润湿剂

研究背景新能源汽车的推广和应用对汽车轻量化设计提出了更高的要求，车身轻量化研究也成为研究热点。采用铝合金等轻质材料是实现汽车轻量化的有效途径。胶接技术由于其均匀的载荷分布，在汽车、高铁、飞机等先进结构的连接中得到了广泛的应用。激光表面处理技术是一种非接触、环境友好型的表面处理技术，在工业产品中具有广阔的应用前景。激光在基体表面形成微纳表面形貌，增大了界面的粗糙度，增强了胶粘剂与基体表面之间的结合强度。此外，表面污染物的去除和新的表面氧化层的形成，有助于改善激光烧蚀表面的润湿性，提高胶粘剂在基体表面的结合强度。尽管现阶段针对粘接力学性能开展了大量的研究，但在性能提升机制方面仍存在不足。本文通过改变激光能量密度，界面形貌以及激光重叠率，系统地分析了激光表面处理工艺参数对铝-铝粘接接头剪切强度的影响。通过激光参数优化，有效地提高了铝-铝粘接接头的剪切强度。图1激光表面处理工艺示意图实验方法与仪器接触角分析仪是一种应用广泛的润湿性测量方法，该方法是通过水滴在不同表面上的形状对表面润湿性能进行分析。本文采用德国KRÜ SS接触角测量仪DSA25测定样品表面润湿性。结果与讨论激光能量密度处理对润湿性的影响不同激光能量密度处理的粘接表面的接触角结果如图2所示。随着激光能量增加，界面接触角随之增大。这是因为激光加工的横纹微结构对水滴的支撑以及水滴自身的表面张力造成的，可以通过“荷叶效应”进行解释。激光处理表面疏水角度与粘接棒材的剪切强度具有一致性，这可能是棒材在轴向预紧力作用下，粘接剂进入到激光处理表面的微槽中，表面微结构提供的水接触角越大表明激光处理的沟槽深度和宽度越大，进而提高了界面的剪切强度。 图2 激光能量密度对粘接接头浸润性的影响。界面形貌对润湿性的影响不同形状激光处理表面沟槽形貌的疏水结果如图4所示。由于液滴沿着沟槽方向的浸润性以及视角的不同，使得沟槽角度从0，45°增加到90°，界面的接触角值从159.3°下降到128.8°。此外，45°+135°和0°+90°界面的接触角值接近，分别为160.1°和160.6°。这可能是交叉加工表面微结构的凸起导致的。在45°+135°和0°+90°加工的表面相当于微结构发生了转动，对界面的疏水性能影响较小。 图3. 典型的激光处理表面沟槽加工路径示意图：(a) 0°；(b) 45° (c) 90°；(d) 45°+135° (e) 0°+90° 图4 五种沟槽形状表面的润湿性。重叠率对润湿性的影响不同激光重叠率下，粘接接头界面粘接区域的润湿性如图20所示。随着激光重叠率Ψ的降低，界面的CA值随之增加。当重叠率Ψ为0时，重叠率的进一步降低对界面CA值影响较小。通过前文的研究可知，激光处理界面具有“荷叶效应”，是通过界面微结构与水滴之间的表面张力使得界面具有疏水性能。并且轴向载荷使得粘接剂进入到激光加工界面的沟槽中，界面的润湿性能表征了界面的剪切强度。 图5 不同重叠率下，粘接接头界面的润湿性。小结针对薄板拉伸剪切过程中的面外弯曲，本研究开发了粘接接头剪切强度的测试夹具。通过改变激光能量密度、界面形貌以及激光重叠率，探究了激光表面处理工艺对铝-铝粘接接头剪切强度的影响机制。最终可以发现粘接接头的剪切强度是受界面粗糙度和表面润湿性的共同作用的。参考文献[1]于贵申,陈鑫等.激光表面处理对铝-铝粘接接头剪切强度的影响[J/OL].吉林大学学报(工学版):1-16[2024-05-22].https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231227.

