铝合金广泛应用于航空航天、新能源汽车等领域，轻量化趋势下其高效高质量连接成为关键难题。粘接技术优势显著，但铝合金表面易形成致密氧化膜，需预处理提升粘接性能。传统酸碱预处理存在污染、低效等问题，中性盐溶液环保经济，是理想替代方案。下文，光子湾科技将详解以 NaCl 和 NaNO₃为介质，研究电化学毛化中溶液与电流参数对表面粗糙度及粘接性能的影响，为铝合金高效粘接提供技术支撑。

一、实验方法与表征手段

实验选用6082-T6铝合金，表面经不同电流（1A、5A、10A）在10% NaCl或NaNO₃溶液中处理60秒。粘接采用Loctite EA9497环氧胶粘剂，固化后进行单搭接拉伸测试。表面形貌通过扫描电子显微镜（SEM）观察，化学成分通过X射线光电子能谱（XPS）分析，表面粗糙度采用光学轮廓仪进行定量测量，重点评估算术平均偏差（Sa）、最大峰高（Sp）等参数。拉伸试验在Instron 3380力学试验机上进行，结合离散元法（DEM）模拟裂纹扩展行为。

二、电化学腐蚀行为分析

电化学毛化处理原理图

电化学测试表明，铝合金在NaCl溶液中腐蚀电位更低、阻抗更小，腐蚀速率显著高于NaNO₃溶液。氯离子（Cl⁻）能加速表面初始氧化膜的破坏，促进新氧化层的生成；而硝酸根离子（NO₃⁻）则易促使表面形成较厚但疏松的腐蚀产物层，不利于粘接。

三、表面形貌与粗糙度演变

 不同光学轮廓仪检测参数的表面粗糙度

光学轮廓仪测量结果显示，表面粗糙度（Sa）随电流增大呈先升后降趋势。在5A电流下，NaCl处理表面Sa达4.342 μm，粗糙度最高；NaNO₃处理表面为3.842 μm。高电流（10A）下表面趋于平整，粗糙度下降。NaCl处理表面形成明显峰谷结构，有利于胶粘剂渗透与机械互锁；NaNO₃处理表面则伴有黑色腐蚀层，结构疏松。

四、粘接性能与失效机制

拉伸结果表明，NaCl处理接头的剪切强度显著提升，5A时达8.63 MPa，较未处理试样提升107.4%。NaNO₃处理接头强度反而下降，归因于腐蚀层与基体结合弱，易在界面处脱落。失效模式分析显示，未处理及NaNO₃处理接头均为界面失效；NaCl处理（尤其5A）接头则呈现混合失效，胶粘剂残留于铝合金表面，表明界面结合增强。

五、离散元模拟与断裂模型

 DEM模型及表面粗糙度构建

基于DEM的模拟再现了在 5 A 电流、NaCl 溶液这一参数下接头的拉伸裂纹扩展过程。结果表明，表面粗糙度促使应力在胶层内部分散传递，裂纹路径曲折，延缓扩展，最终形成混合失效。模拟结果与实验断裂形貌一致，验证了表面粗糙度通过机械互锁效应提升粘接强度的机理。

六、结论

NaNO₃溶液处理易在铝合金表面形成疏松腐蚀层，降低粘接强度；

NaCl溶液能有效去除氧化膜并形成致密粗糙新表面，显著增强粘接性能；

5A电流为最佳处理参数，此时表面粗糙度最高，粘接强度提升一倍以上；

表面微观起伏结构通过机械互锁促使失效模式由界面失效转向混合失效，提升接头承载能力。

综上，本研究明确了表面粗糙度在铝合金电化学毛化处理中的重要作用，尤其是在NaCl溶液与5A电流协同作用下，铝合金表面形成的微观起伏结构显著提升了机械互锁效应，从而使显著增强粘接性能。有效解决了传统预处理技术的污染与低效问题，为铝合金在航空航天、汽车制造等领域的高性能粘接提供了新途径。

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