Surface chemistry studies in relation to adhesion

Summary The paper reviews recent surface chemistry studies, concerning aluminium adhesive joints. The work of adhesion corresponds to breaking stresses ten times those observed. This result may point to the effect of stress concentrations. Actually work of adhesion is still relevant to joint stress in so far as it effects spreading of the adhesive, and thereby a) contact area, b) contact angle at the free meniscus, c) radii of trapped air bubbles. The enthalpy of adhesion may be evaluated for cases where the work of adhesion is inaccessible (i. e. contact angle equal zero). It has been determined for a range of liquids and epoxypolymers with aluminium powder. When compared with results on the failure load of aluminium epoxy-polymer joints, it is inferred that the latter was not determined byinterfacial crack propagation in this instance, but more probably by cohesive failure. The results point to the importance of oxide film structure in determining heats of wetting.

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Zusammenfassung Es wird ein Überblick über die Grenzflächenstudien gegeben, der Aluminiumklebverbindungen betrifft. Die Adhäsionsarbeit entspricht Bruchspannungen, zehnmal größer als beobachtet. Dieses mag auf dem Effekt von Spannungskonzentrationen beruhen. Die tatsächliche Adhäsionsarbeit bleibt noch insofern bedeutsam für Festigkeit von Klebung, als sie das Spreiten des Klebstoffes beeinflußt, a) die Kontaktfläche, b) den Kontaktwinkel am freien Meniskus, c) den Radius von eingeschlossenen Luftblasen. Die Adhäsionsenthalpie kann für Fälle, in denen die Adhäsionsarbeit unzulänglich ist, ausgewertet werden (z. B. für den Kontaktwinkel 0). Sie wurde für eine Reihe von Flüssigkeiten und Epoxyharzen und Aluminiumpulver bestimmt. Verglichen mit den Ergebnissen der Bruchlast von Aluminium-Epoxyharz-Klebstellen läßt sich schließen, daß letztere nicht durch Ausbreitung des Oberflächenbruches, sondern wahrscheinlicher durch Klebfehlstellen bestimmt wird. Die Ergebnisse weisen auf die Wichtigkeit der Oxidfilmstruktur beim Bestimmen von Benetzungswärmen hin.