáng)度影響的預(yù)測。
（3）優(yōu)化三種膠粘劑的工藝因素組合，得到該 組合下的拉伸剪切強(qiáng)度預(yù)測值，并進(jìn)行試驗驗證。 環(huán)氧膠 A 和環(huán)氧膠 B 的結(jié)果一致性較高，最終得到 三種膠粘劑的較優(yōu)工藝條件。