孟憲印,陳猛,姚坤經(jīng),于麗聰,范燕芬,張會蓮(.青島海力威新材料科技股份有限公司,山東 青島 663;.青島新能橡膠制品有限公司,山東 青島 6600)

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橡膠與金屬熱硫化粘接工藝的過程控制

孟憲印1,陳猛1,姚坤經(jīng)1,于麗聰1,范燕芬1,張會蓮2
(1.青島海力威新材料科技股份有限公司,山東 青島 266113;
2.青島新能橡膠制品有限公司,山東 青島 266100)

摘 要:介紹了橡膠與金屬熱硫化膠粘劑包括貯存、稀釋、基材處理、涂布、預(yù)固化、半成品存放等在內(nèi)的使用過程中應(yīng)注意的問題,以及相關(guān)的生產(chǎn)加工設(shè)備、相關(guān)檢驗設(shè)備。

關(guān)鍵詞:橡膠;金屬;熱硫化;膠粘劑;過程控制

0 前 言

橡膠和金屬是兩種不同性質(zhì)的材料,將兩者很好地粘接可以制得具有不同構(gòu)型和特性的復(fù)合件。這種復(fù)合體系在工業(yè)中有著廣泛的用途,如汽車工業(yè)、機械制造業(yè)、固體火箭發(fā)動機的柔性接頭、橋梁的支撐緩沖墊、發(fā)動機的支撐座等等。橡膠與金屬之間的化學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能存在巨大的差異,為了獲得兩者之間高強度的粘接,除了研制新型的膠粘劑之外,還必須嚴格控制膠粘劑的使用過程,包含貯存、稀釋、檢測、涂布、固化、半成品存放等過程。這樣才可以保證產(chǎn)品達到設(shè)計質(zhì)量,從而保證產(chǎn)品的一致性。

橡膠加工工廠對橡膠與金屬的熱硫化膠粘劑不會陌生,但是對于橡膠與金屬的熱硫化膠粘劑的使用和過程控制,卻不見得得心應(yīng)手。從使用流程入手,介紹了橡膠與金屬熱硫化膠粘劑使用過程中應(yīng)注意的問題,以及相關(guān)生產(chǎn)加工設(shè)備、相關(guān)檢驗設(shè)備,以期能夠?qū)ο嚓P(guān)的操作起指導(dǎo)作用,同時也為解決橡膠與基材粘接問題提供參考。

1 使用流程

以橡膠加工廠使用的過程進行劃分,橡膠與金屬熱硫化膠粘劑的使用工序一般為:膠粘劑貯存?膠粘劑稀釋?膠粘劑檢測?粘接基材處理?膠粘劑涂布?膠粘劑預(yù)固化?半成品存放?粘接能力檢測。

2 各工序操作要點及相關(guān)設(shè)備和檢驗手段

2.1 膠粘劑貯存

橡膠膠粘劑一般為易燃易爆的化學(xué)品,對貯存空間的要求較高:存放區(qū)域應(yīng)有明顯的標示;存放區(qū)應(yīng)可通風,并可進行溫濕度調(diào)節(jié);在存放區(qū)內(nèi),應(yīng)放置一定量的沙土、沙子,用于應(yīng)急滅火;膠粘劑的存放應(yīng)分類、分堆,堆垛不得過高過密,堆碼之間應(yīng)留出一定間距;不允許貯存空間沒有遮陽或者頂棚,使膠粘劑被太陽直射或者雨雪澆淋;對于性質(zhì)不穩(wěn)定、容易分解和變質(zhì)以及混有雜質(zhì)而引起燃燒爆炸的膠粘劑,應(yīng)經(jīng)常進行檢查、測溫、化驗,防止自燃爆炸;區(qū)域內(nèi)應(yīng)明確標示禁止吸煙、禁止火種。

對于原包裝的未開封膠粘劑,貯存時對溫濕度的要求不高,一般溫度在0～40 ℃、濕度以包裝體表面在溫度變化時不能形成凝露為限。但是對于已經(jīng)開封、使用后再密閉的,建議的貯存空間溫度為15～30 ℃,濕度以小于80%為宜。

膠粘劑的說明書上會標有有效期,但指的是未開封狀態(tài)下、或開封后立即密封保存的條件下的有效期。膠粘劑經(jīng)過稀釋后,其有效期比原液的要短。

膠粘劑的有效期一般會設(shè)定得比較短,能夠保證膠粘劑在極限貯存條件下,經(jīng)過這段時間也能保持原有的粘接性能。工廠在實際使用時,由于各種原因,很容易出現(xiàn)還沒有使用完就超有效期的現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象,給出以下建議方案:因為工廠在貯存時一般不會達到極限條件,同時若原液在貯存時一直處于密封狀態(tài),可以取部分樣品進行粘接試塊試驗或者產(chǎn)品粘接試驗,確定其粘接能力。如果達到要求,即可以使用。使用時要嚴格控制生產(chǎn)過程的工藝,減少過程變差來源,保證過程穩(wěn)定。同時也應(yīng)注意根據(jù)每次的使用量進行配制,盡量避免使用剩余。還應(yīng)對產(chǎn)品適當增加粘接檢驗頻次,確保產(chǎn)品質(zhì)量。以筆者的經(jīng)驗來看,部分膠粘劑到達有效期1.5倍時間時,還可以滿足一般性的粘接要求。

2.2 稀釋劑

2.2.1 稀釋劑的種類

常用于橡膠膠粘劑的稀釋劑,大體可分為酮類、醇類、酯類、苯類等。下面簡單介紹幾種常用的稀釋劑(表1)。

表1 膠粘劑常用稀釋劑

(表未完)

(續(xù)表)

稀釋劑一般都是?；?應(yīng)嚴格參照?；返馁A存規(guī)范貯存。

2.2.2 膠粘劑稀釋劑的選擇原則

(1)能夠與膠粘劑形成乳濁液或者懸濁液,或者可以相溶;

(2)在揮發(fā)性、可加工性上,符合后期涂布膠粘劑的工藝要求;

(3)相對較低的生產(chǎn)成本;

(4)盡量避免使用有毒溶劑作為稀釋劑,如苯、二甲苯;

(5)盡量選擇與膠粘劑有相近表面能的物質(zhì)。

2.3 橡膠膠粘劑選擇

2.3.1 種類

常用的膠粘劑有環(huán)氧樹脂類、改性酚醛類和硅烷類。

(1)環(huán)氧樹脂類:環(huán)氧膠粘劑是由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、改性劑、稀釋劑、填料等組成的液態(tài)或固態(tài)膠粘劑。環(huán)氧膠粘劑的粘接過程是一個復(fù)雜的物理和化學(xué)過程,包括浸潤、粘附、固化等步驟,最后生成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的固化物,把被粘物結(jié)合成一個整體。其粘接性能(強度、耐熱性、耐腐蝕性、抗?jié)B性等)不僅取決于膠粘劑的結(jié)構(gòu)和性能,以及被粘物表面的結(jié)構(gòu)和粘接特性,而且和接頭設(shè)計、膠粘劑的制備工藝、貯存方式,以及粘接工藝等都密切相關(guān),同時還受周圍環(huán)境(應(yīng)力、溫度、濕度、介質(zhì)等)的制約。因此環(huán)氧膠粘劑的應(yīng)用是一個系統(tǒng)工程,其性能必須與上述影響粘接性能的諸因素相適應(yīng),才能獲得最佳效果。用相同配方的環(huán)氧膠粘劑粘接不同性質(zhì)的物體,或采用不同的粘接條件、用在不同的使用環(huán)境中,其性能會有極大的差別。環(huán)氧膠粘劑與其他類型膠粘劑相比,具有以下優(yōu)點:

① 環(huán)氧樹脂含有多種極性基團和活性很大的環(huán)氧基,因而與金屬、玻璃、水泥、木材、塑料等多種極性材料,尤其是表面活性高的材料具有很強的粘接力,同時環(huán)氧固化物的內(nèi)聚強度也很大,所以其膠接強度很高。

② 環(huán)氧樹脂固化時基本上無低分子揮發(fā)物產(chǎn)生。膠層的體積收縮率小(約1%～2%),是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一。加入填料后可降到0.2%以下。環(huán)氧固化物的線脹系數(shù)也很小。因此內(nèi)應(yīng)力小,對粘接強度影響小。再加上環(huán)氧固化物的蠕變小,所以粘接層的尺寸穩(wěn)定性好。

③ 環(huán)氧樹脂、固化劑及改性劑的品種很多,可通過合理而巧妙的配方設(shè)計,使膠粘劑具有所需要的工藝性能(如快速固化、室溫固化、低溫固化、水中固化、低黏度、高黏度等),并具有所要求的使用性能(如耐高溫、耐低溫、高強度、高柔性、耐老化、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、導(dǎo)熱等)。

④ 與多種有機物(單體、樹脂、橡膠)和無機物(填料等)具有很好的相容性和反應(yīng)性,易于進行共聚、交聯(lián)、共混、填充等改性,以提高粘接層的性能。

⑤ 耐腐蝕性及介電性能好,能耐酸、堿、鹽、溶劑等多種介質(zhì)的腐蝕。體積電阻率1013～1016Ω·сm,介電強度16～35 kV/mm。

⑥ 通用型環(huán)氧樹脂、固化劑及添加劑的產(chǎn)地多、產(chǎn)量大,配制簡易,可接觸壓成型 ,能大規(guī)模應(yīng)用。

⑦ 比其他種類膠粘劑具有更好的防銹、耐腐蝕性能。

環(huán)氧膠粘劑的主要缺點:

