图1、LAMP连接是通过熔化接合点界面附近的塑料来实现的，随后利用一个简单的搭接接头在熔化的塑料上产生小气泡。

 

      为了克服上述缺点，技术人员开发了一项直接粘接金属和塑料的激光连接技术，称为激光辅助金属和塑料连接（Laser-assisted metal and Plastic, LAMP）。LAMP连接是通过熔化接合点分界面附近的塑料来实现的，随后利用一个简单的搭接接头在熔化的塑料上产生小气泡，如图1所示。塑料薄片和金属平板的表面需要用酒精来清洗，而不需要其他任何表面处理。如果塑料薄片的透明度超过60%，就可以放在上面，如图1a所示。透射的激光束被金属表面吸收，转化为热量，从金属传导来的热量将接合点附近的塑料熔化并产生气泡。要想让最上层塑料薄片表面保持清洁和冷却，需要使用保护气体。图1b中描述的流程适用于任何塑料，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）、高激光吸收率的碳纤维增强塑料（CFRP）。如果金属平板较厚，需要制作一条部分熔透的焊缝，用来加热接合点界面附近的塑料。搭接接头附近的金属分界面没有被熔化，但是金属平板上面的塑料被熔化，以产生小气泡。

 

 

图2、LAMP连接机制的原理

 

      LAMP连接可以将热塑料特别是工程塑料粘接到任何金属上。在图1的两个流程中，LAMP连接的强度特性可以通过接合点附近塑料产生的小气泡来表示，接合点必须加热到塑料的分解温度以上才可以。试举例说明激光束如何将聚对苯二甲酸乙二酯（PET）塑料粘接到美国AISI 304型不锈钢。激光辐照的区域产生了小气泡。在拉力剪切试验中，高强度的接合点显示了基础PET塑料薄片的拉伸或者基础塑料薄片的断裂。示例中的PET薄片（30毫米宽，2毫米厚）粘接到304型平板（30毫米宽，3毫米厚）的拉力剪切负荷（强度）能维持在3000N，此时基础PET被拉伸。LAMP连接技术可以应用到许多金属和塑料的组合上，金属包括各种钢、钛和铝合金等，塑料包括PET、聚酰胺（尼龙/PA）和聚碳酸酯（PC）等。重要的是，激光造成温度快速升高而产生的小气泡，其大小最好为0.5毫米或更小，因为如果气泡较小，那么LAMP接合点的强度就会较低，而如果气泡较大，那么LAMP接合点的强度也会较高。

 

图3、PET塑料薄片和304型钢平板接合点附近的扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）照片。

 

      图3显示的是PET塑料薄片和304型钢平板接合点附近的扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）照片。接合点附近的塑料熔化后用来粘接热的钢表面。通过金属表面覆盖的氧化物保护膜，就能将塑料粘接到金属上。

      图2显示了LAMP连接机制的原理。激光束可以从搭接接头的塑料面或金属面对金属进行加热，从而能熔化塑料。此外，关键之处在于产生小气泡，才能给熔化的塑料带来高压，迫使熔化的塑料因为快速热循环而粘接到金属表面上。熔化的塑料接近金属表面，进入凹面，从而产生称为锚固效应的机械力。物理上的范德瓦耳斯相互作用力以及通过氧化物保护膜而形成的化学键结能够产生强固的接合点。

 

 

LAMP连接有许多优点：

● 连接时间短；

● 容易自动控制；

● 接合点能保持长时间稳固，因为直接利用了基础塑料；

● 对金属表面的影响很小；

● 在适当条件下产生的接合点，其机械特性在取值上浮动范围很小；

● 成本和大小都没有限制，因为没有使用任何胶水、螺栓或铆钉；

● 无须看管和存放胶水及机械零件。

汽车、交通运输、电气以及电子等行业都对LAMP连接技术都非常关注。为了评估接合点的特性，已经开展了许多力学性能试验，LAMP连接还被证实可用于将不同的金属用塑料过渡层薄片连接起来。人们已经对各种各样的塑料和金属组合展开研究，其中一些组合离实际应用越来越近。用于金属和塑料组合的LAMP连接是一项崭新的技术，还面临一些技术难题。需要知道的是，接合点特性主要取决于塑料的类型和激光辐照的条件。