熱搜關(guān)鍵詞: 注塑加工怎么報(bào)價(jià) 包膠模具注塑原理 雙色模具制作 注塑模具一般用什么材料
我們前面一篇介紹了納米注塑成型技術(shù)和聚合物/金屬雜化(PMH)復(fù)合材料 的概念,后面我們就要展開試驗(yàn)以獲取深入的了解。
2 實(shí)驗(yàn)
2.1 材料
使用前,將鋁板切成 40×10×2 mm,并用 80 Grit 砂紙打磨去除氧化物。然后,將板用丙酮和乙醇清洗。聚苯硫醚 (PPS) ,在 140°C 下干燥 24 小時(shí)以除去水分。
2.2 鋁板表面處理及 PMH 的制備
電解液含有20wt%的H2SO4 和80wt%的去離子水,Al板作為陽極,石墨片作為陰極。陽極氧化在 20°C 下在不同的電壓和攪拌時(shí)間下進(jìn)行。陽極氧化后,鋁板在 60°C 的烘箱中干燥 20 分鐘。然后,將板放入預(yù)先設(shè)計(jì)的模具中(圖 1) 并進(jìn)行注射。鋁腔由鋁板填充,陽極氧化區(qū)域面向注射腔,然后,聚合物通過注射口注入注射腔。由于聚合物的高壓和良好的流動性,它會在鍵合區(qū)域注入 Al表面的孔隙中,形成PMH。模具溫度設(shè)置為 60°C,機(jī)筒溫度設(shè)置為 280°C 。注射時(shí)間為 5 秒,壓縮時(shí)間為 20 秒。
圖1
注塑模具示意圖。
2.3 表征
通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,JEOL JSM-7800F,日本)研究了鋁板表面納米結(jié)構(gòu)的形態(tài)。工作電壓為60.0 kV ,電流為100.0 mA,掃描范圍為5-90°。制備SEM樣品時(shí),采用精細(xì)研磨機(jī)(德國 Leica EM TXP)對PMH橫截面進(jìn)行精細(xì)研磨,盡量保留其原有的界面形貌,便于SEM觀察。界面的反應(yīng)通過傅里葉變換紅外光譜 (FT-IR)(PerkinElmer Spectrum 3,美國)進(jìn)行,光譜分辨率為 2 cm -1,波數(shù)區(qū)域?yàn)?/span> 400–4,000 cm -1帶 ATR 紅外光譜模具。樹脂的熱力學(xué)行為通過差示掃描量熱儀 (DSC, 204 F1 Phoenix, Germany) 表征。鋁板與PPS的結(jié)合強(qiáng)度采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)(UTM4104X,歐貝特[山東 ]檢測設(shè)備有限公司,中國)進(jìn)行測試。
3 結(jié)果與討論
3.1 鋁合金板材表面形貌
根據(jù)陽極氧化鋁的生長機(jī)制,電壓和陽極氧化持續(xù)時(shí)間對孔徑和深度起著關(guān)鍵作用。研究了電壓和時(shí)間對陽極氧化鋁表面形貌的影響。從圖2a-c可以看出,表面納米孔e隨著陽極氧化時(shí)間的增加而增加。在 15 V電壓下,陽極氧化1.5 h后孔隙呈納米級,而陽極氧化6 h后孔隙增加為微孔隙。微孔有利于制備 PMH 。隨著時(shí)間的延長,毛孔塌陷(圖 2d). 這主要是因?yàn)樵陉枠O氧化過程中,氣體會沉積在金屬表面的阻擋層上,因此會不斷產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)。然而,當(dāng)時(shí)間繼續(xù)增加時(shí),電解質(zhì)中的電子將轉(zhuǎn)移到陽極,其擊穿將導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)的一些破壞 。此外,隨著陽極氧化時(shí)間的增加,氧化層厚度增加,氧化層變脆,會降低金屬基體的強(qiáng)度。電壓對孔徑具有相同的影響。如圖 2e和f所示,增加電壓使孔隙結(jié)構(gòu)迅速坍塌。在陽極氧化過程中,隨著電壓的升高,這種能量平衡會被破壞,從而導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)的破壞。
圖 2
陽極氧化后鋁板的表面形貌。(a) 清洗后的鋁板,(b–d) 鋁板在 15 V 下陽極氧化 1.5、6 和 8 小時(shí), (e 和 f) 鋁板分別在 20 和 25 V 下陽極氧化 6 小時(shí)。
3.2 PMH的結(jié)合強(qiáng)度
采用微型注塑機(jī)制備上述制備方法制備的鋁合金基體與PMH,并通過拉伸試驗(yàn)測試其結(jié)合強(qiáng)度。圖 3a是 PMH 樣品的數(shù)碼照片和示意圖。為保證拉力測試時(shí)兩端受力均勻,在裸金屬端放置墊片(圖3b)。試驗(yàn)時(shí)不輸入花鍵的厚度、寬度、標(biāo)距,以最大力值表示抗拉強(qiáng)度。
圖 3
拉伸測試的數(shù)碼照片:(a) PMH 樣品和示意圖以及 (b) 測試夾具。
拉伸試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示??梢姼叩碾妷汉透L的陽極氧化時(shí)間有利于提高PMH的結(jié)合強(qiáng)度。拋光和清洗后,PPS 很難與鋁板結(jié)合,這種現(xiàn)象在鋁板在15 V電壓下陽極氧化1.5和4.0小時(shí)的 PMH中一直存在。隨著 15 V 陽極氧化時(shí)間的進(jìn)一步增加,PMH 的結(jié)合強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。PMH 在 15 V 電壓下陽極氧化 6 小時(shí),產(chǎn)生的最大結(jié)合強(qiáng)度為 1,543 N。然而,當(dāng)陽極氧化時(shí)間進(jìn)一步增加到 8 小時(shí)時(shí),結(jié)合強(qiáng)度下降到 810 N。根據(jù)陽極氧化理論,陽極氧化時(shí)間與孔隙深度呈正相關(guān),并且在 PMH 中作為連接樹脂的錨。陽極氧化電壓對金屬表面的孔隙結(jié)構(gòu)也起著重要作用。將電壓增加到 20 和 25 V 時(shí),孔隙塌陷,導(dǎo)致結(jié)合強(qiáng)度降低(圖 4a)。圖 4b 顯示了 PMH 的不同斷裂模式,表明了組分材料強(qiáng)度和界面結(jié)構(gòu)對 PMH 結(jié)合強(qiáng)度的影響。對于相對光滑的表面,PPS 幾乎不能粘附在鋁板上,弱的結(jié)合強(qiáng)度導(dǎo)致金屬和樹脂完全分離。對于結(jié)合強(qiáng)度高的PMH,它在PPS體或Al 板表面斷裂。適當(dāng)?shù)目捉Y(jié)構(gòu)允許 PMH 具有良好的錨固結(jié)構(gòu),并導(dǎo)致高結(jié)合強(qiáng)度。然而,過度的陽極氧化會使氧化層變厚,從而在拉伸試驗(yàn)中導(dǎo)致鋁板上的氧化層剝落。
圖 4
拉伸測試結(jié)果:(a) 粘合強(qiáng)度結(jié)果和 (b) 拉伸測試后的 PMH 樣品。
【譯自:https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ntrev-2022-0120/html 】
【本文標(biāo)簽】 納米注塑成型工藝 納米注塑模具 精密模具設(shè)計(jì)和加工 精密注塑加工 精密注塑廠家
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