方法介绍弯月面法是一种基于弯月面接触角测量纤维润湿性的光学方法，弯月面的接触角是由垂直浸入纤维上的毛细力而产生的。纤维接触角与哪些问题有关？许多工艺和产品都涉及纤维和液体之间的作用。通常，润湿性扮演着重要的作用。例如，在开发护发产品时，了解洗发后头发的润湿行为是研发配方过程中至关重要的一环。在复合材料中，纤维与聚合物基体相容性也可以通过润湿性来表征。除此之外，接触角对于纺织品的制造和护理也很重要。弯月面法是什么原理？采用弯月面法测量纤维时，需将附着在支架上的纤维样品垂直浸入液体中。纤维上形成的弯月面在三相点形成接触角，通过该接触角可表征纤维和液体间的润湿性。相机将全程记录浸入的过程，并且通过视频图像进行轮廓分析以测定接触角。在浸入的纤维处形成弯月面，轮廓分析以测定接触角KRÜ SS设计的纤维支架与任何液滴形状分析仪的针头滴定系统都兼容，由于是直接连接到针头，因此不需要更换整个滴定装置。如果滴定装置可通过软件进行高度调节，则在纤维浸入和拉出的过程中也可以动态测量接触角，以测定前进角和后退角。纤维接触角既然可由张力仪测量，为什么还需要有新的纤维测量方法？事实上，采用张力仪的Wilhelmy方法测量基于润湿力的纤维接触角通常是标准做法。弯月面法不会取代Wilhelmy法测纤维的接触角，但这种方法对光学接触角测量仪的用户来说是一个很好的补充，他们可以使用该模块来扩大他们的样品的测量范围，而无需采用另一台仪器，投资也很少。除此之外，采用这种新的方法的优势在于：与Wilhelmy方法不同，这种测量方法在测量时不要输入纤维直径和液体的表面张力，因为接触角是直接通过光学法测量的，这也减少了测量前的准备工作，避免了这两个容易出现测量误差的参数造成测试不准确的可能性。在什么情况下应该用张力仪测量纤维接触角？弯月面法不适用于润湿性差的样品，即接触角大于90°的样品，比如防水纺织品。在这种情况下，没有毛细管粘附，而是毛细管凹陷，即弯液面反转，三相点低于水平面。在这种情况下，光学测量很难实现。另一个极端情况是测量特别小的接触角，因为通过图像分析无法精确测定到三相点。而对于张力仪的Wilhelmy方法来说，润湿性的好坏对样品的测量不会产生影响。

在电镀工艺中，表面活性剂在镀液中起到润湿零部件的作用，获得光滑的表面。然而，过量的表面活性剂也会导致电镀液产生不必要的气泡。因此在电镀工艺中，表面活性剂含量是一个非常重要的工艺参数，监测表面活性剂浓度对于提高工艺可靠性和质量控制至关重要，一般通过测量电镀液动态表面张力来获得。德国析塔SITA全自动动态及静态表面张力仪测出电镀液表面张力仪，为后续添加表面活性剂浓度提供保证。2021年12月15号，德国析塔SITA将举办在线研讨会，介绍电镀工艺中优化控制的润湿剂的方法，以及德国析塔SITA表面张力仪在电解质测量的实际应用。在研讨会上，来自德国析塔SITA公司的应用专家André Lohse and Tilo Zachmann将介绍以下几个方面内容：1.什么是动态表面张力，如何测量2.介绍德国析塔SITA全自动动态表面张力仪3.德国析塔SITA表面张力仪在电镀工艺和半导体工艺的应用4.实验示范：如何处理样品，如何在最初测试中确定参数，测量结果解释说明发邮件到【marketing@hjunkel.com】，邮件主题写【12月15号网络研讨会】进行登记，我们将在研讨会结束后给您发送资料和视频。马上点击了解更多关于德国析塔SITA全自动动态及静态表面张力仪的产品信息和技术应用。翁开尔是德国析塔SITA中国独家代理，负责析塔SITA系列产品如表面清洁度仪，动态表面张力仪，泡沫仪等在中国的销售、技术支持，马上致电联系佛山翁开尔公司。