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面处理与胶接(一)表面待性的影响1、清洁度:金属表面吸附看一慝聚強度低的表面能低的污染层和丸化膜,这将降低胶接强度。一般地,金煤表面干净时,接触很小甚至为零。材料处理后接触随时间而变化>在空气中易受坏境,气氛的污染,接触角升高,约5H后接触角趋于稳定。表面处理前后的接触角和胶接强度金属处理方法接触角(度)剪切强度Mpa铝未处理脱脂H^SOi/Na^CnOiH^VNMoO卄高温烘676707817.219.336.325.5不镌钢未处理脱脂H^SOi/Na^CnOi50-75671036.644.349.7钛未处理脱脂H&h/NMrO50-7561-71109.522.443.22、粗糙度被钻材料表面用纱布打房或喷砂处理•适当地将表面根化均能提奇胶接強度。糙化过程去除原先存在的表面层。形成新的表面层(净化),而且喷砂表面比抛光表面有史大的实际胶接面积,表面太粗糙反而会降低胶接強度•因为过于粗糙的表面不能将胶粘剂良好侵润,凹处易钱面空气对胶接不利。胶粘剂重量比因化条件(°C/H)Tpa喷砂抛光环氧聚战胺70/3074/165&327.860/4074/1657.734.650/50/74/1659.038.2环丸-DTA100/1060/9685.061.93、表面化学结构表面的化学组成与结构对被拈材料的胶接性能、耐久性能*热老化性能等都有重要影响•而表面结构对胶接性能的影响往往是通过改变表面层的聚强度、厚度、孔隙度♦活性和表面能来实现。用貉酸酸蚀铝表面后•将铝试样侵泡在609C蒸馆水中清洗•很容易在表面生成以AL心・3£0为主的血化铝水合物•其聚強度较低•厚度>104•使接头出现破坏,强度大大降低,并且能在铝试片表面观察到单晶或粉末状图谱以及虹色干涉现象。在热自来水中清洗时•填充效率很低•水合物生成较少,其表面看不到虹色或单晶图谱•胶接強度较高。因此•要得到高剥离强度•铝表面氣化物应该是尢水的。珞酸蚀后清洗条件Mpa破坏类型电子衍射法外观自来水60°C20.6聚无图谱无色90°C20.0聚无图谱无色蒸馆水60QC6.4粘附单晶图诰虹色90°C5.8粘附粉末状图语虹色(二)表面处理方法1、溶剂碱液和超声波脱脂法:溶剂脱脂法:常用擦洗法即用尢油棉花(脱脂棉)沾溶剂如丙酮・汽油、甲苯等直接擦洗被粘材料表面。碱液脱脂法:采用热碱液中处理油污表面•如30-55%璘酸纳(NMP2O7)、10-50%NaOH、10-6%Na2C03或30-85%的喊性硅酸盐。隔0H虽是强碱•由于其润湿性能并不太好,又不易涕洗干净•其效果不如碱性«1酸盐;碱性硅酸盐由Si02和Na20混合。比例为1:2时清洁效果最好:比例为1:1时,适用于铝材的清洁。超声波脱脂法:一般部件放在功率为20瓦/cni2的超声波中处理20-60秒即可得到足够清洁表五。2、机械加工:打磨和喷砂砂纸打磨扌柔作简便>但均匀性较差•难以得到相同的重复效果。喷砂法能迅速简便的清除表面的污物>并产生不同粗糙度的表面。3・化学腐蚀法:被粘材料经上述处理后须放在酸液或碱液中进行化学腐蚀处理。这可逬一步除去表面上的残留污物•并使表面生成具有良好聚強度的活化或钝化氣化层,(严格控制水的纯度)。4、涂底胶法:在处理好的表面上•先涂一层很薄的底胶•以改进胶接性能。5、等离子体法用等离子体法处理PE、聚丙烯、欢四氣乙烯等难粘材料的胶接强度大大提高•这是因为表面处理后接触角降低,极限表面力増加,因而改逬胶粘剂对其伎润和钻附力。材料胶接强度(Mpa)材料胶接強度未处理处理后未处理处理后高压PE2.222.0聚酯B4.3&3低压PE2.510.3聚氣乙烯2.09.0尼龙66.027.8聚碳酸跨2.96.5PS4.028.2聚丙烯2.621.7聚菇A3.711.7聚四乱乙烯0.535.3(三)各种材料的表面处理与胶接1金圧材料1.1、铝合金:按脱脂一-碱液处理钻酸酸蚀处理法。溶剂脱脂法只能除去铝表面的污物使表慝的自然氣化变得干净:碱液法除去汕污,又将表层自然氣化膜淳解崔碱液中,并形成新的氣化膜;酸蚀法处理能溶解表慝的自然氣化膜•并再生成一层致密而坚硬的氣化膜•膜厚为卜3um,聚强度离•吸附力強>因而胶接性能良好*酸蚀处理后的表面常是在自来水中漂洗干净•并出现一慝均匀水膜。待擦净并在70X以下烘干。2AKO1D3+3H2SO4-A12CS0)4+6H2ONa2CrO7+H2S04*Na2SO4+2CrO3+H202Al+2CrO3fA12O3+Cr203美国
