材料表面處理工藝對異響性能的影響

表面處理工藝(Surface treatment)對摩擦類異響(Squeaking noise)有很大的影響,通常汽車內飾材料會通過特殊的表面處理工藝來防止該類異響問題的產生。這其中一個原因,就是我們所知道的Squeak是由兩個相互接觸的材料在摩擦面內(in-plane)產生粘滑運動(Stick-slip)而導致的。

那麼,什麼樣的表面處理才能有效地防止異響問題的發生呢?我們先來看通常採用的材料表面處理技術有哪些,如下表所示:

其中,電子錶面處理技術是內飾材料通常用來防止異響的方法(當然不止只針對異響),所以接下來我們就來談談典型的電子處理技術:電暈放電、等離子處理。

在解釋這兩種處理方式之前我們需要知道一個前提,就是電暈放電是等離子處理的其中一種方式。

這種技術是上世紀50年代由一個丹麥的工程師Verner Eisby發明的,主要應用於塑料聚合物、覆蓋物、薄壁層、玻璃,甚至是金屬類等。

接下來我們需要知道,哪些參數是影響電暈處理的關鍵因素,首先是材料的表層,也就是材料最外層是決定表面處理特性的一個重要因素。以下是不同材料表層的相關特性:

其次,是材料的底層表面對錶面處理的影響,微觀特性如下圖所示:

電暈處理的基本原理就是,通過等離子放電產生的自由基破壞材料表面的聚合物鍵,使含氧基團被引入聚合物表面從而增強聚合物表面的可粘性。化學反應如下圖所示(如果你是學高分子化學的應該可以明白):

總的來說,電暈處理就是通過提高表面能來改善材料表面粘結特性的一個過程。那麼,不同材料的表面能又有所區別。這些表面能在一定程度上決定著材料表面處理工藝的效果。

另外,由於過處理會引起材料表面附著性的降低(見下圖),從而會增加粘滑運動幾率,導致異響的產生,所以根據不同材料的表面能選擇合適的處理才能起到有效地防止異響的作用。

在進行材料的表面處理後,我們應該明白一個事實就是隨著時間的推移,表面處理的保持時間也會出現衰減(如下圖),所以說表面處理對防止異響不能起到一勞永逸的作用,但對於無法更換相鄰材料的情況下,表面處理是一種不二的選擇(相比通過塗層和隔離物來隔離的辦法更持續)。絕大多數通過合適的表面處理過的材料,試驗證明即使處在不斷的摩擦試驗工況下也會持續數周到幾個月不等(等價於車輛實際運行里程3-5年或更長)。

那麼,等離子處理和電暈處理有什麼不同呢?

綜上所述,電暈處理是等離子處理的一部分。二者的主要區別在於噴流系統,等離子放電屬於介質阻擋放電,是通過絕緣介質阻擋層隔開的兩個電極之間的放電而形成。

zhihu.com/zhi/people/92 (二維碼自動識別)


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