Comparative analysis of wetting ability of aluminum sheets with different surface roughness parameters by epoxy adhesive

• Autorzy: Domińczuk Jacek , Krawczuk Anna

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2020.2.6

Warianty tytułu

PL

Analiza porównawcza zdolności zwilżania przez klej epoksydowy blach aluminiowych o różnych parametrach chropowatości powierzchni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the analysis of the wetting ability by Epidian 5 epoxy resin with hardener Z1 of EN AW-2017A aluminum alloy sheets. The material sheets were subjected to the selected methods of processing in order to obtain different parameters of the geometric development of the surface. The energy state of the surface layer was examined on the prepared surfaces, taking the polar and non-polar free surface energy components into account. On the basis of the obtained results, wetting envelopes were determined, which represent the limit value of the surface energy components of the wetting liquid, ensuring good wetting. As part of the research, an analysis of the possibilities of achieving maximum adhesion work between a solid and a liquid in the event of changes in the contact angle was also conducted. This analysis allows one to determine how the parameters of the test adhesive deviate from the ideal, i.e. those for which the surface tension at the interface reaches the minimum value. Based on the results of the analysis, a summary was prepared, showing the ability of the adhesive to wet surfaces with different roughness parameters.

PL

W artykule przedstawiono analizę zdolności zwilżania przez klej Epidian 5 z utwardzaczem Z1 powierzchni blach ze stopu aluminium EN AW-2017A. Blachy poddano wybranym sposobom obróbki w celu uzyskania odmiennych parametrów rozwinięcia geometrycznego powierzchni. Na tak przygotowanych powierzchniach przeprowadzono badania stanu energetycznego warstwy wierzchniej z uwzględnieniem składowej polarnej i niepolarnej swobodnej energii powierzchniowej. Na podstawie otrzymanych wyników wyznaczono krzywe zwilżania, które przedstawiają graniczną wartość składowych swobodnej energii powierzchniowej cieczy zwilżającej, zapewniające uzyskanie dobrego zwilżania. W ramach badań przeprowadzono również analizę możliwości osiągnięcia maksymalnej pracy adhezji między ciałem stałym, a cieczą w przypadku zmian kąta zwilżania. Analiza ta pozwoliła na określenie na ile parametry badanego kleju odbiegają od idealnych, czyli takich, dla których napięcie powierzchniowe na granicy faz osiąga wartość minimalną. W oparciu o uzyskane wyniki analiz dokonano zestawienia obrazującego zdolność kleju do zwilżania powierzchni o różnych parametrach chropowatości.

Słowa kluczowe

EN

free surface energy; contact angle; aluminum alloy; epoxy adhesives

PL

swobodna energia powierzchniowa; kąt zwilżania; stop aluminium; kleje epoksydowe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 2
• Strony: 34--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., 1 il. kolor., wykr.

Twórcy

autor

Domińczuk Jacek

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Informatyzacji i Robotyzacji Produkcji ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Polska

autor

Krawczuk Anna

• Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Wydziału Inżynierii Produkcji, Katedra Eksploatacji Maszyn i Zarządzania Procesami Produkcyjnymi ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin, Polska

Bibliografia

• [1] Boutar Y., Naïmi S., Mezlini S., Ali M.B.S. 2016. “Effect of surface treatment on the shear strength of aluminum adhesive single-lap joints for automotive applications”. International Journal of Adhesion & Adhesives (67): 38 43. http://dx.doi.org/10.1016/j. ijadhadh.2015.12.023.
• [2] Budhe S., Ghumatkar A., Birajdar N., Banea M.D. 2015. “Effect of surface roughness using different adherend materials on the adhesive bond strength”. Applied Adhesion Science 3(20). https:// doi.org/10.1186/s40563-015-0050-4.
• [3] Domińczuk J. 2011. “Właściwości adhezyjne warstwy wierzchniej materiałów konstrukcyjnych”. Postęp Nauki i Techniki (9): 28 37.
• [4] Domińczuk J. 2012. „Wpływ stanu energetycznego warstwy wierzchniej na wytrzymałość połączenia adhezyjnego”. Postępy Nauki i Techniki (13): 30 36.
• [5] Domińczuk J., Krawczuk A. 2016. „Analiza zdolności kleju do zwilżania powierzchni o określonych właściwościach energetycznych”. Technologia i Automatyzacja Montażu (2): 60 64.
• [6] Domińczuk J., Krawczuk A., Kuczmaszewski J. 2016. “Energia powierzchniowa wybranych klejów epoksydowych”. Technologia i Automatyzacja Montażu (2): 47 52.
• [7] Ghumatkar A., Sekhar R., Sandip Budhe S. 2017. “Experimental study on different adherend surface roughness on the adhesive bond strength”. Materials Today: Proceedings 4(8): 7801 7809. https://doi.org/ 10.1016/j.matpr.2017.07.115.
• [8] Hu Y., Yuan B., Cheng F., Hu X. 2019. “NaOH etching and resin pre-coating treatments for stronger adhesive bonding between CFRP and aluminium alloy”. Composites Part B: Engineering (178): 107478. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107478.
• [9] Kłonica M., Kuczmaszewski J. 2011. „Badania porównawcze wytrzymałości na ścinanie zakładkowych połączeń klejowych po oczyszczaniu mechanicznym i ozonowaniu”. Technologia i Automatyzacja Montażu (4): 45 48.
• [10] Kłonica M., Kuczmaszewski J. 2015. „Badania porównawcze stanu energetycznego warstwy wierzchniej stopu aluminium AZ91HP po obróbce ściernej i frezowaniu”. Mechanik (8-9): 212-216. http://dx.doi. org/10.17814/mechanik.2015.8-9.372.
• [11] Krawczuk A., Domińczuk J. 2015. „Analiza możliwości wykorzystania krzywych zwilżania do optymalizacji procesów adhezyjnych”. Technologia i Automatyzacja Montażu (4): 45-49.
• [12] Leena K., Athira K.K., Bhuvaneswari S., Suraj S., Lakshmana Rao V. 2016. “Eff ect of surface pre-treatment on surface characteristics and adhesive bond strength of aluminium alloy”. International Journal of Adhesion & Adhesives (70): 265-270.
• [13] Saleema N., Sarkar D.K., Paynter R.W., Gallant D., Eskandarian M. 2012. “A simple surface treatment and characterization of AA 6061 aluminum alloy surface for adhesive bonding applications”. Applied Surface Science (261): 742 748. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.08.091.
• [14] Wu C., Chen C., He L., Yan W. 2018. “Comparison on damage tolerance of scarf and stepped-lap bonded composite joints under quasi-static loading.” Composites Part B: Engineering (155): 19-30. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.08.031.
• [15] Zain N.M., Ahmad S., Ali E.S. 2014. “Eff ect of surface treatments on the durability of green polyurethane adhesive bonded aluminium alloy”. International Journal of Adhesion & Adhesives (55): 43-55. http:// dx.doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2014.07.007.
• [16] Zimniak Z., Wróblewski R. 2018. „Wpływ aktywacji powierzchni aluminium 7075 na wytrzymałość połączenia klejowego”. Przegląd Spawalnictwa 90(2). http://dx doi org/10 26628/psv90i2 858.
• [17] Żenkiewicz M. 2007. „Analiza głównych metod badania swobodnej energii powierzchniowej materiałów polimerowych”. Polimery 52(10): 760-767.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).