包英俊

摘要：表面涂層技術(shù)廣泛應(yīng)用于防污、防腐、耐磨、耐高溫、絕緣等，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度對(duì)涂層的防護(hù)性能起著至關(guān)重要的作用。本文主要就表面處理方法對(duì)于金屬表面的形態(tài)有哪些改變以及金屬表面預(yù)處理對(duì)環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑粘結(jié)強(qiáng)度的影響進(jìn)行了敘述以及研究。

關(guān)鍵詞：金屬表面預(yù)處理;環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑;粘結(jié)強(qiáng)度

環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑已廣泛的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，主要用于各種金屬材料和非金屬材料之間的粘接。研究發(fā)現(xiàn)，金屬表面預(yù)處理質(zhì)量是影響涂層壽命的主要因素，因此金屬表面預(yù)處理的質(zhì)量直接決定了涂層的壽命及特性，通過對(duì)金屬表面進(jìn)行不同方式的預(yù)處理可以有效改善涂層的壽命。[1]現(xiàn)階段主要的金屬表面預(yù)處理方式有砂紙打磨、酸洗化處理及噴砂處理。本文主要就表面處理方法對(duì)于金屬表面的形態(tài)有哪些改變以及金屬表面預(yù)處理對(duì)環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度的影響進(jìn)行了敘述以及研究。

1 關(guān)于試驗(yàn)內(nèi)容以及基本方法

本文主要選用環(huán)氧樹脂的粘結(jié)劑進(jìn)行粘合，通過表面不同的預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行拉伸涂裝，依據(jù)國(guó)家基本方法進(jìn)行拉伸試樣，使得試樣在室溫條件下能夠持續(xù)幾天，以此為基礎(chǔ)做好試樣制備工作。

1.1 關(guān)于金屬表面的處理

本文使用的主要處理的方法有進(jìn)行砂紙打磨、噴砂處理以及酸洗化處理。砂紙打磨是利用摩擦引起金屬表面的塑性變形，使得金屬表面溫度升高，同時(shí)讓金屬表面向金屬主體方向上的硬度產(chǎn)生連續(xù)變化，形成變性層，從而提高金屬的表面性能。噴砂是利用一些非常快速度的砂流，可以去除工件表面的一些銹蝕以及一些其他的污物，通過沙粒的撞擊、切削作用使金屬表面粗化、凈化。酸洗化處理即利用酸溶液去除金屬表面上的氧化皮和銹蝕物，其通過化學(xué)反應(yīng)，將金屬表面的氧化物溶解，從而達(dá)到潔凈金屬表面的效果。

1.2 關(guān)于基本實(shí)驗(yàn)方法的研究

本次試驗(yàn)采用單因素對(duì)比法，除45#鋼的表面處理方法不同，其他的試驗(yàn)操作仍嚴(yán)格按照現(xiàn)有的工藝要求進(jìn)行。試驗(yàn)通過600目砂紙打磨、噴砂處理和酸洗化處理進(jìn)行45#鋼試片表面預(yù)處理。45#鋼試片預(yù)處理完成后用干凈的酒精綢布反復(fù)擦洗，洗凈后自然晾干;隨后在通風(fēng)柜內(nèi)按工藝要求均勻涂覆環(huán)氧樹脂膠、晾干;現(xiàn)配聚氨酯膠，在試片模具內(nèi)進(jìn)行灌注，將模具水平放入烘箱固化24小時(shí)，取出模具至自然冷卻。完成上述操作后，取出試片并進(jìn)行編號(hào)，表面預(yù)處理用600目砂紙打磨的試片編號(hào)為1，表面預(yù)處理用噴砂的試片編號(hào)為2，表面預(yù)處理用酸洗的試片編號(hào)為3;將試片在常溫環(huán)境中放置7天，試片如下圖所示。

粘接固化后的試片圖

根據(jù)GB/T 15254-2014標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試片-聚氨酯膠剝離試驗(yàn)，測(cè)量各拉伸剪度。

