被粘材料的表面處理方法一般可分為機(jī)械物理方法和化學(xué)方法兩大類,常用的砂紙打磨、噴砂、機(jī)械加工等屬于前一類,而酸堿腐蝕,溶劑、洗滌劑等處理屬于后一類。這些方法可以單獨(dú)使用,但經(jīng)常是聯(lián)合使用以達(dá)到更好的效果。選用處理方法時(shí)應(yīng)考慮許多因素的影響,通?紤]如下幾個(gè)方面:
(1)表面油污的種類,如動(dòng)物油、植物油、礦物油、潤(rùn)滑劑、臟土、流體、無機(jī)鹽、水分、汗跡等。
(2)油污的物理特性,如污染層的厚度、緊密或松散程度。
(3)被粘材料的種類,如鋼鐵零部件怕不怕堿液,而處理黃銅、鋁材時(shí)應(yīng)考慮選用對(duì)金屬腐蝕性較小的弱堿或中性溶液,又如鑄鐵類的零件組織較疏松,抽污滲透到這些疏松的組織當(dāng)中,很難清洗掉,如條件允許最好先用火焰灼燒,然后再清洗。
(4)清潔劑的能力和設(shè)備情況。
(5)危險(xiǎn)性與價(jià)格等等。
了解上述幾個(gè)方面的情況后有利于選擇合理的處理方法,例如,動(dòng)植物油可用強(qiáng)堿溶液去除;礦物油則用洗滌劑較合適;而有機(jī)溶劑對(duì)動(dòng)植物油、礦物油都是有效的,下面分別介紹幾種表面處理方法。
1.溶劑、堿液和超聲波脫脂法
(1)溶劑脫脂法
大家知道,有機(jī)溶劑對(duì)于除去表面上的油污是很有效的。但是.作為清潔被粘表面用的有機(jī)溶劑應(yīng)具有如下性能:溶解污物的能力強(qiáng)、比熱低、不燃、無毒、穩(wěn)定、對(duì)金屬呈惰性、拂點(diǎn)較低等。顯然,沒有一種商品溶劑能全部滿足上述要求。碳?xì)浠?如丙酮、甲乙酮、汽油、甲苯等)雖然都是優(yōu)良的溶劑,但是易燃,一般在常溫下使用,氯化烷烴(如四氯化碳、三氯乙烯等)的溶解性能良好?扇夹孕,但毒性又較大。盡管如此,這類溶劑還是廣泛使用。溶劑脫脂時(shí)常用擦洗法,就是用脫脂棉浸蘸溶劑后直接擦洗被粘材料表面。使用時(shí)切勿將擦過的棉花與溶劑瓶口直接接觸,以防棉花上溶解的油污轉(zhuǎn)移到瓶子里去。另一種與攘洗法相似的是浸泡法。即將被粘材料浸泡在溶劑中擦洗。但是,溶解在溶劑中的油污又要使表面受到一定程度的污染。
(2)堿液脫脂法
用堿液脫脂是一種價(jià)廉有效的方法,目前在工業(yè)上廣泛使用,值得注意的是此法對(duì)礦物油的效果很差。作為堿性清潔劑,應(yīng)具備如下條件:
(a)有較強(qiáng)的堿性和溶解能力;
(a)X十污物的分散能力好;
(a)對(duì)液體的乳化能力好;
(a)表面張力低,浸潤(rùn)性良好;
(a)漂洗方便;
(a)穩(wěn)定,無毒.無污染,價(jià)廉。
通常一種物質(zhì)是難以滿足上述要求的。因此,堿性清洗劑大多有幾個(gè)組分。比如,清洗碳鋼時(shí)可由30%一55%偏磷酸鈉、10%一50%氫氧化鈉、10%一60%碳酸鈉和2%一5%潤(rùn)濕劑(如十二烷基硫酸鈉)等組成。也可用30%一85%的堿性硅酸鹽進(jìn)行脫脂處理,對(duì)于較活性金屬(如鋁)則用中等強(qiáng)度的堿性清潔劑,如碳酸鈉、偏磷酸鹽和硅酸鹽等處理。
(3)超聲波脫脂法
通常的表面處理方法很難將雜質(zhì)從復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的細(xì)縫、低坑等死角處清理出來,因?yàn)橐后w在那里的流速實(shí)際上等于零,但是超聲波對(duì)解決這個(gè)問題很有幫助。超聲渡的原理是由高頻發(fā)生器與換能器將電磁振動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)能,當(dāng)清洗時(shí)超聲波傳給清洗劑,清洗劑以同樣的頻率進(jìn)行高頻振動(dòng),于是在被清洗物的表面產(chǎn)生很大的機(jī)械沖刷力將雜質(zhì)油污撕掉或沖擊出來,因此,使清洗速度和效率大大加快,同時(shí)清洗效果也是很理想。但是,這種方法比較適用于小型的復(fù)雜部件。用超聲波脫脂時(shí),可以依次使用不同溶劑,這主要與被清洗的污物種類有關(guān)。比較典型的處理次序?yàn)椋呵鍧崉┤芤阂凰?mdash;醇—烘干,然后再經(jīng)三氯乙烯一醇一烘干。