① 不增韌時,固化物一般偏脆,抗剝離、抗開裂、抗沖擊性能差。

② 對極性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小,必須先進行表面活化處理。

③ 有些原材料如活性稀釋劑、固化劑等有不同程度的毒性和刺激性,設(shè)計配方時應(yīng)盡量避免選用,施工操作時則應(yīng)加強通風和防護。

在使用中,由于環(huán)氧樹脂膠粘劑在高溫的作用下容易發(fā)生顏色變化,需要對生產(chǎn)過程加以特別控制。主要的控制方法為:膠粘劑配制時,攪拌時間延長,使其溶解更均勻;在涂布到外漏基材的工件上時,盡量使用新配制的膠粘劑,或者使用配制日期較近的;涂布工藝應(yīng)選用噴涂、浸涂工藝;精確控制橡膠硫化的溫度,包括后硫化溫度;需要使用無污染的后硫化烘箱。

(2)改性酚醛類:改性酚醛分為丁腈-酚醛和環(huán)氧-酚醛。在一般的改性酚醛膠粘劑中,丁腈-酚醛具有較高的耐高溫性能,在121～177 ℃時具有較好的剪切強度,高溫老化時的強度保留率很高。丁腈-酚醛膠粘劑的韌性很好,剝離強度很高,這種膠粘劑可以支撐膠液和有載體的膠膜使用。環(huán)氧-酚醛膠粘劑大部分用于軍事上,設(shè)計使用溫度為149～260 ℃。

(3)硅烷類:硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團的有機硅化合物,其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式Y(jié)SiХ3表示。式中,Y為非水解基團,包括鏈烯基(主要為乙烯基),以及末端帶有Сl、NН2、SН、環(huán)氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、異氰酸酯基等官能團的烴基,即碳官能基;Х為可水解基團,包括Сl、OМе、OЕt、OС2Н4OСН3、OSiМе3,及OАс等。由于這一特殊結(jié)構(gòu),在其分子中同時具有能和無機質(zhì)材料(如玻璃、硅砂、金屬等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團及與有機質(zhì)材料(合成樹脂等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團,可以用于表面處理。在橡膠與其他材料的膠接方面,硅烷作為增粘劑具有特殊的功用。它能明顯地提高各種橡膠與其他材料的膠接強度。硅烷類膠粘劑由于帶有可水解基團,所以在貯存時必須密封保存;配制的膠粘劑應(yīng)該放置在干燥環(huán)境中,以避免發(fā)生水解而失效。在沿海城市或者空氣濕度相對較大的夏季,使用硅烷類膠粘劑應(yīng)尤其嚴格地控制工藝過程。

2.3.2 選擇依據(jù)

(1)需要粘接的基材和膠種。

(2)產(chǎn)品的技術(shù)要求,如產(chǎn)品對防銹性能的要求高,建議選用樹脂類膠粘劑;產(chǎn)品要求外觀顏色,則應(yīng)盡量選用硅烷類膠粘劑。

(3)產(chǎn)品加工工藝。如注射工藝和轉(zhuǎn)注工藝應(yīng)選擇抗沖刷能力更好一些的膠粘劑。

2.4 稀釋工藝

2.4.1 稀釋工藝的選擇

根據(jù)膠粘劑涂布處理的工藝,選擇合適的稀釋比例。稀釋的比例一般為:浸涂 >噴涂 >刷涂。平板面積較大的基材,建議優(yōu)先選擇噴涂工藝,可以使用刷涂工藝和浸涂工藝;異形骨架優(yōu)先選擇浸涂工藝,也可以選擇噴涂工藝;對粘接要求比較苛刻的或者粘接分界線在平面或者棱角處的,建議優(yōu)先選用噴涂工藝。

2.4.2 膠粘劑開桶前的準備

在整桶膠粘劑開桶前,需要確認以下材料是否準備齊全:開桶工具(壁紙刀、螺絲刀,或者專用工具),防爆式氣動馬達攪拌桶,量具(用于配制時稱量質(zhì)量或者計量體積),合適的稀釋劑等。

在開桶前有一個十分重要卻往往被忽略的環(huán)節(jié):預(yù)攪拌。預(yù)攪拌在膠粘劑的使用過程中起到很大的作用:膠粘劑原液內(nèi)其實已經(jīng)含有一定比例的稀釋劑,這部分稀釋劑以酮類、苯類居多,它們的密度小于膠粘劑的有效物質(zhì),經(jīng)長時間靜置后會出現(xiàn)分層現(xiàn)象,其結(jié)果是有效物質(zhì)下沉到桶底,而原液中的稀釋劑會浮在上部。如果在開桶前不進行預(yù)攪拌,其結(jié)果往往是整桶的膠粘劑開始使用時整體粘接效果差或者直接出現(xiàn)粘接失效,而繼續(xù)使用則出現(xiàn)以同樣比例配制后黏稠度大、固含量大、粘接能力得到改善或者出現(xiàn)膠粘劑內(nèi)聚破壞等現(xiàn)象。

預(yù)攪拌的方式有很多種,最簡單的一種就是先將整個膠粘劑的包裝桶(圓形)倒置,放置1～2 h,然后平躺著放到地上,進行來回滾動。但是這種攪拌的效果較差。建議使用整體360°旋轉(zhuǎn)的搖擺式預(yù)攪拌機進行攪拌。

搖擺式預(yù)攪拌機(如圖1)的作用原理及構(gòu)造:通過360°旋轉(zhuǎn)將里面的液體進行旋轉(zhuǎn)混合,以達到兩種液體(或者固體和液體)充分混合在一起的目的。搖擺式預(yù)攪拌機以氣動馬達為動力,100%防爆,相對于以電動馬達驅(qū)動的驅(qū)動方式更加安全可靠。搖擺式預(yù)攪拌機可以對不同形狀(圓筒形、方形、錐形)包裝桶的膠粘劑進行預(yù)攪拌。機架一般采用碳鋼材質(zhì)或者不銹鋼材質(zhì)。其動力裝置為氣動,采用防爆動力馬達;動力源為壓縮空氣;轉(zhuǎn)速為20～100 r/min;運動方式為可調(diào)正/反方向。

圖1 搖擺式預(yù)攪拌機

2.4.3 開桶后攪拌

開桶后攪拌的作用與開桶前的預(yù)攪拌不同,也不能被開桶前的預(yù)攪拌所替代。開桶后的攪拌一般使用帶有可旋轉(zhuǎn)攪拌槳的工具,直接對已經(jīng)預(yù)攪拌的膠粘劑原液進行攪拌。攪拌槳直接接觸液體,攪拌作用更加直接,剪切力更大,攪拌得更加均勻。

一般使用的攪拌工具為氣動攪拌設(shè)備,常見的有圖2、圖3所示的兩種形式。

圖2所示的氣動馬達攪拌器,一般用在容量比較大(一般大于100 L)的包裝桶上。在使用時借助固定夾口,將氣動馬達固定在容器壁上,有一定的傾斜角;氣動馬達帶動焊接有兩層三葉攪拌槳的轉(zhuǎn)動軸,在膠粘劑內(nèi)部進行旋轉(zhuǎn);在旋轉(zhuǎn)的作用下,靠近旋轉(zhuǎn)軸的液體在有向下傾角的攪拌槳的作用下,向下運動;靠近包裝桶內(nèi)壁的膠粘劑在中心部位膠粘劑向下的作用下,會沿著桶壁向上移動,形成一個縱向循環(huán);加上攪拌槳對膠粘劑的橫向作用,就在包裝桶內(nèi)形成一個縱向、橫向的交叉循環(huán),以達到攪拌均勻的目的。

圖2 氣動馬達攪拌器(夾口固定)

圖3所示的氣動馬達攪拌器則是自身裝有固定裝置,并且只有一個三葉攪拌槳或者圓形攪拌槳,在底座上有兩個用于固定包裝桶的夾持工裝,這種工裝一般用于圓形包裝桶,最佳的容量為8～50 L。使用時先用提升氣缸將攪拌槳提升至高位,然后將包裝桶開蓋后,用攪拌器底座上的兩個夾持工裝將包裝桶固定,放下攪拌槳至最低位,然后打開氣動閥,調(diào)節(jié)氣動馬達轉(zhuǎn)速,就可以對膠粘劑進行攪拌作業(yè)。

圖3 氣動馬達攪拌器(自身固定)

2.4.4 配制操作

膠粘劑的配制并不是將膠粘劑與稀釋劑簡單混合的操作,它是一個十分復(fù)雜而又重要的過程。在這個過程中,我們先要確定配制容器的容量合適、容器的材質(zhì)合適,并且容易取用,容器內(nèi)潔凈無污染,容器有攪拌裝置并可以進行安全攪拌。配制過程中還要注意膠粘劑與稀釋劑加入的順序、方法等等。

在膠粘劑與稀釋劑的添加順序方面,可以參考以下方式:在固體膠粘劑與液體稀釋劑稀釋時,先將稱量好的液體稀釋劑約2/3加入到配制容器中,打開攪拌功能,在攪拌過程中分階段加入適量的固體膠粘劑;加入完成后再攪拌約2～3 min,使固體完全浸潤至液體稀釋劑內(nèi),然后再將剩余的1/3稀釋劑加入配制容器,加蓋防護蓋,將氣動攪拌槳調(diào)節(jié)至合適轉(zhuǎn)速,再進行攪拌,直至達到工藝要求時間。

在配制容器方面,介紹一種防爆式氣動攪拌桶(圖4)。

圖4 防爆式氣動攪拌桶

圖4所示防爆式氣動攪拌桶由以下零部件組成:

(1)氣動馬達:將氣源轉(zhuǎn)化為動力,為攪拌提供動力保障;同時也避免由于稀釋劑的揮發(fā)造成的爆炸危險。氣動馬達轉(zhuǎn)速可以通過進氣量進行調(diào)節(jié),以保證過程工藝的可行性。

