圖1、LAMP連接是通過熔化接合點界麵附近的塑料來實現的，隨後利用一個簡單的搭接接頭在熔化的塑料上產生小氣泡。

 

      為了克服上述缺點，技術人員開發了一項直接粘接金屬和塑料的激光連接技術，稱為激光輔助金屬和塑料連接（Laser-assisted metal and Plastic, LAMP）。LAMP連接是通過熔化接合點分界麵附近的塑料來實現的，隨後利用一個簡單的搭接接頭在熔化的塑料上產生小氣泡，如圖1所示。塑料薄片和金屬平板的表麵需要用酒精來清洗，而不需要其他任何表麵處理。如果塑料薄片的透明度超過60%，就可以放在上麵，如圖1a所示。透射的激光束被金屬表麵吸收，轉化為熱量，從金屬傳導來的熱量將接合點附近的塑料熔化並產生氣泡。要想讓最上層塑料薄片表麵保持清潔和冷卻，需要使用保護氣體。圖1b中描述的流程適用於任何塑料，如玻璃纖維增強塑料（GFRP）、高激光吸收率的碳纖維增強塑料（CFRP）。如果金屬平板較厚，需要製作一條部分熔透的焊縫，用來加熱接合點界麵附近的塑料。搭接接頭附近的金屬分界麵沒有被熔化，但是金屬平板上麵的塑料被熔化，以產生小氣泡。

 

 

圖2、LAMP連接機製的原理

 

      LAMP連接可以將熱塑料特別是工程塑料粘接到任何金屬上。在圖1的兩個流程中，LAMP連接的強度特性可以通過接合點附近塑料產生的小氣泡來表示，接合點必須加熱到塑料的分解溫度以上才可以。試舉例說明激光束如何將聚對苯二甲酸乙二酯（PET）塑料粘接到美國AISI 304型不鏽鋼。激光輻照的區域產生了小氣泡。在拉力剪切試驗中，高強度的接合點顯示了基礎PET塑料薄片的拉伸或者基礎塑料薄片的斷裂。示例中的PET薄片（30毫米寬，2毫米厚）粘接到304型平板（30毫米寬，3毫米厚）的拉力剪切負荷（強度）能維持在3000N，此時基礎PET被拉伸。LAMP連接技術可以應用到許多金屬和塑料的組合上，金屬包括各種鋼、鈦和鋁合金等，塑料包括PET、聚酰胺（尼龍/PA）和聚碳酸酯（PC）等。重要的是，激光造成溫度快速升高而產生的小氣泡，其大小最好為0.5毫米或更小，因為如果氣泡較小，那麽LAMP接合點的強度就會較低，而如果氣泡較大，那麽LAMP接合點的強度也會較高。

 

圖3、PET塑料薄片和304型鋼平板接合點附近的掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）照片。

 

      圖3顯示的是PET塑料薄片和304型鋼平板接合點附近的掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）照片。接合點附近的塑料熔化後用來粘接熱的鋼表麵。通過金屬表麵覆蓋的氧化物保護膜，就能將塑料粘接到金屬上。

      圖2顯示了LAMP連接機製的原理。激光束可以從搭接接頭的塑料麵或金屬麵對金屬進行加熱，從而能熔化塑料。此外，關鍵之處在於產生小氣泡，才能給熔化的塑料帶來高壓，迫使熔化的塑料因為快速熱循環而粘接到金屬表麵上。熔化的塑料接近金屬表麵，進入凹麵，從而產生稱為錨固效應的機械力。物理上的範德瓦耳斯相互作用力以及通過氧化物保護膜而形成的化學鍵結能夠產生強固的接合點。

 

 

LAMP連接有許多優點：

● 連接時間短；

● 容易自動控製；

● 接合點能保持長時間穩固，因為直接利用了基礎塑料；

● 對金屬表麵的影響很小；

● 在適當條件下產生的接合點，其機械特性在取值上浮動範圍很小；

● 成本和大小都沒有限製，因為沒有使用任何膠水、螺栓或鉚釘；

● 無須看管和存放膠水及機械零件。

汽車、交通運輸、電氣以及電子等行業都對LAMP連接技術都非常關注。為了評估接合點的特性，已經開展了許多力學性能試驗，LAMP連接還被證實可用於將不同的金屬用塑料過渡層薄片連接起來。人們已經對各種各樣的塑料和金屬組合展開研究，其中一些組合離實際應用越來越近。用於金屬和塑料組合的LAMP連接是一項嶄新的技術，還麵臨一些技術難題。需要知道的是，接合點特性主要取決於塑料的類型和激光輻照的條件。