2 關(guān)于一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探究

2.1 關(guān)于砂紙的打磨對(duì)于粘結(jié)劑強(qiáng)度的關(guān)系

不同的砂紙進(jìn)行打磨，最后會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果，因?yàn)榻饘俦砻鏁?huì)得到不同的修整。粘結(jié)劑也會(huì)導(dǎo)致金屬的界面出現(xiàn)不同程度的變化。對(duì)于金屬表面的粗糙度來(lái)說(shuō)，由于粘結(jié)試片的膠層太薄，使得環(huán)氧樹脂的粘結(jié)劑的拉伸剪度會(huì)與其厚度成反比，因?yàn)檎辰Y(jié)劑的結(jié)合度比較高，所以金屬界面的結(jié)合強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)不同的程度的提升或者改變。[2]一些拉剪試樣進(jìn)行打磨之后，會(huì)破壞界面，因此用砂紙進(jìn)行打磨之后，應(yīng)該減少造成界面破壞以及膠黏劑內(nèi)部構(gòu)成的混合破壞。

2.2 噴砂對(duì)于粘結(jié)劑粘結(jié)強(qiáng)度的影響

研究表明，噴砂處理可以顯著提高涂層和膠粘劑等與基材的結(jié)合強(qiáng)度。[3]但噴砂處理技術(shù)也存在一定的問題，噴砂過程中沙粒易留在基體表面，從而對(duì)涂層與基材的結(jié)合力帶來(lái)不利影響。在一定范圍內(nèi)提高壓力及粒徑可以增大基材表面粗糙度，從而提高涂層的附著力，但這會(huì)增加沙粒的殘留量，因而要選擇合適的壓力和粒徑。噴砂角度對(duì)基材表面粗糙度和噴砂殘留也有很大的影響，需設(shè)定合適的范圍。[4]

2.3 對(duì)于酸洗處理之后的粘結(jié)劑對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

酸洗處理之后，金屬表面的氧化皮被去除。對(duì)于粘結(jié)劑來(lái)說(shuō)，因?yàn)檎辰Y(jié)劑的浸潤(rùn)使得酸洗之后的表面會(huì)有比較多的微孔，因此應(yīng)該就粘結(jié)劑和金屬基體的粘結(jié)程度進(jìn)行觀察，相關(guān)研究指出，無(wú)鉻鈍化技術(shù)獲得的鈍化膜性能要稍遜于鉻酸鹽鈍化技術(shù)的，且成本較高。[4]將多種無(wú)鉻鈍化液按一定比例進(jìn)行復(fù)配，依靠其協(xié)同作用可獲得與鉻酸鹽鈍化性能相近的鈍化膜，顯示出廣闊的應(yīng)用前景，但尚需進(jìn)行更為深入的機(jī)理及配方研究。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過上述試驗(yàn)，物理法處理的金屬表面，其粗糙度要明顯大于化學(xué)法處理的金屬表面，但表面粗糙度大，并不代表粘接效果好。如酸洗處理后的金屬表面粗糙度遠(yuǎn)小于600目砂紙打磨的金屬表面粗糙度，但其剪切強(qiáng)度卻比砂紙打磨的要高。就噴砂和酸洗為例，該兩種處理方法的剪切強(qiáng)度最強(qiáng)，粘接效果最好。實(shí)際應(yīng)用中，酸洗的效率雖然更高，但考慮到酸液的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用以及后期的廢液處理問題，在職業(yè)健康及環(huán)保問題日益重視的當(dāng)今社會(huì)，顯然并不適用。而噴砂處理，不僅有較高的效率，在配套除塵設(shè)施及降噪設(shè)施后，職業(yè)健康及環(huán)保問題均可避免，故噴砂處理更適用于實(shí)際生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邊潔.表面預(yù)處理工藝對(duì)橡膠與技術(shù)粘合性能的影響.特種橡膠制品，2018.3.2.

[2]管從勝.磷化處理在復(fù)合涂層中的應(yīng)用研究[J].腐蝕科學(xué)與加護(hù)技術(shù)，2017.2.3.

[3]劉志文.表面處理對(duì)環(huán)氧粘結(jié)涂層剪貼強(qiáng)度的影響.中國(guó)技術(shù)，2017.5.6.

[4]黃良平.金屬表面處理工藝對(duì)橡膠與金屬粘合性能的影響.中國(guó)表面工程，2017.7.8.