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处理H2S04一一重钻酸钠溶液酣方:Na2CrO71(2.4%)(66-71X)/10-12分浓H2SO110(22.4%)(66-71X)/10-12分蒸馆水30(73.2%)(66-7KC)/10-12分英国标准处理配方:"2035%或0(60-65T)/30分Na2CrO70或7.5%(60-65X)/30分浓H2SO4127.3%或27.3%60-65X:)/30分蒸蚀水67.1%或65.5%(60-65T)/30分1.2・碳钢:在潮湿的空气易氣化生成Fe2O3.nH2O.、溶剂脱脂一一在浓HCL1份和H2O1份溶液中室溫浸泡5-10min一-欢合潔洗干净、擦干-一烘干(93X•lOinin)瀋液脱脂一-在Na2CrO7(4份)、浓H2S04(10份)和30份熬饴水溶液71-77T下浸泡lOnin一一具余同(1)。瀋液脱脂一-在硫酸酸钠(30份)诜衣粉(3份)和水(96.7份)中于60-65X下浸泡5・1伽in—一漂洗干净并在100-1051毘干。*不锈钢、脱脂后在100份浓H2S04和3份Na2CrO7溶液中于6065T下浸泡15min,洗净烘干。、脱脂后在100份浓HCL'4份H2O2(30%)・20份甲醛(4呱)和90份H20中于651浸泡10分钟。洗净后放庄浓H2SO4(100份)Na2CrO7(10份)和H20(30份)于65工下浸泡1伽in•洗净毘干。脱脂后在浓HCL(2份),六次甲基四胺(5份)1202(1份)和H20(20份)中于65-70T浸泡lOmin•洗净烘干。'钛合金:脱脂后^2.7gH202(50%)、9・6NaOH和1000inlH2O中室温处理卜2H,洗净烘干。脱脂后在841ml浓HCL、63ml浓HF酸和89mlH3P04中室温浸泡加in•洗净烘干(8293'C下10-15min)。选用胶粘剂有环氣、的醛、聚眦亚胺、聚苯并味哇尊高温胶。1.5、铁合金:錢合金是很轻的金场>其表面活性大易生成氧化朕。镁较耐破*但易与甲酯反应,因此脱脂溶剂只能用丙酮'三氮乙烯等。、脱脂后在NaOH(80%)中于60-80T下浸泡5-10min•洗净放在1.8份Ca(N03)2、24份洛酸•123份H20中于室溫浸泡5-10inin•洗净烘干。、脫脂后在0203(17份)、NdN03(20份)・105份醋酸和100份H20中于室温浸泡3inin•洗净烘干。选用EPOXY一一聖紋胺或EPOXY一一橡胶型胶枯剂。'銅:铜在潮湿环境中易被阳蚀•尤其用乙二胺或DTAO化的环丸胶对铜的腐蚀作用更大。脱脂后在混合溶液中室温浸泡3min,洗净干燥•立即使用(混合溶液为浓HCL:FeCL3:1120=50:20:30)脱脂后在溶液HN03中浸泡约15min•并擦洗至所有屈蚀处消失至净•烘干立即使用。选用EPOXY、聚眦胺、有机娃、酚醛'氟丁肢和丁睹胶等。1.7、锌脫脂后在HCL(6%)中于室温浸泡4min洗净干燥立即使用。脱脂后在混合淳液中389C浸泡5min•洗净烘干。(混合溶液为Na2CrO7:浓H2SO4:H20=I:2:8),甲环氧、聚胺舗、有机硅、酚醛等胶接。2、高分子材料2.1商分子材料难粘的原因:A、表面性能很低,难以完全浸润如il橡胶。PTFE等。B、表面为非极性的,与胶粘剂之间作用力低。C、表面易吸脂和具他低分子物质•去除困难'、D、热膨胀系数较离>易产生热应力。E、材料模效低•在界面易发生应力集中。(选用溶解度参数与被結材料接近的胶粘剂;表面处理•以便提高胶接强度)2.2含飢离聚物(聚四叙乙烯PTFE)A•钠一一棊一一THF溶液隔蚀法。Rc二1&5dyn/cm将含叙材料表面用细砂纸打层,丙酮洗涤,晾干于室温的处理液中浸泡115min>此时表面产生一层均匀棕色碳化薄膜(厚度约lum)“取出用丙酮或乙酸洗涤再用水洗净>晾干立即胶接或干燥后存放2-3月均有良好胶接性能。