Page 73 - 《橡塑技术与装备》2022年9期
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理论与研究                                       曹广如 等·橡胶与金属硫化黏接中的金属表面处理工艺研究进展


                看出，黏结强度随溶液浓度以及老化温度均先提升后                           增大，但当功率过大时其金属表面产生汽化现象，导
                下降。                                               致增速减缓 ；
                2.7 阳极氧化处理工艺                                         （2）火山口状凹坑的直径随着离焦量由零往正负
                    阳极氧化工艺是一种利用外加电流使金属在电解                         向增加而增大，当处于正方向时，火山口状凹坑的直
                液中形成一层氧化膜的过程。通常应用于铝合金，可                           径增大速率较快，当处于负方向时，火山口状凹坑的
                以提高合金表面硬度和耐磨性。                                    直径增大速率较缓慢，但当离焦量绝对值过大时，激
                    王春艳等    [21]  对钛合金采用 NaOH 阳极氧化处理              光功率密度过低，不能达到金属熔点形成火山口状凹
                测试剥离强度，得到以下结论 ：阳极氧化的电压和时                          坑；
                间不同，所形成的氧化膜厚度不同，使钛合金试样表                              （3）火山口状凹坑的直径随着激光脉宽变宽先增
                现出不同的颜色。NaOH 阳极氧化后 TB8 钛合金的表                      大后减小，当脉宽较小时，功率密度超过金属汽化阈
                面微观形貌，阳极氧化工艺在试样表面形成离散分布                           值，随着激光脉宽变宽金属汽化程度减小，金属熔化
                的颗粒状凹坑，并在凹坑底部形成多孔的氧化膜。首                           程度提升，火山口状凹坑的直径增大，当激光脉宽减
                先，形成的氧化膜亲水性较好，有利于提升金属表面                           小使得功率密度小于金属汽化阈值时，激光脉宽继续
                和胶黏剂的黏结强度 ；其次，氧化膜表面粗糙度提升，                         增加，金属熔化程度降低，火山口状凹坑的直径减小；
                增大了比表面积，有利于提升黏接力 ；此外，胶黏剂                             （4）火山口状凹坑的直径随着辅助气体气压增大
                渗透到氧化膜孔内，需要更大的剪切力才能破坏黏接                           先急剧增大再缓慢增长，需要辅助气体气压达到一定
                界面。                                               数值才能得到合适的火山口状凹坑形状。
                2.8 激光毛化处理工艺
                    激光毛化    [22~23]  技术是一种新型金属表面处理工               3 结语
                艺，在轻量化应用方面用途广泛              [24~28] ，对金属进行激           在橡胶与金属硫化黏接中，以上几种工艺，砂纸
                光毛化时仅有表面很薄的一层受到影响，主要用于对                           打磨和酸洗由于效率低下、效果不好已经淘汰 ；喷砂、
                金属材料表面性能的改善。                                      抛丸应用广泛，但是仍然存在噪声、粉尘等环境污染
                    彭亚南等    [29]  采取对钛合金板进行不同脉宽度和电                问题 ；磷化应用较为广泛，但存在化学污染的问题 ；
                流强度的激光毛化处理制成金属 - 高分子连接件产品，                        硅烷化、阳极氧化和激光毛化等新工艺仍需要进一步
                并通过与喷砂以及阳极氧化对比拉伸强度试验和剥离                           的研究和推广应用。新工艺的发展有利于提升生产效
                强度试验对金属 - 高分子链接件性能分析结果，试验                         率、减小污染、建设环保产业，为我国橡胶产业的新
                表明采取激光毛化处理的方式对于金属 - 高分子连接                         发展提供动力。同时在我国大力推动 “ 碳达峰，碳中和 ”
                件提升拉伸强度十分奏效，且随着脉宽度和电流强度                           双碳目标的背景下，发展绿色环保的新工艺尤为关键。
                的增大拉伸强度也会提升，但是对于其剥离强度反而                           在新型表面处理工艺的推进下，橡胶金属硫化产业的
                会随着脉宽度和电流强度的增大而降低。分析结果可                           发展必将一片光明。
                知，激光毛化处理金属表面产生火山口状凹坑，其粗
                糙度均匀程度较好且处理方法更为有效，所以对于拉                           参考文献 ：
                                                                  [1]   高守超，张康助，郭平军 . 橡胶与金属的硫化黏接 [J]. 化学与
                伸强度的提升更好 ；但是由于激光毛化对于金属表面
                                                                      黏合，2003,(4):176.
                凹坑处理具有方向一致性，各向异性较差，所以激光                           [2]   李昂 . 黏接与胶黏剂 [J]. 特种橡胶制品，2003,24(6):56.
                毛化产品的剥离强度会降低。                                     [3]   王勇 , 瞿连辉 , 曾飞 . 橡胶 / 金属硫化黏接失效原因分析及对
                                                                      策 [J]. 特种橡胶制品，2008,29(4):30-33.
                    激光毛化处理性能从微观来看体现在产生的火山
                                                                  [4]   赵胜 . 黏钢加固技术应用研究 [J]. 经济师，2005(8):295.
                口状凹坑，火山口状凹坑形貌几何参数主要受到激光                           [5]   黄良平，唐先贺，谭亮红 . 金属表面处理工艺对橡胶与金属黏
                功率、离焦量、脉宽以及辅助气体气压                [30]  的影响。李          接性能的影响 [J]. 特种橡胶制品，2003（01）； 24(1):34-37.
                成冬等   [31]  通过调整激光功率、离焦量、脉宽以及辅助                   [6]   边洁，王威强，管从胜 . 表面预处理对 PPS/FEP 复合防腐涂
                                                                      层结合强度的影响 [J]. 中国表面工程，2003 ； 63(6):42-46.
                气体气压等参数，来对火山口状凹坑的金相组织、硬
                                                                  [7]   刘志文，刘敬福，李赫亮，等 . 表面处理对环氧胶黏涂层剪切
                度测定，由结果可得以下结论 ：                                       强度的影响 [J]. 表面技术，2002 ； 31(3):12-13.
                   （1）火山口状凹坑的直径随着激光功率的增大而                         [8]   Clearfield H M,  Watson  T J, Mcnamara D K ， et  al.


                      年
                2022     第   48 卷                                                                      ·23·
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