(2)攪拌槳連桿:為氣動馬達和攪拌槳提供動力傳動,使攪拌槳與氣動馬達同步動作,同時將攪拌槳放置在距離攪拌桶桶底合適的高度,保證整桶液體都能夠攪拌均勻,排除死角。材質(zhì)上應(yīng)選用不銹鋼。

(3)攪拌槳:為一端大圓弧、一端小圓弧、在水平面上形成一定傾斜夾角的裝置,直接焊接在攪拌槳連桿上。在旋轉(zhuǎn)時直接接觸膠粘劑,并對其作用,在桶內(nèi)形成交叉循環(huán)。材質(zhì)為不銹鋼。

(4)圓形桶:是配制時膠粘劑和稀釋劑的存放空間,可以根據(jù)每次配制量的不同,調(diào)整容積的大小。為了方便從桶內(nèi)進行取料,也可以在離桶底約10 mm左右的位置,加裝一個球型放料閥。材質(zhì)為不銹鋼。

(5)不銹鋼桶蓋:為氣動馬達提供一個支撐平臺,將氣動馬達固定在這個平臺上,提供動力;可以將圓形桶的上端封蓋,防止稀釋劑的揮發(fā),保證膠粘劑配制后的準確性;它與圓形桶之間,通過平面圓周4等分的搭扣鏈接。桶蓋上有直徑2 mm排氣孔一個,并且一個搭扣處可以折疊。折疊的另一側(cè)有一個吸料口快接插頭(公),方便噴涂時接駁噴槍。材質(zhì)為不銹鋼。

在使用時,先確認桶內(nèi)潔凈,接入壓縮空氣,試驗氣動馬達是否可以正常使用。然后打開可以折疊的桶蓋,加入適量稀釋劑,打開氣動馬達,調(diào)整至合適的轉(zhuǎn)速,加入適量的膠粘劑,蓋上折疊桶蓋即可。在使用時要特別注意的是應(yīng)確認壓縮空氣內(nèi)沒有水珠或者其他液體,以避免造成膠粘劑污染。在氣動馬達前的進氣管上,可加裝一個油水分離器,定期對油水分離器放水。

2.4.5 配制后的注意事項

為使膠粘劑配制后更有效地稀釋和溶合,需要在完成混合后的持續(xù)一段時間內(nèi)進行攪拌。對于固體或者粉末狀態(tài)的膠粘劑,建議攪拌時間不低于4 h;液態(tài)膠粘劑,建議攪拌時間不低于2 h。

配制后需要將配制信息填入標示卡,標示于該配制容器上,以便區(qū)分有效期、膠粘劑狀態(tài)。標示卡的信息應(yīng)至少具備以下內(nèi)容:膠粘劑名稱,配制比例,配制日期,有效期,配制人。

存放時盡量使其處于攪拌狀態(tài),密封保存。如果不能在攪拌狀態(tài)下存放,需要放置在完全密封的容器內(nèi),使用前重新全部攪拌至少1 h以上,方能使用。

配制后的膠粘劑,由于加入了稀釋劑,其有效期會相應(yīng)縮短。

表2列出常用的一些膠粘劑配制后的建議有效期,可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

表2 常用膠粘劑配制后的有效期

2.5 配制后膠粘劑的檢測

膠粘劑配制以后,為了驗證配制的正確性,以及在使用過程中由于稀釋劑的揮發(fā)造成的變化,有必要對膠粘劑進行檢測。檢測項目有密度檢測、固含量檢測(也稱為“濃度檢測")、黏度檢測等。

2.5.1 固含量檢測

取一定量的均勻溶液,放置在加熱器皿上進行溶劑蒸發(fā),確定蒸發(fā)完后的固體的質(zhì)量。這個質(zhì)量與均勻溶液質(zhì)量的比值即為濃度,再換算成每100 g溶液的固體含量值。

固含量檢測用到的儀器介紹如下。

(1)加熱平臺(圖5):可以提供穩(wěn)定的熱源,用于蒸發(fā)稀釋劑;一般要求的可加熱范圍為0～250 ℃可調(diào),精度為0.1 ℃;加熱板的面積以不小于15 сm×15 сm為宜,以便能夠放置4個或4個以上的蒸發(fā)皿(坩堝或者鋁杯);加熱板的溫度要比較均勻,最大溫差不應(yīng)超過3 ℃。

(2)蒸發(fā)皿(坩堝或者鋁杯)(圖6):將溶液放置在蒸發(fā)皿(坩堝或者鋁杯)中進行加熱,蒸發(fā);一定要是敞口容器。

圖6 蒸發(fā)皿

(3)電子秤:建議的量程為500 g,精度為0.01 g。

固含量檢測過程和操作方法:

(1)樣本制作。將待測膠粘劑溶液攪拌均勻,使用燒杯量取20 ml溶液做樣本。注意燒杯要保持干凈,不能有異物(包括水、溶劑等)。

(2)稱量溶液的質(zhì)量。先稱量鋁杯(或者坩堝)的質(zhì)量,并記錄為А g;從樣本中取大約15 ml溶液,倒入燒杯中,在5s內(nèi)讀完數(shù)據(jù),并記錄為В g;溶液的質(zhì)量可以通過計算得出:溶液質(zhì)量Сg=Вg-Аg。

(3)烘干溶液。將盛有溶液的鋁杯放在加熱平臺上,將加熱平臺的溫度調(diào)整到90 ℃左右。烘干大約30 min,直至溶劑完全揮發(fā)。注意操作過程中不能使液體濺出杯外。

(4)稱量烘干后鋁杯的質(zhì)量。把已經(jīng)烘干的鋁杯放在電子秤上,稱量質(zhì)量,并記錄為Dg。烘干后固體質(zhì)量通過計算可得出:固體質(zhì)量Еg=Dg-Аg。

(5)計算固含量。

固含量(g)=Е/С×100 =

[(D-А)/(В-А)]×100

(6)換算溶液的濃度。

濃度(%)=Е/С×100%=

[(D-А)/(В-А)]×100%

(7)檢測頻率。一般為了驗證配制的準確性,在配制完成后即須進行一次檢測;在使用過程中,對于動態(tài)使用的膠粘劑溶液,建議每隔2 h檢測一次,以便及時調(diào)整溶液狀態(tài);對于放置時間較久(如間隔24 h以上沒有使用)的溶液,在使用前為了確保放置期間稀釋劑的揮發(fā)不致影響膠粘劑的質(zhì)量,建議再進行一次測量。

(8)常見的幾種膠粘劑的固含量和濃度建議控制范圍詳見表3。

表3 幾種常見膠粘劑的固含量及濃度控制建議范圍

(9)固含量的調(diào)整。

在使用過程中,或者在靜置過程中,由于稀釋劑的揮發(fā)和膠粘劑本身的水解或者其他因素的共同作用,固含量會發(fā)生變化。這種變化的趨勢一般是濃度增高或者固含量增高。為了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,需要添加適量的稀釋劑以便對已經(jīng)發(fā)生固含量或者濃度變化的膠粘劑進行調(diào)整。至于添加多少稀釋劑,需要通過計算進行確定。計算方法如下:

假設(shè)標準的固含量為А g,實際測得的固含量為В g,需要調(diào)整的膠粘劑的質(zhì)量為С g,則需要加入的稀釋劑的質(zhì)量D= [(В-А)×С]/А,單位:g。

2.5.2 密度檢測

常用的液體密度計有浮子式和靜壓式兩種。

浮子式密度計(圖7)工作原理是:物體在流體內(nèi)受到的浮力與流體密度有關(guān),流體密度越大,浮力也越大。如果規(guī)定了被測樣品的溫度(例如規(guī)定為25 ℃),則儀器也可以用相對密度數(shù)值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃相對密度計,簡稱玻璃相對密度計。

圖7 浮子式密度計

靜壓式密度計(圖8)的工作原理是,達到一定高度的液柱的靜壓力與該液體的密度成正比,因此可根據(jù)用壓力測量儀表測出的靜壓數(shù)值來表征液體的密度。膜盒是一種常用的壓力測量元件,用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計,稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的密度計是單管吹氣式密度計。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度,壓縮空氣通過吹氣管不斷地從管底逸出。此時,管內(nèi)空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力,壓力值可換算成密度。

圖8 靜壓式密度計

2.5.3 黏度檢測

液體在流動時,其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)被稱為液體的黏性。黏性的大小用黏度表示,它是用來表征與液體性質(zhì)相關(guān)的阻力因子。黏度又分為動力黏度、運動黏度和條件黏度。黏度的大小取決于液體的性質(zhì)與溫度,溫度升高,黏度迅速減小。因此,要測定黏度,必須準確地控制溫度的變化才有意義。在實際生產(chǎn)中,即使嚴格控制了溫度,由于測量設(shè)備、測量方法等因素的影響,其數(shù)據(jù)一般也不太準確。

2.6 膠粘劑涂布

將膠粘劑均勻地涂敷于需要粘接基材的表面,并加以烘干(或者預(yù)固化),讓膠粘劑在基材表面具有比較強的附著力。膠粘劑的涂布方法主要有浸涂、噴涂、刷涂這三種方式。根據(jù)作業(yè)方式的不同,浸涂和噴涂又可分為手工和自動兩種作業(yè)模式。

2.6.1 手工浸涂

手工浸涂指使用手工作業(yè)方式,將需要浸涂處理的基材,放入可以晃動的容器內(nèi)。然后將容器放入盛有膠粘劑的器皿內(nèi),使基材全部被浸沒,并不斷晃動,使基材表面全部浸潤膠粘劑。浸潤后,再從器皿內(nèi)取出,同時仍然加以晃動,直到基材表面上膠粘劑中的稀釋劑揮發(fā)掉,膠粘劑在基材表面上不再流動為止。