2.機(jī)械加工、打磨和噴砂
物理機(jī)械方法是工業(yè)上常用的表面處理方法之一。機(jī)械處理可以去除表面上的污染物并得到一定的表面粗糙度。用砂紙、鋼絲刷等手工方法打磨表面時(shí).雖然很簡(jiǎn)便,但在實(shí)際操作時(shí)粘接強(qiáng)度值分散性較大,即操作的均勻性較差,因此常在要求不嚴(yán)的地方使用。在機(jī)械處理方法中,噴砂法是工業(yè)上比較廣泛使用的一種快速方便的方法。此法對(duì)于清除表面上的銹斑、鱗片、脫膜劑等污物是很有效的。一般都是將被粘表面先脫脂再噴砂,這樣可以避免油擂轉(zhuǎn)移,當(dāng)然,噴砂也能進(jìn)一步除去微量的油污。噴砂方法又分為干法和濕法兩種。通常用化學(xué)方法難以處理的合金以及在表面上有較多鱗片和氯化物時(shí),用干法噴砂更有效。噴砂后殘留在表面七的細(xì)粉磨料砂粒應(yīng)該用干凈的壓縮空氣或氮?dú)獯祪。濕法噴砂就是將磨料、液體和空氣混合在一起使用。其主要優(yōu)點(diǎn)是能控制和減少粉塵飛物。因此,對(duì)于不怕水的被粘材料表面的處理是很適用的。最后用噴淋的方法除去噴砂表面上的殘留物。
3化學(xué)腐蝕法
不少被粘材料經(jīng)過上述方法處理后還要放在堿液、酸液以及其他活性溶液中進(jìn)行化學(xué)腐蝕處理,這時(shí)不僅進(jìn)一步地除去表面上的殘留油污,而且更重要的是使表面活化或鈍化。在某些金屬表面上還能生成具有鼯好結(jié)合強(qiáng)度的表面氧化皮。這對(duì)提高粘接強(qiáng)度是很有用的。
4.涂底膠法
在已經(jīng)處理好的表面上,有時(shí)先涂一層很薄的底膠,以改進(jìn)牯接性能,涂底膠可以起到如下功用:
(1)保護(hù)作用,使金屬表面保持清潔,防止受腐蝕或污染,延長(zhǎng)處理好表面的存放時(shí)間;
(2)改善粘接性能,例如彈性底膠與環(huán)氧膠配合,環(huán)氧膠很脆,剝離強(qiáng)度很低,在金屬表面上涂丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠或聚乙烯醇縮丁醇膠之后可以使性能得到改善;—3作腐蝕抑制,其用法類似涂料中的防腐底漆.
5放電處理
在真空或惰性氣體環(huán)境中,進(jìn)行放電,使表面氧化或交聯(lián),產(chǎn)生極性表面。根據(jù)使用的裝置和放電條件,放電處理有電暈接觸、電弧、輝光、等離子等方法,特別適合于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等難粘材料的表面處理。
(三)表面處理后的有效期
表面處理后未涂底膠的被粘物最好馬上粘接,不要放置過久。一般把金屬材料表面處理后至粘接前允許存放的時(shí)間稱為表面處理后的有效期,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酸蝕法和陽極化處理的鋁表面在室溫下存放5—10d后再粘接,剪切強(qiáng)度基本不變化。但用砂紙打磨鋁表面時(shí),周圍的環(huán)境條件對(duì)有效期有很大的影響。比如,在車問里濕度高達(dá)∞%~85%,而實(shí)驗(yàn)室里只有50%一55%。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在50%的濕度下將鋁板砂紙打磨處理好再放到92%的高濕環(huán)境下暴露后.剪切強(qiáng)度下降了40%。這說明用機(jī)械方法處理的鋁板在潮濕空氣中不能久放。其原因可能與表面層氧化膜很快吸附了一層潮氣,并生成一層結(jié)構(gòu)很松強(qiáng)度很低的水合氧化物有關(guān)。因此,用機(jī)械方法處理的鋁材應(yīng)存放在干燥環(huán)境中或者盡快使用。