[发明专利]一种测量薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体结合强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体结合强度的方法。

背景技术

薄膜铝钢复合板制备，要求铝膜与钢基体之间具有足够的界面结合强度。铝膜与钢基体之间结合强度的数值大小，是评价膜基结合质量的最重要指标，是保证薄膜铝钢复合板满足后续包括焊接在内加工、使用的前提条件。准确评价和表征铝膜与钢基体之间的界面结合强度，是建立薄膜铝钢复合板质量评价体系的最关键一环，测量铝膜钢复合板铝膜和基体结合强度，是需要解决的问题。

薄膜与基体间的结合强度测试，从评价的结果的角度可分为两大类：(1)定性的方法有偏心车削法、弯折法、杯突法、网格法、热震(循环)法、凿击法、喷砂法和超声波法等。这些方法普遍都以经验判断、相对比较为依据，试验结果一般难以给出具体的参量数值，只能定性的评价好坏；(2)定量测定结合强度的方法有划痕法、断裂力学法、压痕法、激光剥离法等。划痕法是在试样表面划过，以测得造成膜破坏最小实验力，该方法至少存在以下问题：很多非界面因素影响最小实验力、膜失效形式有多种，测得临界值与结合强度计算公式由静力学导出，存在一定不合理性，因此，使用该方法不足够严密；断裂力学法(弯曲法)有三点弯曲和四点弯曲两种，该方法制备试样比较困难，需要考虑试样的尺寸以及胶合等因素；压痕法使用压头压入膜层，测得膜层开始剥落的临界载荷，并结合根据施压后压坑周围的信息评价结合强度，该方法在膜基协调变形，不易破坏时，难以测得临界载荷，且影响非界面因素较多；激光剥离法使用激光探头扫描薄膜表面，并在基体背部探测波形，该实验属非破坏性试验，实验设备昂贵，操作过程复杂。

将薄膜和辅助材料连接在一起，对复合材料和辅助材料施加力的作用，使薄膜与基体分离，从而测得薄膜和基体结合强度，是一种可行的办法，但这种方法要求薄膜和辅助材料结合强度要大于薄膜与基体结合强度，同时，薄膜和辅助材料结合不能影响薄膜以及薄膜和基体的结合。目前，胶粘剂剪切强度大多在40MPa以下，少数超过50MPa，后者在使用时，需要严格按照配比配制，涂胶后，在多个温度下固化，每个固化温度都需要保温数个小时，且胶粘剂普遍具有不同程度的毒性，满足不了环保要求。

发明内容

本发明目的是为了解决现有方法对薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体结合强度难以直接、准确测量，而提供一种测量薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体结合强度的方法。

本发明的一种测量薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体结合强度的方法是按照以下步骤进行的：一、将薄膜铝钢复合板和铝合金的待焊面进行打磨、抛光，然后清洗薄膜铝钢复合板、铝合金的待焊面和锌铝钎料待用；二、将步骤一得到的薄膜铝钢复合板和铝合金，通过锌铝钎料进行单面搭接，准备焊接；三、焊接：将步骤二搭接后的薄膜铝钢复合板、锌铝钎料、铝合金，加热至50℃～550℃，然后将超声头放置于铝合金表面，进行超声处理0.5～20s，超声施加完毕，超声头不收起，继续用超声头施加垂直于铝合金表面的压力10～50N，持续1～60min，然后停止加热，冷却至室温，即得焊接件；四、将步骤三得到的焊接件薄膜铝钢复合板未焊接部分的铝膜划破，然后另取一薄膜铝钢复合板与焊接件的薄膜铝钢复合板未焊接部分对称粘贴，并在步骤三得到的焊接件的铝合金未焊接一侧粘贴另一铝合金，得试件待用；五、将步骤四中得到的试件，在电子万能试验机上，进行拉剪试验，即可测到铝膜和钢基体结合强度；其中，步骤一中薄膜铝钢复合板由铝膜和钢基体复合而成，薄膜铝钢复合板待焊面为铝膜一侧；步骤四中对称粘贴是指另取一薄膜铝钢复合板的铝膜与焊接件薄膜铝钢复合板未焊接部分的铝膜相连接。

本发明有益效果如下：

1、本发明铝合金和铝膜结合强度大于铝膜和钢基体结合强度，能够直接测得薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体的结合强度，无需进行公式换算，且本发明的方法操作简单，无需昂贵的设备；

2、钎焊温度区间内，铝膜与铝膜或铝膜与钢基体没有变化，不会影响铝膜和钢基体的结合；

3、本发明中的铝膜，锌铝钎料层很薄，没有与铝合金和铝膜发生反应；铝膜与铝膜或铝膜与钢基体界面结构得以完整保留，在钎焊过程，不会影响铝膜和钢基体的结合；

4、与使用胶粘剂相比，本发明不需要耗费大量时间固化、无毒害作用，本发明的方法在薄膜铝钢复合板生产用途中是有效可行的。

5、本发明在非真空条件下，施加超声作用，使用锌铝钎料，将铝合金和薄膜铝钢复合板的铝膜进行焊接，本发明钎焊温度低，在50～550℃即可完成钎焊过程。

附图说明