手工浸涂時,一般使用敞口容器盛放膠粘劑(例如塑料盆、周轉(zhuǎn)箱等)。盛放基材的容器有兩種:一種是紗網(wǎng),另一種是塑料筐。采用紗網(wǎng)為集采盛放容器時,可以將紗網(wǎng)裁剪成500 mm×1000 mm的尺寸,將需要粘接的基材放置在紗網(wǎng)的中央部位。分別用手抓住兩個相距500 mm的鄰角,這樣就可以提起基材。再將基材放入盛有膠粘劑的周轉(zhuǎn)箱中,左右手交替上升或下降(整個過程不能使基材露出液面,始終保持在膠粘劑的液面以下)。大約經(jīng)過30 s,上下提升約15次即完成浸潤過程。再將基材提升到液面的正上方,距離液面20 сm以上,然后再進行左右手交替上升或下降,作業(yè)大約2 min,直到基材表面上粘住的膠粘劑中的稀釋劑完全揮發(fā)掉。當整體不再流動的時候,即可停止,將其倒入干凈的容器內(nèi)加以保存。采用塑料筐作為基材盛放容器時,其操作手法與紗網(wǎng)的操作流程相似,區(qū)別在于塑料筐不能進行左右手交替上升或下降,只能用雙手或者使用吊具將塑料筐快速向上提升,然后停止,讓塑料筐內(nèi)的基材能夠脫離筐底。在下落至筐底時再與膠粘劑進行一次相對的運動,以達到基材表面完全被浸潤的目的。

2.6.2 自動浸涂

隨著現(xiàn)代社會對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,加之生產(chǎn)效率提高,大部分生產(chǎn)企業(yè)選擇自動浸涂設(shè)備,以完成浸涂的全過程。

根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同,浸涂設(shè)備的功能也各異。自動浸膠機由機身、裝料滾筒、滾筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、可升降膠粘劑液箱、膠粘劑液及溶劑貯存箱、膠粘劑及溶劑輸送系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成,機身框架由不銹鋼型材拼接而成,封板由不銹鋼板折邊而成。裝料滾筒采用不銹鋼材料制作加工。筒身為六角形,并且周壁沖孔。滾筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)由電機、蝸輪減速機、傳動齒輪及支架等組成。可升降膠粘劑液箱由可移動箱體、滑道、升降氣缸、蓋子等組成。在膠粘劑液箱上設(shè)置溢流口,當補充膠粘劑液超過設(shè)定液面時,膠液會自動回流到膠粘劑液儲存箱內(nèi)。升降氣缸設(shè)置在膠粘劑液箱底部。溶劑、膠粘劑原液貯存箱由箱體、供液泵等組成。箱體材料由不銹鋼板制作。采用觸控式操作面板可以設(shè)定相關(guān)的工藝參數(shù)。工作時,把基材裝進六角形滾筒,關(guān)上門,按下自動按鈕,滾筒開始轉(zhuǎn)動,可升降液箱被升降氣缸抬起,基材在液箱中滾動到設(shè)定時間后,升降液箱開始下降,氣缸帶動蓋子把膠液箱蓋住 ,滾筒暫停轉(zhuǎn)動一定時間后滾筒再次轉(zhuǎn)動,熱風機開始吹風。工作到設(shè)定時間后,吹風停止,滾筒停轉(zhuǎn),三色燈亮起。開門時排風風機開始工作,打開六角形滾筒門下料。

自動浸涂設(shè)備由РLС控制工藝參數(shù),與手工浸涂相比,前者具有以下優(yōu)點:

(1)生產(chǎn)過程被控制嚴格,產(chǎn)品一致性比較好。在浸涂有色膠粘劑時,這種差異更加明顯。

(2)生產(chǎn)效率高?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)需要,調(diào)節(jié)六角形滾筒的容量。一個操作人員可以同時操作2～3臺設(shè)備,效率為人工浸涂的6倍以上。

(3)勞動強度低。作業(yè)人員只需要進料與卸料即可,沒有其他繁瑣的動作。

(4)膠粘劑利用率高。在不涂布時,膠粘劑液箱口是封閉的,稀釋劑不會揮發(fā)。

2.6.3 手工噴涂

手工噴涂指手持噴槍,將需要粘接的基材的表面噴涂上膠粘劑的過程。手工噴涂需要的工具為防爆式氣動攪拌桶,輸液管,氣液通用噴槍,噴涂工裝。手動噴涂操作過程為,將需要粘接的基材放在合適的工裝上,手持噴槍,調(diào)整好合適的氣液比例和霧化狀態(tài),使槍口與基材保持15～20 сm的距離,均勻地噴涂一層膠粘劑。

2.6.4 自動噴涂

自動噴涂指使用自動化設(shè)備,自動完成進料,旋轉(zhuǎn),噴涂,烘干等工序。自動噴涂相對于手工噴涂具有以下優(yōu)點:(1) 生產(chǎn)效率高。根據(jù)噴涂零件的不同,生產(chǎn)效率一般可提高200%以上。

(2) 產(chǎn)品一致性好,基材表面膠粘劑涂層厚度均勻。

(3) 可有效地控制噴涂死角或者拐角部位。

如圖9所示,自動噴涂機由供料攪拌桶,噴槍控制系統(tǒng),工位控制系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng),烘干系統(tǒng)構(gòu)成。供料攪拌桶的功能是為噴槍持續(xù)提供膠粘劑;噴槍控制系統(tǒng)主要是控制噴槍的位置移動及噴涂量;工位控制系統(tǒng)顧名思義,系控制工位的移動、轉(zhuǎn)動;電氣控制系統(tǒng)主要功能是協(xié)調(diào)控制工位,噴槍,烘干系統(tǒng)的動作;烘干系統(tǒng)用于噴涂后工件快速烘干。

圖9 自動噴涂機

2.6.5 刷涂

刷涂系指人工以刷子涂覆膠粘劑,是目前普遍采用的一種施工方法。刷涂的優(yōu)點是節(jié)省膠粘劑,工具簡單,施工方便,易于掌握,靈活性強且對各種膠粘劑的適應(yīng)性也強。不過,刷涂的缺點是手工操作,勞動強度大,生產(chǎn)效率低,若操作不熟練,動作不敏捷,涂膜會產(chǎn)生刷痕、流掛、涂刷不均等缺陷。

刷涂時要注意的是,所使用的刷涂工具(毛刷)要選擇柔軟的,避免在刷涂時涂件表面產(chǎn)生比較深的刷痕。

2.6.6 各種工藝之對比

浸涂、噴涂、刷涂各有千秋。在確定采用何種工藝時,需要根據(jù)實際生產(chǎn)的需要,綜合考慮各種工藝的優(yōu)點,進行選擇。這三種工藝在材料利用率,生產(chǎn)效率,對粘接的影響三個方面都不同,如表4所示。

表4 浸涂、噴涂、刷涂工藝之對比

2.6.7 涂覆后膠粘劑成膜厚度的檢測

涂覆在基材表面上的膠粘劑膜的厚度,對粘合性能會有所影響。建議對膠粘劑膜的厚度進行嚴密監(jiān)控,并將其控制在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)。干膜厚度可以采用與油漆行業(yè)相仿的方法(非破壞性方法)進行測量;可按需要采用適合于鐵或非鐵類金屬基材的測量設(shè)備。例如,膜的厚度可以通過激光熱容測定法進行測量,或采用Х射線測量法,同時對底涂和面涂的膜的厚度進行測量。是否適用于與待測樣品表面特性相仿的部件,對測量設(shè)備進行適當?shù)男?對確保膜的厚度測量結(jié)果的穩(wěn)定性而言,至關(guān)重要。膜平均厚度至少要采用5組不同的測量結(jié)果來進行計算。測量膜的厚度的另一種方法為:在涂覆前后準確稱量待測部件的質(zhì)量,通過涂覆區(qū)域的表面積和膠粘劑產(chǎn)品的干膜厚度,來計算涂覆區(qū)域的干膜厚度。

主要檢測儀器為膜厚儀。膜厚儀分為兩種,一種可以測量金屬表面的膜的厚度,但是不能檢測塑料或者其他基材表面的膜厚;另一種可以檢測塑料或者其他基材表面的膜厚。測量金屬表面膜厚的膜厚儀(圖10)其原理為,采用電磁感應(yīng)法測量涂層的厚度。位于部件表面的探頭產(chǎn)生一個閉合的磁回路,隨著探頭與鐵磁性材料間距離的改變,該磁回路將不同程度地發(fā)生變化,引起磁阻及探頭線圈電感應(yīng)的變化。利用這一原理可以精確地測量探頭與鐵磁性材料間的距離。

圖10 膜厚儀

2.7 粘接基材處理

2.7.1 必要性

在使用膠粘劑前,對基材表面進行清理和預(yù)處理是整個粘合加工過程中不可或缺的關(guān)鍵步驟。只有在確?；谋砻婢哂凶銐虻奈锢砗突瘜W(xué)清潔度的前提下,才能實現(xiàn)基材、膠粘劑與橡膠之間緊密結(jié)合,達到粘接的目的,保證產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

2.7.2 噴砂處理

噴砂處理是最徹底、最通用、最迅速、效率最高的清理方法。

噴砂處理可以在不同粗糙度的表面上任意進行,而這一優(yōu)點是其它工藝無法做到的。手工打磨雖可以磨出毛面,但速度太慢;如用化學(xué)溶劑清洗,則清洗后表面過于光滑,反而不利于涂層粘接。

噴砂和噴丸統(tǒng)稱為噴砂處理。按照噴砂方式的不同,可以細分成以下四類:

