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电极片等离子体表面处理提升其粘接性能

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-11-07
电极片一般是铍青铜材质,铍青铜具有很高的硬度、弹性模量、疲劳强度和耐磨性,还具有良好的耐腐蚀、导热性、导电性,受冲击不产生火花等特点。在换能器结构中,电极片放置在压电陶瓷与压电陶瓷之间或压电陶瓷与金属之间,起到引出电极的作用,并且电极片是通过环氧胶水与压电陶瓷、金属件连接,因此电极片表面处理的好坏直接影响换能器的粘接性能。由于铍青铜电极片的表面极易氧化,亲水性较差,暴露在空气中会在表面形成一层氧化物薄膜,因此环氧胶粘剂与电极片表面结合质量差是电极片材料应用中非常突出的问题。当前提高电极片粘接性能的常用方法有机械打磨或喷砂、化学处理等,其中机械打磨或喷砂会使电极片变形和造成二次污染。等离子体处理电极片能有效改善电极片和金属基之间的粘接强度,并且环保、节能,适合工业化应用。
等离子体表面处理
等离子体表面处理

等离子体被称为物质的“第四态”,含有大量正电荷、负电荷等活性离子。等离子体处理是一种优秀的表面改性方法,广泛应用于各种材料的表面改性。其通过含有带电的正离子和负离子气体喷射被粘接面,其能量可以通过辐射、中性粒子流和离子流的碰撞作用于被粘接面,从而产生自由基或材料表面发生化学反应,同时,被粘接表面会发生刻蚀、聚合、交联等物理和化学变化。等离子体改性只对材料表面(通常从几纳米到几百纳米)进行改性,并不影响材料本身的基本性能。

浸润性是表示液体在固体表面上铺展的程度。胶粘剂与被粘物具有良好的浸润的情况下,才能真正接触,并为他们产生的物理化学粘接创造条件。通常通过液体在固体表面的接触角来衡量浸润的程度;当表面接触角为0°时,表面处于完全浸润状态;表面接触角在0°~90°之间,则为部分浸润状态;表面接触角大于90°,则为不浸润状态;表面接触角为180°时,为绝对不浸润状态。根据这一理论,改善被粘物表面的浸润状态可以有利于粘接强度的提高,单良好的浸润性,只是达到粘接效果的必要条件。

采用Ar和O2等离子体对电极片表面进行活化处理观察等离子处理前后水滴角对比。

表面浸润性

表面浸润性通常以表面水滴接触角来确定。图1为未作处理的电极片接触角测试图片,其接触角为94.8°,水滴呈近似圆球装,很容易从表面滑落,为不浸润状态。图2为等离子体处理120秒后电极片接触角的图片,其接触角为17.7°,水滴在电极片表面呈铺展状。分析出电极片经过等离子体处理后接触角变小,水滴的浸润明显提高。
等离子处理前接触角
图一 等离子处理前接触角
等离子处理后接触角

图二 等离子处理后接触角
 
等离子体表面处理后电极片的浸润性明显提高,水接触角由94.8°降低到17.7°。经过等离子体处理的电极片表面活性增加显著,更有利于粘接。等离子体处理具有不受限于被处理基片的材质、可实现复杂结构的精确控制清洗、 绿色环保等优点。
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