23030

بهبود استحكام چسبي بين شيشه و فلز به كمك اتصال آندي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1397

1399/10/10

دكتر هادي خرمي شاد

دكتر مهدي مقيمي

مكانيك

علارقم پيشرفت¬هاي بسياري كه در زمينه بهبود و دوام استحكام اتصال بين شيشه و فلز حاصل شده است اين موضوع هنوز هم به عنوان يك چالش بزرگ پيش روي محققان مي¬باشد. در اين پژوهش با استفاده از بكارگيري هم زمان اتصال آندي و چسبي، يك روش نوين به منظور ايجاد اتصال، بين شيشه و فلز پيشنهاد شده است. شيشه بكار رفته در اين پژوهش از نوع پيركس 7740 مي¬باشد كه داراي يون قليايي در ساختارخود مي¬باشد و كاربرد وسيعي در زمينه¬هاي مختلف دارد. فويل آلومينيومي با درصد خلوص 7/99 درصد به عنوان روكش فلزي جهت متاليزه كردن سطح شيشه پيركس انتخاب شد و به كمك اتصال آندي در دماي 440 درجه سانتيگراد و ولتاژ 1000 ولت به شيشه پيركس متصل گرديد. روند اتصال آندي و فعل و انفعالاتي كه باعث ايجاد اتصال بين فويل آلومينيومي و شيشه پيركس شده است به كمك تصاوير SEM تشريح شده است. در اين تحقيق به كمك متاليزه كردن سطح شيشه و بهبود خواص سطح آن، چسبندگي لايه چسب و سطح شيشه بهبود بخشيده شد. آلياژ آلومينيوم 6061 به عنوان چسبنده فلزي انتخاب گرديد. سطح شيشه قبل از اتصال به كمك دو روش چربي زدايي و استفاده از سمباده با گريد 220 آماده¬سازي شد. زبري سطح، زاويه تماس و شكل شناختي سطح شيشه به كمك آزمون¬هاي مربوطه بررسي گرديد. براي نمونه¬هاي روكش دار و سمباده زده شده، زاويه تماس كمتر و زبري بيشتري نسبت به نمونه¬هاي ديگر حاصل گرديد. اين نمونه¬ها به دليل سختي پايين و شكل پذير بودن روكش فلزي عكس¬العمل بهتري نسبت به زبري سمباده نشان دادند و لايه ضعيف و كهنه اكسيد موجود بر روي سطح، حذف و لايه اكسيد مستحكم و جديد تشكيل شد. اين لايه اكسيد و پستي بلندي-هاي موجود بر روي سطح از عوامل بهبود چسبندگي و افزايش بارپذيري در اين نمونه¬ها بود. حدود 47 درصد بهبود استحكام برشي براي اين نمونه¬ها به دست آمد در صورتي كه در نمونه¬هاي روكش دار و چربي زدايي شده و نمونه¬هاي بدون روكش و سمباده زده شده به ترتيب 24 و 16 درصد بهبود استحكام نسبت به نمونه¬هاي بدون روكش و چربي زدايي شده حاصل شد. سطوح شكست نمونه¬ها نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه پس از متاليزه كردن سطح شيشه¬ي پيركس، واماندگي در چسبنده (شيشه) رخ داد.

1399/10/29

Improvement of the mechanical strength of metal- glass adhesive joints using anodic bonding

12/31/2021 12:00:00 AM

In this study, a novel technique was proposed for bonding between glass and metal. The combination of anodic and adhesive bonding was used to take their advantages and eliminate the disadvantages. The Pyrex glass surfaces were metallized by bonding of aluminum foil with anodic bonding process and then bonded to aluminum alloy 6061-T6 by the adhesive bonding. The microstructures of glass/Al interface by using scanning electron microscopy (SEM) were discussed. The coated and uncoated Pyrex glass surfaces were prepared using degreasing method and sandpaper with grit size of 220 and Aluminum alloy surfaces were prepared with 220 grit size of sandpaper as well. The surface parameters including the surface morphology, surface roughness and surface contact angle of the specimens before being bonded were measured to study the influence mechanism of surface treatment on the tensile properties of adhesive single lap joints. The single lap joints were fabricated to examine the shear strength of specimens. Due to ductility and low hardness of the high purity Al foil, uniform pits and nanometer-scale pores are formed on the coated glass surfaces. The lowest contact angel obtained for this specimens that showed an excellent wettability. The load bearing capacity and the shear strength in the coated specimens were higher than the uncoated specimens. After the glass surface metallization and preparing with sandpaper about 47% improvement in the shear strength was obtained while for the uncoated specimens and abrade with sandpaper and the coated surfaces and prepared with degreasing, about 16% and 24% increase in the shear strength was observed in comparison with the uncoated and degreased specimens, respectively. Finally, the fracture surfaces were investigated. The excellent adhesion at adhesive/substrate interface obtained for the coated glasses and abraded with sandpaper, in some specimens, fracture occurred in the glass.

اتصال آندي، آماده سازي سطح، اتصال چسبي، اتصال ها شيشه – فلز

Metal-glass bonding, Anodic bonding, Adhesive Bonding, Surface treatment