(1)壓入式噴砂和吸入式噴砂;(2)干式噴砂和濕法噴砂;

(3)開放式噴砂和封閉式噴砂;

(4)手動噴砂和自動噴砂。

橡膠粘接常采用手動噴砂和自動噴砂兩種方法。噴砂所用的設(shè)備為噴砂機。目前廣泛使用的設(shè)備為立式彈丸噴射式噴砂機。

噴砂機系采用壓縮空氣為動力,形成高速噴射束,將噴料(噴丸玻璃珠、鋼丸、鋼砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂)高速噴射到需處理的工件表面上,使工件外表面的機械性能發(fā)生變化。由于噴料對工件表面的沖擊和切削作用,使工件的表面獲得了一定的清潔度和不同的粗糙度,提高了工件的抗疲勞性,增加了它和涂層之間的附著力,延長了涂膜的耐久性。這樣處理還有利于涂料的流平和裝飾,同時還可以把工件表面的雜質(zhì)及氧化層清除掉,使介質(zhì)表面粗糙化。

圖11所示為立式彈丸噴射式噴砂機。在操作時先安裝外接氣源,氣源壓力必須達到5 kg以上,同時還要保證一定的供氣量。設(shè)備正常工作壓力為0.5～0.6 МРа。開啟電源開關(guān),連接腳控閥,左手手持需要噴砂處理的工件,右手手持噴槍,對準需要噴砂的部位。輕踩腳踏開關(guān),電磁閥聯(lián)動,砂粒即可噴出。不斷移動需要噴砂的部位,注意腳踏閥不可過分用力踩踏。噴砂機使用的砂子最好選用優(yōu)質(zhì)的金鋼砂(30#、46#、60#、80#)。使用時將砂子倒入砂池內(nèi),使砂子略超過濾網(wǎng),砂流可循環(huán)使用。噴砂完畢,切斷電源開關(guān),清理周圍的環(huán)境。操作過程中需要注意的幾點:(а)應(yīng)當定期清除機后濾塵袋里的廢砂塵。(b)噴砂嘴經(jīng)長期使用,噴口會擴大,影響正常使用,應(yīng)及時更換之。噴砂嘴與噴蕊尖部要保持適當?shù)木嚯x,以提高噴砂效果;(с)設(shè)備在搬運過程中,應(yīng)注意防震,勿倒置,保持干燥,應(yīng)在良好的通風環(huán)境中使用。(d)每周檢查一次電氣線路,確認是否存在漏電等現(xiàn)象。(е)噴砂機內(nèi)部各部位每半年加注一次鋰脂潤滑油,檢查軸承的磨損程度,若超過磨損極限,必須更換新軸承。

圖11 噴砂機

2.7.3 拋丸處理

拋丸也是一種表面處理工藝的名稱,類似于噴砂。 拋丸是一個冷處理過程,分為拋丸清理和拋丸強化。拋丸清理,顧名思義是為了去除表面氧化皮層等雜質(zhì),提高外觀質(zhì)量;拋丸強化則是利用高速運動的彈丸流(60～110 m/s)連續(xù)沖擊需強化處理的工件表面,迫使該工件表面和表層(0.10～0.85 mm)在循環(huán)變形過程中發(fā)生以下變化:а.顯微組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改性;b.向非均勻的塑變外表層引入殘余壓應(yīng)力,內(nèi)表層生成殘余拉應(yīng)力;с.外表面粗糙度發(fā)生變化(Rа Rz)。

拋丸機工作時,由電動機帶動葉輪體旋轉(zhuǎn)(直接帶動或用V型皮帶傳動)?？侩x心力的作用,將直徑為0.2～3.0 mm的彈丸(有鑄鋼丸、鋼絲切丸、不銹鋼丸等不同類型)拋向工件表面,使工件的表面獲得一定的粗糙度,提高膠粘劑薄膜的附著力。

拋丸器(圖12)是拋丸機的核心部件。拋丸器中的雙圓盤被鉚接成一體,構(gòu)成葉輪體。葉輪體上裝有八個葉片,葉輪體與位于拋丸輪中心的分丸輪一起,安裝在由電動機驅(qū)動的主軸上。罩內(nèi)襯有護板,罩殼上裝有定向套及進丸管。工作時,彈丸由進丸管流入拋丸器。跟葉片同步旋轉(zhuǎn)的分丸輪使彈丸得到初速度。

彈丸經(jīng)定向套的窗口飛出,拋到定向套外面的高速旋轉(zhuǎn)的葉片上,被葉片進一步加速后,再拋射到需清理的工件表面上。

圖12 拋丸器

常見的拋丸材料有鋼丸、鋁丸、陶瓷微粉、鋼砂、核桃砂、玉米芯、玻璃珠、樹脂砂、塑膠砂等。

立式拋丸機(圖13)系垂直工作的拋丸機械,主要用于金屬表面除銹及氧化層處理。立式拋丸機采用高速渦輪將載體(鋼丸)在瞬間拋出,擊打到物體表面再反彈到料箱內(nèi)。該設(shè)備需要在機體上方懸掛一根鋼絲繩,供其工作時需要。機械本身還配備了四塊強力磁鐵,使其吸附在鋼結(jié)構(gòu)物體表面,保證其工作時密封之用。四個磁鐵支撐點下符裹著四個萬向滾珠,供機械上下左右運動自如。

圖13 立式拋丸機

立式拋丸機工作效率高,可以對質(zhì)量較大的單個工件進行拋丸處理。

履帶拋丸機(圖14)又稱履帶式拋丸清理機,通過單圓盤拋丸器、橡膠帶圍成的假設(shè)性滾筒,使被清理的工件在均勻翻滾的過程中,進行表面清理。作業(yè)完畢后可自動卸料,廣泛用于中小型鑄件、鍛件、沖壓件、有色金屬鑄件、齒輪及彈簧的積砂除銹,去氧化皮層和表面強化。整機一般配有除塵器。履帶拋丸機的工作過程是,在清理倉內(nèi)加入規(guī)定數(shù)量的工件后,關(guān)閉倉門,機器啟動,工件被滾筒帶動開始翻轉(zhuǎn)。拋丸器高速拋出的彈丸形成扇形束,均勻地打擊在工件表面上,從而達到清理的目的。拋出的彈丸及砂粒從履帶上的小孔,流入底部的螺旋輸送器上,再經(jīng)螺旋輸送器被送入提升機內(nèi),由提升機提到分離器中進行分離。含塵氣體由風機吹送到除塵器中過濾后,變?yōu)闈崈艨諝?排入大氣中?；覊m由空氣反吹,落入除塵器底部的集塵箱中,需定期清除。廢砂由廢料管流出,可回收再利用。丸砂混合物由回收管回收進入室體內(nèi),待分離器分離后再回收利用。

圖14 履帶拋丸機

履帶拋丸機的四大特點:

(а)履帶拋丸機采用懸臂離心式拋丸器,拋射角度大、效率高、工件上無死角,具有使用壽命長和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。

(b)履帶式拋丸機采用ВЕ型分離器,具有良好的分離效果和較高的生產(chǎn)率,對提高葉片工作效率有積極的作用。

(с)履帶拋丸機采用DМС型脈沖反吹袋式除塵器,粉塵排放濃度低于國家規(guī)定的標準,大大改善了操作者的工作環(huán)境。

(d)履帶式拋丸清理機采用耐磨橡膠履帶,減輕了對工件的碰撞及損傷,降低了機器的噪聲。2.7.4 車削處理

車削處理是一種在車床上面完成作業(yè)的加工方法,處理時工件高速旋轉(zhuǎn),然后用車刀接近工件,劃去表面需要去除的部分。為了更有利于粘接,在處理工件表面時,在不影響性能的前提下,于工件表面上車削出一道道的車削痕跡,這樣加工的優(yōu)點是:(а)增加粘接表面積,在同樣的粘接面條件下,粘接面積增大,粘接強度更高;(b)去除工件表面的銹漬、油污后,裸露出新鮮的金屬表面,更有利于粘接。

2.7.5 表面打磨

表面打磨,是指使用砂紙,砂輪或者其他表面粗糙的物體,與工件上需要粘接的部位相互摩擦,去除工件表面的油污,雜質(zhì),使工件的表面粗糙度增大。

2.7.6 磷化處理

(1)磷化處理技術(shù)

將工件(鋼鐵或鋁、鋅件)浸入磷化液(以某些酸式磷酸鹽為主的溶液),在其表面沉積并形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜的過程,稱之為磷化。形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化是常用的前處理技術(shù),從原理上講應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理,主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化,此外,有色金屬(如鋁、鋅)件也可應(yīng)用磷化技術(shù)。磷化的目的主要是給基體金屬提供保護,在一定程度上防止金屬被腐蝕。

(2)磷化處理原理

將鋼(鐵)件浸入磷化液[由Fе(Н2РO4)2、Мn(Н2РO4)2、 Zn(Н2РO4)2組成的酸性稀溶液,рН為1～3,溶液相對密度為1.05～1.10]中,磷化膜的生成反應(yīng)如下:

3Zn(Н2РO4)2=Zn3(РO4)2?+4Н3РO4或

3Мn(Н2РO4)2= Мn3(РO4)2?+4Н3РO4

鋼(鐵)工件是鋼鐵合金,在磷酸作用下形成無數(shù)原電池,在陽極區(qū),鐵開始熔解為Fе2+,同時放出電子。

Fе+2Н3РO4=Fе(Н2РO4)2+Н2?

Fе =Fе2++2е-

鋼(鐵)工件表面附近的溶液中,Fе2+不斷增加,當Fе2+與НРO42-,РO43-的濃度大于磷酸鹽的溶度積時,產(chǎn)生沉淀,在工件表面形成磷化膜:

Fе(Н2РO4)2= FеНРO4?+ Н3РO4

Fе+ Fе(Н2РO4)2= 2FеНРO4?+ Н2?

