Page 72 - 《橡塑技术与装备》2022年9期
P. 72
橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
实验结果表明金属 / 聚合物界面的黏接强度随着粗糙 2.5 磷化处理工艺
度 Ra 的增大而增大至最大值随后不断减小。当金属 金属表面采取磷化处理能在其表面产生许多微型
表面具有一定表面粗糙度时，胶黏剂更容易附着在金 缝隙和小孔，有利于提升金属黏结表面积和胶黏剂的
属表面的凹坑内部，固化后大大提升了黏接物之间的 浸润性，从而提高金属与高分子材料的黏结强度。
摩擦力从而提升黏接强度 ；当金属表面粗糙度 Ra 超 金属表面磷化处理后的黏结强度主要受磷化液浓
过阈值时，在打磨形成的凹坑处易形成应力集中且残 度、磷化时间以及磷化温度三个要素影响。黄良平等 [5]
留杂质，从而降低表面黏接强度。 通过以磷化浓度、磷化时间和磷化温度为变量进行试
2.2 酸洗处理工艺 验，测量了经过处理后的金属橡胶硫化产品的黏结强
酸洗处理工艺是利用酸洗溶剂的腐蚀作用，通常 度，由试验结果可知 ：
使用盐酸、硫酸、磷酸、硝酸和氢氟酸等酸洗溶剂。 （1）磷化浓度不是越高越好，磷化浓度太高会使
金属表面在经砂纸打磨过后再进行酸洗处理，可以有 得金属试样表面磷化结晶速率加快，造成晶体分布不
效去除金属表面氧化层和污物，使金属表面处于洁净 均的现象，结晶部分过快，整体形成磷化缺陷，同时
的状态，便于胶黏剂的浸润，同时金属表面经酸洗处 磷化速度过快，导致磷化膜把磷化过程中生成的沉积
理后产生许多小孔，有利于胶黏剂和金属表面黏结强 物包裹住，形成内部松散的结构，进而降低黏结强度；
度的提高，另外酸洗处理还能使金属表面活性提升， （2）随着磷化时间增加，金属橡胶硫化产品黏结
促进胶黏剂的黏结。张璞等 [10] 利用拉伸剪切实验研究 强度先提高再降低。其原因是随着时间拉长，金属表
了酸洗对比砂纸打磨的黏结强度影响变化，结果表明， 面磷化膜由逐渐完善，再到磷化膜厚度过厚，使得黏
金属表面砂纸打磨后再经过酸洗处理会减小表面粗糙 结强度主要体现在磷化层与橡胶的黏接，由于磷化层
度，但是能够提升黏结强度。 的断裂导致黏结强度降低 ；
2.3 喷砂处理工艺 （3）温度过高过低都会导致黏结强度降低。因为
喷砂是利用压缩空气形成高速喷射流把喷料高速 处于低温状态时磷化程度低磷化膜不完善，高温状态
吹出去对零件表面进行处理的一种方法。往往用于形 时磷化膜过于松散。
状复杂的工件。经过喷砂处理，能提高金属表面粗糙 从理论上来讲磷化处理后金属的黏结强度要高于
度，在金属表面形成不规则的小凹坑，同时能起到除 砂纸打磨和喷砂抛丸，但实际上磷化浓度、磷化时间
锈的作用，且具有良好的各向异性。 及磷化温度都会对磷化之后的黏结强度产生影响。
在喷砂过程中金属表面在高速砂粒的冲击下，基 2.6 硅烷化处理工艺
体表面发生很强的塑性变形，晶体晶格同时发生滑移、 硅烷偶联剂的水解与缩聚、溶液稳定性及其耐蚀
畸变以及间距的变化，导致晶粒内位错密度增加，这 性能检测、结构表征现阶段已得到初步研究 [13~16] 。以
都大大有利与涂层在金属表面的附着 [11] 。 硅烷偶联剂为主的金属表面防锈技术具有以下优点
2.4 抛丸处理工艺 [17] ：工艺过程简单、无毒性、无污染、适用广泛、成本低。
抛丸的原理是通过电机使叶轮体旋转，在高速旋 金属表面硅烷化处理会在胶黏表面形成结合力极高的
转的离心作用下将钢丸抛到材料表面。抛丸通常用于 化学键，其硅烷偶联剂同时和有机物以及无机物都处
形状规则的物体，效率高。抛丸处理后可以在零件表 于紧密连接的状态。既有亲无机物基团，与金属和填
面形成残余应力，提升零件疲劳性能，提高疲劳寿命； 料作用 ；又含亲有机物基团，从而与有机物发生反应
提高表面粗糙度 ；使表面显微结构发生改性。 [18~19] 。
抛丸时间、钢丸粒径是影响金属与胶黏剂黏结性 王雪明等 [20] 利用 KH-560 硅烷膜在不同溶剂中
能的重要条件。谢彦飞等 [12] 通过对金属骨架进行不同 水解的硅烷溶液，在金属基体上加热固化形成硅烷膜，
抛丸时间和不同抛丸粒径的抛丸处理，并对黏结后球 研究了水解溶剂、水解时间、溶液浓度、固化温度对
铰产品进行破坏试验，由试验结果可知随抛丸时间增 硅烷膜与基体黏结强度的影响，试验结果表明 ：从水
加和抛丸粒径增大黏结性能先提升后降低。对于具体 解时间 - 黏结强度曲线可以看出，采用水 + 甲醇混合
产品的抛丸粒径和抛丸时间还需要通过试验进行选择。 溶剂时硅烷膜黏结强度最好，且其黏结强度随着时间
增加先提升后下降 ；从老化温度 - 黏结强度曲线可以
9
·22· 第 48 卷 第 期
