Что такое адгезия

При работе в металлургических отраслях, автомобиле- и кораблестроении важный этап — нанесение защитных красок и смесей. Необходимо учитывать, что каждый из металлов обладает способностью к адгезии, обусловленной его физическими свойствами. И этот параметр стабилен, поскольку взаимодействие материалов происходит на молекулярном уровне.

Виды адгезии

Основные два варианта сцепления материалов — пластичная и жёсткая фиксация. В зависимости от производственных задач используются несколько видов адгезии:

Основные термины

Когезия «отвечает» за взаимное притяжение молекул. Это свойство невозможно просто подкорректировать по желанию — оно зависит от структуры молекулы. С этой характеристикой коррелируют прочность тел и их противодействие внешнему воздействию. Когезия учитывает внутреннюю связь молекул материала конкретного субъекта (детали).

С практической точки зрения: адгезия относится к скреплению разнотипных материалов, когезия — к соединению однородных структур.

Аутогезия — это процесс слипания поверхностей одинакового происхождения. Если технологический процесс связан с созданием многослойного покрытия, взаимодействие всё равно будет происходить между основной обрабатываемой поверхностью и ближайшей прослойкой.

Отрыв — возможны два типа: 1. Адгезионный — отслаивание плёнки от основного материала. 2. Когезионный — разрушение непосредственно по склеиваемому материалу или клеевой поверхности.

Адгезионная прочность — это усилие, которое потребуется, чтобы разрушить соединение, полученное при адгезии. Этот показатель зависит от характеристик контактирующих материалов и размера площади соприкосновения.

Адгезив — контактное вещество, которое соединяет (склеивает) материалы путём сцепления субстратов.

Усиление адгезии

Слабую и сильную адгезию можно объяснить на примере бутерброда. Масло, намазанное на хлеб, держится прочно. А вот сыр — непременно упадёт. Следовательно, в первом случае сильная, а во втором — слабая адгезия. От чего зависит надёжность сцепления:

• структура материалов;
• площадь соприкосновения;
• характеристики поверхности.

Чтобы повысить надёжность адгезии, нужно изменить свойства обрабатываемых элементов. Стандартный набор процессов усиления адгезии на производстве:

• Лазерная или пескоструйная очистка.
• Химическая обработка, включая обезжиривание.
• Шлифовка, в результате которой возникают дополнительные точки соприкосновения.
• Нанесение грунтового состава или шпатлёвки.
• Добавление пластификаторов.
• Смачивание поверхности водой.

Значительно реже требуется выполнить противоположную задачу: уменьшить адгезию. Самый простой способ — нанести на поверхность масляную плёнку. Адгезия уменьшается, если не очистить соприкасающиеся элементы от пыли и грязи.

Можно использовать более профессиональный вариант — обработка специальным средством. Стоимость его демократична, эффект значителен. В зависимости от характера материала и производственных условий допустим ещё один способ — предварительно высушить обрабатываемую поверхность, изменяя её агрегатное состояние.

Анализ процесса адгезии и тестирование качества

Надёжность соединения твёрдой поверхности и лакокрасочного покрытия — результат взаимодействия на межмолекулярном уровне. Процесс зависит и от валентности каждого из соединяемых материалов. Эти характеристики определяют величину адгезии, в металлургии и машиностроении обеспечивают защитное свойство нанесённого покрытия.

Проанализировать адгезию можно несколькими способами:

• количественный метод отслаивания;
• решётчатый надрез;
• параллельный надрез.

Задача анализа — определить прочность сцепления материалов, предотвращение коррозии. Тестирование уже использующихся способов позволяет создавать адгезивы с учётом возникновения новых материалов. В первую очередь это относится к строительным и отделочным составам. Производственные процессы требуют обеспечить адгезию различных веществ:

• лаки;
• краски;
• ЦПС;
• цемент;
• клей.

От уровня адгезии зависит и качество гидроизоляции всех строительных конструкций — от кровли до трубопровода. Тестирование адгезии — термин, требующий уточнения. Он используется не в отношении самого физического явления, а для определения качества покрасочных работ. Его задача — определить, будет ли лакокрасочное покрытие надёжно держаться на данной поверхности в реальных эксплуатационных условиях.

Способы измерения

Измеряется адгезия в МегаПаскалях. Если в характеристике значится 5 МПа, то это означает усилие 50 килограммов на 1 квадратный сантиметр.

Способы измерения:

• с помощью ультразвука;
• посредством электромагнитных волн;
• косвенными методами (наклоном поверхности или надрезом).

Для оценки адгезии наночастиц используется моделирование и сопоставление с силой трения. Технологические процессы с лакокрасочными материалами регламентируются в соответствии с ИСО 2409 и ГОСТ 15140-78.

От чего зависит качество адгезии

Адгезивы, используемые для соединения элементов в строительстве — клеи на основе природных компонентов от крахмала до водорослей. Они являются экологически чистыми веществами, но при этом подвержены воздействию грибков, бактерий и плесени.