3FеНРO4= Fе3(РO4)2?+ Н3РO4

Fе+2FеНРO4=Fе3(РO4)2?+Н2?

陰極區(qū)放出大量的氫:

2Н++2е-=Н2?

O2+ 2Н2O + 4е-=4OН-

總反應(yīng)式:

3Zn(Н2РO4)2= Zn3(РO4)2?+4Н3РO4

Fе+3Zn(Н2РO4)2= Zn3(РO4)2?+FеНРO4?+3Н3РO4+ Н2?

(3)磷化的分類

(i)按磷化處理溫度分類

(a)高溫型

80～90 ℃處理時間為10～20 min,形成磷化膜厚可達10.0～30.0 g/m2,溶液游離酸度與總酸度的比值為1:(7～8)

優(yōu)點:膜抗腐蝕力強,結(jié)合力高。

缺點:加溫時間長,溶液揮發(fā)量大,能耗大,磷化沉積多,游離酸度不穩(wěn)定,結(jié)晶粒子粗細不均勻,已較少應(yīng)用。

(b)中溫型

50～75 ℃,處理時間5～15 min,磷化膜厚度為1.0～7.0 g/m2,溶液游離酸度與總酸度的比值為1:(10～15)

優(yōu)點:游離酸度穩(wěn)定,易掌握,磷化時間短,生產(chǎn)效率高,耐腐蝕性與高溫磷化膜基本相同,目前應(yīng)用較多。

(с)低溫型

30～50 ℃,節(jié)省能源,使用方便。

(d)常溫型

10～40 ℃ 常(低)溫下磷化(除添加氧化劑外,還要加促進劑),時間10～40 min,溶液游離酸度與總酸度比值為1:(20～30),膜厚為0.2～7.0 g/m2。

優(yōu)點:無需加熱,藥品消耗少,溶液穩(wěn)定。

缺點:處理時間長,溶液配制繁瑣。

(ii)按磷化液成分分類

(a)鋅系磷化

(b)鋅鈣系磷化

(c)鐵系磷化

(d)錳系磷化

(e)復(fù)合磷化,磷化液由鋅、鐵、鈣、鎳、錳等元素組成。

(iii)按磷化處理方法分類

(a)化學(xué)磷化

將工件浸入磷化液中,依靠化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)磷化,目前應(yīng)用廣泛。

(b)電化學(xué)磷化

在磷化液中工件連接正極,鋼鐵連接負極進行磷化。

(iv)按磷化膜質(zhì)量分類

(a)重量級(厚膜磷化)膜重7.5 g/m2以上。

(b)次重量級(中膜磷化)膜重4.6～7.5 g/m2。

(c)輕量級(薄膜磷化)膜重1.1～4.5 g/m2。

(d)次輕量級(特薄膜磷化)膜重0.2～1.0 g/m2。

(v)按施工方法分類

(a)浸漬磷化

適用于高、中、低溫磷化。其特點是設(shè)備簡單,僅需加熱槽和相應(yīng)的加熱設(shè)備,最好采用不銹鋼或有橡膠襯里的磷化槽,不銹鋼加熱管道應(yīng)設(shè)置在槽的兩側(cè)。

(b)噴淋磷化

適用于中、低溫磷化工藝,可處理表面積大的工件,如汽車、冰箱、洗衣機殼體。特點:處理時間短,成膜速度快,生產(chǎn)效率高,用這種方法獲得的磷化膜結(jié)晶致密、均勻,膜薄耐腐蝕性好。

(c)刷涂磷化

(a)和(b)兩種方法無法實施時,可采用刷涂磷化法。在常溫下操作,易涂刷,可去除銹蝕,磷化后工件自然干燥,防銹性能好,但磷化效果不如(a)和(b)。

磷化膜分類及組成見表5。

(4)磷化膜的性質(zhì)

(a)耐腐蝕性

在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中磷化膜均有很好的耐腐蝕性,但在堿、酸、水蒸氣中耐腐蝕性較差。在200～300 ℃時仍具有一定的耐腐蝕性,當溫度達到450 ℃時,膜層的耐腐蝕性顯著下降。

表5 磷化膜分類及組成

(b)特殊性質(zhì)

可增加附著力,潤滑性,具有減摩及耐磨作用。

(5) 磷化膜檢測

(a)外觀檢驗

肉眼觀察磷化膜應(yīng)是均勻、連續(xù)、致密的晶體結(jié)構(gòu)。表面不應(yīng)有未磷化的空白點或銹漬。由于前處理的方法及效果的不同,允許出現(xiàn)色澤不一的磷化膜,但不允許出現(xiàn)褐色。

(b)耐腐蝕性檢驗

① 浸入法

將磷化后的樣品浸入3%的氯化鈉溶液中,經(jīng)2 h后取出,表面無銹漬為合格。出現(xiàn)銹漬的時間越晚,說明磷化膜的耐腐蝕性越好。

②點滴法

室溫下,將藍點試劑滴在磷化膜上,記錄其變色時間。磷化膜厚度不同,變色時間亦不相同(厚膜>5 min,中等膜>2 min,薄膜>1 min)。

(6)磷化流程以及各工序的作用:預(yù)脫脂?脫脂?除銹?水洗?(表調(diào))?磷化?水洗?磷化后處理

預(yù)脫脂:對比較難處理的表面油污,使用脫脂劑進行軟化處理,同時將表面附著的松軟的一部分油污予以去除。根據(jù)不同油污,需要的脫脂劑也各異。在預(yù)脫脂槽里,一般會增加一個除油槽,將漂浮在預(yù)脫脂槽上部的油脂去除。簡單的除油脂的裝置如圖15所示。預(yù)脫脂槽上方有個溢流口,油脂的密度小于水的密度,所以油脂漂浮在預(yù)脫脂槽的上方,配合槽體底部的液體回流和溢流口對面的壓縮空氣的吹拂作用,可以快速地從溢流口進入除油槽進水口,經(jīng)過過濾網(wǎng),油水混合物的水平流動速度變慢,同時油脂上浮。在經(jīng)過一層隔離板后,油脂全部浮在上面,在進水口對面的槽體下方,設(shè)置了出水口,保證出水中沒有油脂。然后經(jīng)過壓力泵,將出水送至預(yù)脫脂槽的底部,形成循環(huán),定期處理漂浮在除油槽上方的油脂即可。

圖15 去除油脂裝置

脫脂:徹底去除基材表面上的油脂。

除銹:由于空氣氧化的作用,鋼(鐵)基材表面容易產(chǎn)生銹漬,影響粘接的強度和壽命。一般可選擇鹽酸或者硫酸對其進行除銹。鹽酸的除銹速度快,揮發(fā)也比較快,除銹時間短,成本相對較高。硫酸的除銹速度慢,但基本沒有揮發(fā),成本較低。

表調(diào):在整個磷化過程中,讓基材表面在接觸磷化液前活性點慢慢釋放。減慢晶核長大的速度,增多晶核形成的數(shù)目。也就是說,在磷化初期,有一種膜可覆蓋被磷化表面上一部分活性點,減緩金屬溶解速度,只使一部分活性點參與反應(yīng)。經(jīng)一段時間后,被覆蓋的活性點韻膜逐漸脫附,參與反應(yīng)再成膜,這樣會使磷化結(jié)晶晶核增多,而晶核成長慢,可得到薄膜細晶的磷化層。

磷化:基本原理和作用已經(jīng)在前面闡述過,其主要過程是形成致密的磷化膜。

磷化后處理:即鈍化,指對磷化膜采用含鉻的酸性水溶液補充處理。這樣可以進一步提高磷化膜的耐腐蝕性。鈍化作用包括以下兩個方面:一,使磷化膜空隙中暴露的金屬進一步氧化或生成鉻化層,填補磷化膜孔隙,使其穩(wěn)定于大氣之中,以便提高磷化膜單層的防銹能力,也稱為封閉處理。二,通過含鉻的酸性處理液處理,去掉磷化膜表層的疏松結(jié)構(gòu)及包含在其中的各種水溶性殘留物,降低磷化膜在電泳時的溶解量,以提高基材的耐腐蝕性。

(7)磷化設(shè)備

(a)普通一字型全自動磷化線

普通的磷化線如圖16所示,是將每一道工序的槽體在一條直線上一字排開,然后在行車軌道上,由龍門吊從上方將盛有處理基材的不銹鋼籠體,依次從預(yù)脫脂開始,經(jīng)過每一個槽體,最后形成表面覆有磷化膜的產(chǎn)品。這種磷化線由РLС控制,在控制面板即可設(shè)定設(shè)備運行參數(shù)和各槽體的生產(chǎn)工藝參數(shù),同時在運行時也可以隨時顯示每個槽體的工藝參數(shù),以便進行確認和調(diào)整。

圖16 一字型磷化生產(chǎn)線

(b)新型U型磷化線

由于一字型磷化線整個線體較長,而行車的速度較快時,容易出現(xiàn)定位不準的問題,所以生產(chǎn)效率比較低。為了提高生產(chǎn)效率,現(xiàn)在常用的是U型磷化線(如圖17所示)。這種磷化線是將一字排開的槽體,改成U型,在一端增加一個轉(zhuǎn)換工位。這樣,整個流程就可以由兩臺龍門吊車予以完成,大大提高了生產(chǎn)效率。

