| 单词 | 胶接的表面处理 |
| 释义 | 【胶接的表面处理】 拼译：the surface treatment of adhesive bonding 被胶接材料胶接前的表面处理是整个胶接过程中最重要的工序之一。由于胶接主要是借助于胶粘剂对被胶材料表面的粘附作用，因此，被胶材料的表面处理就成为决定胶接接头的强度和耐久性的主要因素。被胶材料及其表面多种多样，有金属材料，也有非金属材料；有干净的，也有被污染的表面。胶接前对被胶材料进行表面处理的主要目的，在于除去防碍胶接的表面污物，提高被胶表面的表面能，并增加被胶表面的表面积。 在胶接工艺中，较早采用的表面处理方法主要是脱脂处理和机械处理，以后又发展了化学处理方法。为了保证制件具有良好的胶接性能，在胶接前必须除去制件表面的油污。常用的脱脂方法有有机溶剂脱脂、碱液脱脂、表面活性剂脱脂、电化学脱脂及超声波脱脂等。机械处理是胶接工艺中常用的表面处理方法之一，主要有机械打磨和机械喷砂两种方法。化学处理是指被胶件在室温或更高温度下浸入酸液、碱液或某些无机盐溶液中，除去其表面的疏松氧化物和其他污物、或使其生成新鲜的极性表面的一种表面处理方法。酸蚀法就是化学处理中常用的一种表面处理方法。自酚醛胶粘剂商品化后，在金属胶接的发展初期，当时的有机胶粘剂主要就是酚醛胶粘剂。在50年代，酸蚀法已开始用于胶接技术。通过研究人们发现，铝合金经过60℃左右的铬酸处理，便能够与酚醛胶粘剂产生良好和耐久的界面粘附。至今，酸蚀处理法仍在被广泛采用，如铝合金的胶接就常常采用酸蚀法进行表面处理。通常，去污脱脂后的铝合金必须随即进行硫酸－重铬酸钠处理(美国称为FPL，欧洲则习惯称为Pickling)，其处理液的基本成分是硫酸－重铬酸钠的水溶液。随着胶接技术的深入研究，表面处理方法也在不断取得新的进展，如涂底胶法、阳极化处理法、放电法等被广泛采用。涂底胶法研制成功于60年代，就是在已经处理好的被胶材料表面，先涂一层很薄的底胶。常用的底胶应粘度小，流动性好，容易湿润、扩散，并能渗透进被胶表面的细微孔隙中。底胶的表面能不仅远低于强极性的金属表面，而且也低于水。因此，新制备的高表面能的活性表面涂了底胶以后，能防止被环境中的水分或杂质所污染，对处理后的被胶表面起到了保护作用，可延长处理好表面的存放时间。此外，涂底胶还可改善制件的胶接性能。显然，底胶与其相匹配的胶粘剂应具有良好的相容性。由于过去使用的底胶对电化学腐蚀考虑不够，故而耐久性不足。1968年，首次用铬酸盐对底胶进行了改性，典型的底胶有RB－127和EC－3905。这些底胶不仅有抑制腐蚀作用，而且有显著的耐冲击性能。后来又试验了高锰酸盐和过氧化氢等，效果更为突出。因为这类物质起到了阳极抑制剂的作用，可以减缓电化学腐蚀，使破损的氧化铝膜再生。阳极化处理是指在电解液中，在外界电流作用下，利用电解作用使铝合金等金属制件(阳极)表面形成氧化物薄膜的过程。常用的阳极化处理主要有硫酸阳极化、铬酸阳极化及磷酸阳极化等几种方法。工业上最早被采用的是硫酸阳极化法和铬酸阳极化法。硫酸阳极化所生成的氧化膜比铬酸阳极化所生成的氧化膜强度要高，但前者氧化膜的胶接性能(特别是剥离强度)远不如铬酸阳极化的氧化膜好。因此，在工业化生产中，还是比较广泛地采用铬酸阳极化法表面处理技术。铬酸阳极化法阳极化工艺条件较宽，易于控制，成本低。采用此法表面处理后制成的胶接制件的环境耐久性也较好。但此法的采用带来了含Cr+6废水处理问题，必须配备处理含Cr+6废水的设备。1974年，美国波音公司引入磷酸阳极化处理铝合金表面后，明显地提高了胶接制件的抗应力腐蚀性能，改善了剥离强度，提高了抗湿热老化性能，对铝合金表面的制备有了明显的改进，并排出了铬酸盐等对环境的污染问题。楔子试验也表明，用磷酸阳极化处理的铝合金表面比用铬酸阳极化等方法表面处理过的胶接试样的裂纹扩展慢，当达到平衡时裂纹的长度也较短，这就充分说明了磷酸阳极化的耐久性比较好，而且方法稳定可靠。由于该法工艺简单，环境污染问题较小，处理后制成的胶接制件具有突出的耐久抗腐蚀性能。因此，磷酸阳极化法是当今比较先进的一种表面处理方法，并在国内外的铝合金胶接工艺中得以广泛应用。在所有材料中，最难胶接的是聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯等几种高分子材料。这几种材料用途很广，但由于它们的表面能低，给胶接带来了极大的困难，是目前胶接表面处理中最大的难题之一。近年来，通过研究发现：采用火焰处理、电晕放电处理、等离子体处理及辐射接枝处理等表面处理方法可以有效地提高上述几种高分子材料的胶接性能。如通过火焰处理，可使被胶材料表面发生氧化反应，得到含碳的极性表面，从而提高其胶接性能。通过电晕放电处理，可使材料表面产生极性，提高了材料的表面能，并可明显地提高材料的胶接强度。通过等离子体处理，可使高分子材料的临界表面张力提高，从而提高了高分子材料表面的润湿性，使其粘接性能得以改善，如处理后的高压聚乙烯和聚四氟乙烯，其胶接强度均可达原来的10倍左右。通过辐射接枝处理，在非极性塑料表面可得到接枝共聚物，使表面极性增加，从而提高了聚四氟乙烯等塑料的胶接性能。如聚四氟乙烯塑料经处理后，若用环氧胶粘剂胶接，其剪切强度可达10MPa以上。虽然现在已研究出许多可供使用的胶接表面处理方法，但还有许多领域有待进一步开发和研究。如氟塑料等非极性的难粘材料，尽管已研究出一些表面处理方法，在一定程度上改善了其胶接性能，但总的说来，其胶接强度仍是比较低的。又如钛合金胶接件在航空航天等重要领域中应用越来越多，但其胶接前表面的处理技术仍在进一步探索之中。另外，虽然近年来对抑制腐蚀底胶的研究已取得明显进展，但仍需对这一重要课题继续研究；对于特种陶瓷材料的胶接，其表面处理技术也有待进一步进行探索。【参考文献】：l Charles V，Cagle．Handbook of Adhesive Bonding，New York：Mcgraw-Hill Book Co．，1973，114～1192 芝崎一郎．接着百科(下册)(日文)，京都，高分子刊行会，1976，51～823 王致禄．化学与粘合．1982，1(1)：64～694 Arthur H，Landrock，Adhesives TechnologyHandbook，Park Ridge，Noyes Publication，1985，54～605 山口章三郎，接着．粘着の事典(日文)，东京，朝仑书店，1985，204～2336 益小苏．叠层胶粘复合材料概论．长春：吉林科学技术出版社，1991．3～5(北京航空航天大学徐修成副教授撰) |
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