处理液配制:在三口瓶中放入升华楮蔡118T28g•加入去除过丸化物的囚氢咲崎100ml。搅井溶解后慢慢如入23-30g钠片,反应卜2H,溶液星现绿色(在干燥的氮气中逬行•严防02和潮气影响)。处理液须在怕性气体和醋酸密封的干燥容器中可保存三个月之久•严防水汽和空气浸入。经处理的PTFE用EPOXY一一聚就胺胶胶接,其室温为llmpa以上(PTFE/AL)。B熔羅的醋酸钾法:在熔融的k+CH3COO-中于320-33(TC处理6min•水洗干燥即可。用有机硅胶、环氣胶、聚氨萌、酚醛-一一丁酣胶等粘接处理方法处理条件对水浸润的接触肉Mpa湿度T时间秒未处理■108钠一氨-70206311.1钠一蔡一THF+2010分6211.7醋酸钾+3256分6611.42.3、聚烷烯蛭(鬆乙烯和聚丙烯)A・钱酸氣化液配方:Na2CrO75浓H2SO48H20100PE极限表面力为Rc=31dyn/cm-PE和PP在66-7KC中浸泡1-5min或8卜85°C处理5-10秒或室温处理1-1.5小日寸。用环氧胶胶接时全部是被材料本身聚破坏。PS可在Na2CrO7(10份)和浓H2SO4(90份)的氣化液中处理3-4min。B、等离子体法:处理时间约5秒>胶接强度可提高十倍至数十倍>PP经过处理后,T由0.7上升16.8nipa.°胶接PE:环氣、醋酸乙烯菇一-乙烯共聚物-聚氨酯、有机硅等。胶接PP:环氧一一聚紋胺'丁睛胶、黑氨站等胶。胶接PS:氣丁胶-机基丙烯酸酣、聚氨龍、环氣胶等。表面处理法对PE胶接强度的衫响胶粘剂未处理砂纸处理化学氣化法等离子体环氣3.213.833.732.6聚酯6.012.327.330.3酚醛-丁睹3.13.97.212.42.4、聚酯和软碳酸菇聚酯Rc=43dyn/cm•聚酯表面结晶度高•必须降低结晶度和增加极性,可浸泡在20黑的NaOH溶液于70-95X处理lOmin.聚茄薄膜(洗涤膜)用有机硅、欢氨酯、线型聚貉、聚眦胺、热熔胶等。欢碳酸鬲脱脂用砂纸打磨•用环氣、聚氨餡・不饱和聚萌等胶。2.5、聚赵聚甲醛和氮化物聚瞇较难胶接,用丙酮脱脂后,在处理液中使表面活化。Ns2CrO75浓H2S048H20100聚甲醛处理条件为室温10-20秒;氟化聚瞇为65-71X下5-10分;聚甲醛用丁肪■胶、聚氨萌、环氣和酚醛一一丁睛胶氮化聚越用丁睛胶和氨丁胶粘接。*聚靦胺(1)细砂纸打磨在表面涂刷间甲酚树脂底胶,用环丸胶接;(2)浸泡在80%苯酚水溶液中刷洗,然后用水洗净烘干。用丁睛胶•聚氨酯、聚fit胺*环氣、酚醛丁甜胶接。*赛隣璐、聚甲塞丙烯酸甲酯、硬庆杀氮乙烯经脱脂砂纸打磨即可赛璐璐用丁酣胶、氨丁胶、热熔胶、聚氨葩等胶;聚甲娠丙烯酸甲酯(有机玻璃):丁睛胶♦氟丁胶、环氣等;硬质聚氟乙烯:丁睛胶*氟丁胶•白乳胶'聚过礼乙烯、聚氨酯・坏氣胶等。'聚號亚胺:用丙酮脱脂,在N&OH溶液5%于60-90X下处理1分钟•胶接扯离强度提高15倍以上*采用坏氣胶。天然橡胶脱脂后用砂纸打磨•再用乙醇或汽汕擦净或在室温下没泡浓H2S04约15-20inin•洗净烘干•用环氣•咲喃树脂♦氮丁、丁汗、聚氨酯。2.10、合成橡胶脱脂后用砂纸打磨,放在浓H2S04中室温浸泡48min•水洗后放入20%氢氣化绥中浸泡5-10min«>对于不饱和碳琏结构的橡胶•用刚性环氣胶胶接;胶接强度接近或超过橡胶本身聚强度。如果需要柔软的接头可用环氣一一聚硫,坏氣一一聚就胺等胶。丁基橡胶:聚氨酯*有机硅胶等;丁苯橡胶:丁睛、聚氨船、有机娃等;丁脇橡胶:聚氨酯、有机硅・坏氣・酚醴一丁睛尊;叙橡胶:环氣胶、氛基丙烯酸鬲胶接;娃橡胶:用等离子体处理表面,使胶接強度提离数倍。3、其他材料的表面处理与胶接3.1玻璃:脱脂后室温浸泡50%Na2CrO7(3.5份)和100份浓H2SO4约15-20inin用聚氨餡•水溶性硅酸盐、酚醛一环氧、环氣・酚醛一一丁睛等胶钻剂。3.2託:表面处理和胶接与玻璃相同。3.3水泥制品:脱脂后用砂纸打尬、环氣、豚醛、有机硅、水玻璃等胶。3.4木材:用腺醛*酚醛、三氟鼠胺甲醛'环氣等胶钻剂