(8)磷化過程控制要點

(a)溫度

溫度愈高,磷化層愈厚,結(jié)晶體愈粗大。

溫度愈低,磷化層愈薄,結(jié)晶體愈細小。

溫度不宜過高,否則Fе2+易被氧化成Fе3+,增加沉淀物的量,溶液不穩(wěn)定。

圖17 U型磷化生產(chǎn)線

(b)游離酸度

游離酸度(FА)指游離的磷酸。其作用是促使鐵溶解,已形成較多的晶核,使膜結(jié)晶致密。

游離酸度過高,與鐵的作用加快,大量析出氫,使界面層磷酸鹽不易飽和,導(dǎo)致晶核形成困難,膜層結(jié)構(gòu)疏松,多孔,耐腐蝕性下降,磷化時間延長。

游離酸度過低,磷化膜變薄,甚至無膜。

游離酸度的測定方法:用移液管吸取10 ml試液于250 ml錐形瓶中,加50 ml蒸餾水,加2～3滴甲基橙指示劑(或溴酚藍指示劑)。用0.1 mоl(xiāng)/ L氫氧化鈉標準液滴定至溶液呈橙色(或用溴酚藍指示劑滴定至由黃變藍紫色)即為終點,記錄的耗費氫氧化鈉標準液的毫升數(shù),即為滴定的游離酸度。

(c)總酸度

總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和?？偹岫纫话阋钥刂圃谝?guī)定范圍上限為好,有利于加速磷化反應(yīng),使膜層晶粒細,磷化過程中,總酸度不斷下降,反應(yīng)緩慢。

總酸度過高,膜層變薄,可加水稀釋。

總酸度的測定方法:用移液管吸取10 ml試液于250 ml錐形瓶中,加50 ml蒸餾水,加2～3滴酚酞指示劑。用0.1 mоl(xiāng)/L氫氧化鈉標準液滴定至粉紅色即為終點,記錄的耗費氫氧化鈉標準液毫升數(shù)即為滴定的總酸度。

總酸度過低,膜層疏松粗糙。

(d)рН值

錳系磷化液рН值一般控制在2～3之間,當рН>3時,工件表面易生成粉末。當рН1.5時則難以成膜。鐵系磷化液рН值一般控制在3.0～5.5之間。

(e)溶液中離子濃度

溶液中Fе2+極易氧化成Fе3+,導(dǎo)致不易成膜。但溶液中Fе2+濃度不能過高,否則,形成的膜晶粒粗大,膜表面有白色浮灰,耐蝕性及耐熱性下降。

Zn2+的影響,當Zn2+濃度過高 ,磷化膜晶粒粗大,脆性增大,表面呈白色浮灰;當Zn2+濃度過低,膜層疏松變暗。

(f)工件表面狀態(tài)

金屬工件表面狀態(tài)對磷化質(zhì)量影響較大,即使是同一磷化工藝,同一磷化制劑,同一工件的不同部位的磷化膜質(zhì)量也可能相差較大,這就是因為工件表面狀態(tài)差異所致。一般來說,高、中碳鋼和低合金鋼容易磷化,磷化膜黑而厚,但磷化膜結(jié)晶有變粗的傾向,低碳鋼磷化膜結(jié)晶致密,顏色較淺,若磷化前進行適當?shù)乃嵯?可有助于提高磷化膜質(zhì)量,冷軋板因其表面有硬化層,磷化前最好進行適當?shù)乃嵯椿虮碚{(diào),否則膜不均勻,膜薄,耐蝕性低。

(g)水質(zhì)

磷化后用水沖洗磷化膜的作用是去除吸附在膜表面的可溶性物質(zhì)等,以防止涂膜層在濕熱條件下起泡,脫落,提高涂膜附著力,耐腐蝕性,通過對同一磷化膜分別采用去離子水,下水道水,車間排放水沖洗實驗得知其耐蝕性、柔韌性逐個降低。

(h)前工序處理

脫脂需要徹底:優(yōu)質(zhì)的磷化膜只有在去油污徹底的工件表面才能形成,因為油污殘留在工件表面,不僅會嚴重阻礙磷化膜的生長,而且會影響涂膜的附著力,干燥性能,耐腐蝕性能等。

除銹需要徹底:磷化膜不能在銹層或氧化皮上生長的,所以徹底除銹是磷化的必要條件。但除銹時間不能過長。否則易出現(xiàn)過腐蝕,工件表面粗燥會導(dǎo)致結(jié)晶粗大多孔,沉淀增多。除銹時間過短,工件表面活化不夠,同樣使磷化膜結(jié)晶粗大。所以控制好除銹時間對于獲得密集活化點,形成致密的磷化膜有著重要的作用。

脫脂后水洗需要徹底:脫脂后水洗,雖然屬于涂裝前處理的輔助工序,但同樣需要引起足夠的重視,這是因為若有清洗不徹底,很容易將脫脂槽中的不易洗凈的表面活性劑及雜質(zhì)離子帶入磷化槽液中,從而使磷化膜變薄,返黃,甚至引起涂裝后起泡、脫落。因此建議采用多級水洗,并控制最后清洗水的рН接近中性。另外,選用不含NаOН、Nа2СO3、難洗凈的界面活性劑的脫脂劑。對于清洗水中的總堿度(ТАL)、рН、溫度、時間都需要嚴格控制:ТАL太高和рН太高,已帶入表調(diào)槽引起表調(diào)液總酸度不易于管理,帶入磷化槽內(nèi)使FА下降太快,導(dǎo)致槽液不穩(wěn)定;рН太低和時間太長,鋼鐵在水洗過程中易產(chǎn)生銹蝕,生成的磷化膜結(jié)晶粗大,耐腐蝕性降低,膜重超標,在連續(xù)線上,由于鏈速已定,所以清洗時間不可能改變,只能在清洗水中加入堿提高清洗水рН至9.0～9.5,另可加入一定量的NаNO2,以防止鋼鐵件生銹;清洗水溫度過高,鋼鐵件易銹蝕,需加大補給水的流量,降低脫脂劑槽液的處理溫度,清洗水溫度過低,脫脂劑清洗效果不能保證,清洗水溫度一般在10 ℃～35 ℃范圍內(nèi)比較好。

表調(diào)要充分:表調(diào)又稱表面調(diào)整,通過調(diào)整,可以改善工件表面的微觀狀態(tài),從而改善磷化膜外觀,結(jié)晶細小,均勻,致密,進而提高涂膜性能?，F(xiàn)代表調(diào)基本上都是膠體鈦鹽表調(diào),對已表調(diào)液也需嚴格控制總堿度(ТАL)、溫度、рН、鈦含量,總堿度、рН高易使磷化槽FА下降過快;溫度過高,易產(chǎn)生工序間表干;鈦含量過低表調(diào)效果不好,鈦含量太高,磷化膜不易生成,膜重不達標。

鈍化不能去除:磷化后的鈍化封閉可以提高磷化膜單層的防銹能力,同時也可以改善磷化膜的綜合性能,但鈍化液含鉻,廢水處理困難,一般不采用。

2.7.7 脫脂處理

脫脂處理,又稱除油處理,指從需要粘接的基材表面把油脂去除的方法。油脂主要來自機加工時沾上的潤滑油、防銹油,貯存期間的防銹油。除油脂的方法包括機械法、化學(xué)法兩類。機械法主要是手工擦刷、噴砂拋丸、火焰灼燒等?；瘜W(xué)法主要有溶劑清洗、酸性清洗劑清洗、強堿液清洗,低堿性清洗劑清洗。有時需要幾種方法同時使用。

(a)溶劑清洗

溶劑法除油脂,一般是用非易燃的鹵代烴蒸氣法或乳化法。最常見的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸氣除油脂。蒸氣脫脂速度快,效率高,脫脂干凈徹底,對各類油及脂的去除效果都非常好。在氯代烴中,加入一定的乳化液,不管是浸泡還是噴淋效果都很好。由于氯代鹵都有一定的毒性,汽化溫度也較高,再者由于新型水基低堿性清洗劑的出現(xiàn),溶劑蒸氣和乳液除油脂方法現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了。

(b)酸性清洗劑清洗

酸性清洗劑除油脂是一種應(yīng)用非常廣泛的方法。它利用表面活性劑的乳化、潤濕、滲透原理,并借助于酸腐蝕金屬產(chǎn)生氫氣的機械剝離作用,達到除油脂的目的。酸性清洗劑可在低溫和中溫下使用。低溫一般只能除掉液態(tài)油,中溫就可除掉油和脂,一般只適合于浸泡處理方式。酸性清洗劑主要由表面活性劑(如OР類非離子型活性劑、陰離子磺酸鈉型)、普通無機酸、緩蝕劑三大部分組成。由于它兼?zhèn)溆谐P與除油脂雙重功能,人們習慣稱之為“二合一"處理液。

鹽酸、硫酸酸基的清洗劑應(yīng)用最為廣泛,成本低,效率較高。但酸洗殘留的Сl-、SO42-對工件的后腐蝕危害很大。而磷酸酸基沒有腐蝕物殘留的隱患,但磷酸成本較高,清洗效率低些。

對于鋅件,鋁件一般不采用酸性清洗劑清洗,特別鋅件在酸中的腐蝕極快。

(c)強堿液清洗

強堿液除油脂是一種傳統(tǒng)的有效方法。它是利用強堿對植物油的皂化反應(yīng),形成溶于水的皂化物達到除油脂的目的。純粹的強堿液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉礦物油脂。因此,人們通過在強堿液中加入表面活性劑,一般是磺酸類陰離子活性劑,利用表面活性劑的乳化作用達到除礦物油的目的。強堿液除油脂的使用溫度都較高,通常>80 ℃。

強堿液除油脂需要較高溫度,能耗大,對設(shè)備腐蝕性也大,并且材料成本并不算低,因此這種方法的應(yīng)用正逐步減少。

(d)低堿性清洗液清洗

低堿性清洗液是當前應(yīng)用最為廣泛的一類除油脂劑。它的堿性低,一般рН為9～12。對設(shè)備腐蝕較小,對工件表面狀態(tài)破壞小,可在低溫和中溫下使用,除油脂效率較高。特別在噴淋方式使用時,除油脂效果特別好。低堿性清洗劑主要由無機低堿性助劑、表面活性劑、消泡劑等組成。無機型助劑主要是硅酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉等。其作用是提供一定的堿度,有分散懸浮作用?？煞乐姑撓聛淼挠椭匦挛皆诠ぜ砻?。表面活性劑主要采用非離子型與陰離子型,一般是聚氯乙烯OР類和磺酸鹽型,它在除油脂過程中起主要的作用。在有特殊要求時還需要加入一些其它添加物,如噴淋時需要加入消泡劑,有時還加入表面調(diào)整劑,起到脫脂、表調(diào)雙重功能。低堿性清洗劑已有很多商業(yè)化產(chǎn)品,如РА30-IМ、РА30-SМ、FС-С4328、Руrосlеаn442等。

浸泡型清洗劑主要應(yīng)注意的是表面活性劑的濁點問題,當處理溫度高于濁點時,表面活性劑析出上浮,使之失去脫脂能力,一般加入陰離子型活性劑即可解決。噴淋型清洗劑應(yīng)加入足夠的消泡劑,在噴淋時不產(chǎn)生泡沫尤為重要。

鋁件、鋅件清洗時,必須考慮到它們在堿性條件下的腐蝕問題,一般宜用接近中性的清洗劑。

脫脂過程中,要確認以下幾個方面:(а)脫脂液是否適合去除的油脂;(b)脫脂液濃度,溫度和脫脂時間;(с)脫脂方法選用是否合適。

2.7.8 基材處理后的保存

基材處理后,需要密封保存,并且盡快進行涂布膠粘劑處理。

2.8 膠粘劑預(yù)固化

2.8.1 預(yù)固化作用

膠粘劑在涂布后,由于稀釋劑沒有完全揮發(fā),并且膠粘劑與基材的吸附力不強,一般需要進行預(yù)固化作業(yè)。

2.8.2 預(yù)固化工藝選擇

根據(jù)后期硫化方式的不同以及不同膠粘劑的工藝要求,預(yù)固化的工藝分為兩種:一種是在一定的較低溫度下,使膠粘劑中的稀釋劑在短時間內(nèi)完全揮發(fā),這個工藝一般會選擇溫度小于100℃,時間會在12 min以內(nèi);還有一種是為了讓膠粘劑與基材有一個初始化學(xué)反應(yīng),以達到與基材先發(fā)生高強度粘接,以便提高抗沖刷,抗磕碰的能力,但又不能使膠粘劑完全反應(yīng),還要預(yù)留部分膠粘劑活性鍵與橡膠部分粘接,這種工藝一般使用150 ℃～180 ℃,時間在15 min左右。

2.8.3 預(yù)固化設(shè)備

烘箱(圖18)是一種使用廣泛的烘干設(shè)備。它的主要構(gòu)造由溫控系統(tǒng),加熱系統(tǒng),保溫系統(tǒng)組成。溫控系統(tǒng)由溫度檢測儀,溫控表,內(nèi)循環(huán)風機,排氣口組成,可以保證烘箱內(nèi)部的溫度控制在要求的范圍之內(nèi);加熱系統(tǒng)由加熱管,加熱繼電器構(gòu)成,負責提供烘箱內(nèi)的熱量,達到設(shè)定溫度;保溫系統(tǒng)為外部殼體以及殼體內(nèi)部保溫層,起到保持減少熱量擴散的作用。

圖18 烘箱

連續(xù)通過式烘道是一種可以進行連續(xù)烘干作業(yè)的設(shè)備。如圖19所示,它主要由加熱循環(huán)系統(tǒng),溫控系統(tǒng),傳動系統(tǒng)組成。連續(xù)通過式烘道與烘箱最大的區(qū)別在于它可以通過傳動系統(tǒng)進行連續(xù)作業(yè),但在實際生產(chǎn)時也要注意一點:傳動帶的長度并不是烘干的有效長度,在傳動帶的兩端的一段距離內(nèi),都不能達到工藝要求的溫度,這就要求使用時一定要確認連續(xù)通過式烘道的有效長度。

圖19 連續(xù)通過式烘道

在粘接基材經(jīng)過高溫預(yù)固化之后,整體的溫度比較高,不能立即進行密封貯存,需要經(jīng)過冷卻線(圖20)進行冷卻。

圖20 冷卻線

2.8.4 烘箱與連續(xù)通過式烘道對比

烘箱和連續(xù)通過式烘道在質(zhì)量、效率、成本、工藝控制方面的比較,如表6所示

表6 烘箱和連續(xù)通過式烘道對比

2.8.5 預(yù)固化過程控制要點

預(yù)固化過程主要控制預(yù)固化的溫度和時間。

2.8.6 預(yù)固化后的貯存

預(yù)固化之后,一定要密封保存,以防止污染和表面結(jié)晶水珠。

2.9 粘接檢測標準

在評價粘接質(zhì)量時常提到粘接力和強力兩個詞,強力通常是指材料分子的內(nèi)聚力;粘接力是指兩種材料由于表面的化學(xué)物理作用而產(chǎn)生的一種結(jié)合力,是一種界面行為。如果兩種材料粘接得好,有可能出現(xiàn)粘接力大于材料本身強力的現(xiàn)象,這是理想的粘接狀態(tài)。

2.9.1 粘接標準

GВ/Т 7760—2003(2008)硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合強度的測定90°剝離法

GВ/Т 7761—2003(2008)橡膠用錐形件測定與剛性材料的粘合強度

GВ/Т 11211—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠與金屬粘合強度的測定 二板法

GВ/Т 12830—2008 硫化橡膠或熱塑性橡膠與剛性板剪切模量和粘合強度的測定 四板剪切法

GВ/Т 13936—1992(2004)硫化橡膠與金屬粘接拉伸剪切強度測定方法

GВ/Т 15254—1994(2004)硫化橡膠與金屬粘接180?剝離試驗

2.9.2 產(chǎn)品剝離方法

檢測標準是在一定的標準條件下,測量標準試件的結(jié)果。在實際生產(chǎn)中,絕大部分的產(chǎn)品不能加工成標準試件,只能通過對產(chǎn)品實際的剝離進行檢測。剝離使用的方法根據(jù)產(chǎn)品的形狀不同有很大的差異:一般橡膠油封產(chǎn)品,采用尖嘴剝離鉗,減振產(chǎn)品一般會使用50 t橡膠壓機以及特制工裝進行破壞檢驗,膠帶一般會使用拉力機進行抽芯實驗。

2.10 粘接失效模式

在粘接性能試驗中,粘接破壞的類型有四種:

(а)橡膠與膠粘劑間破壞:是一種發(fā)生在橡膠與膠粘劑界面之間的破壞。其特征是破壞面一面是橡膠,另外一面是膠粘劑,如圖21所示。

圖21 橡膠與膠粘劑間破壞

(b)內(nèi)聚破壞或者膠粘劑底膠和面膠之間的破壞:是一種發(fā)生在膠粘劑內(nèi)部的破壞。其特征是被粘材料的表面全部附有膠粘劑,如圖22所示。內(nèi)聚破壞所測定的結(jié)果是反映膠粘劑的內(nèi)聚強度。如要進一步提高粘接強度,應(yīng)首先提高粘合劑的內(nèi)聚強度。

(с)膠粘劑與被粘基材破壞:是一種發(fā)生在被粘基材處的破壞。其特征是破壞的粘接表面很光滑,沒有被粘基材與膠粘劑粘接的痕跡(圖23)。

圖22 膠粘劑內(nèi)破壞

圖23 膠粘劑與被粘基材間破壞

(d) 橡膠破壞:是一種發(fā)生在橡膠內(nèi)部的破壞形式。這種破壞的特征是破壞的粘接面上全部是橡膠(圖24)。這種破壞所測定的結(jié)果不能代表粘接強度,真正的粘接強度應(yīng)比測定值要高。如要進一步提高粘接強度,應(yīng)首先提高被粘材料的強度。

圖24 橡膠內(nèi)破壞

2.11 失效模式解決方案

(а)橡膠與膠粘劑間破壞解決方案如表7所示。

表7 橡膠與粘接劑間破壞解決方案

(b)內(nèi)聚破壞或者膠粘劑底膠和面膠之間 的破壞解決方案如表8所示。

表8 內(nèi)聚破壞或者膠粘劑底膠和面膠之間的破壞解決方案

(с)膠粘劑與被粘基材破壞解決方案如表 9所示。

表9 膠粘劑與被粘基材破壞解決方案

(d)橡膠破壞解決方案如表10所示。

表10 橡膠破壞解決方案

3 結(jié) 語

(1) 在市場上流通的膠粘劑,出現(xiàn)不能有效粘接的情況時,需要首先確認膠粘劑使用過程中的過程控制是否嚴格按照標準執(zhí)行;

(2) 每個橡膠生產(chǎn)廠家的工藝都不盡相同,也需要每一個現(xiàn)場技術(shù)人員通過對生產(chǎn)現(xiàn)場的觀察、思考,總結(jié)出更加適合自己公司的工藝,來指導(dǎo)實際的生產(chǎn)。

(3) 加強過程控制,使每一個生產(chǎn)過程都處于受控的狀態(tài),才能保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,這是公司技術(shù)力量和競爭力的體現(xiàn)。

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[責任編輯:張啟躍,翁小兵,朱 胤]

修回日期:2014-01-24

收稿日期:2013-12-17

中圖分類號:TQ 330.6+8

文獻標志碼:В

文章編號:1671-8232(2016)01-0001-22