基材粘接面處理
基材粘接面的處理是影響粘接質量的重要步驟之一。為確保優質粘接及長期耐環境性能,基材面不得含有機或無機污染物。有機材料包含油脂、污垢、油類,可用有機溶劑或堿液清除。通常的無機污染物包含鐵銹、水垢和氧化層,這些可通過打磨或化學(學或二者結合)清除。
表面處理的種類
粘接前的基材表面處理方法有很多。一般可分為兩類:機械或化學。無論你選擇哪種方法,良好的表面處理基本上包括:
1.清除所有表面污染物和分解物。
2.防止重復污染。
3.在所有處理步驟中仔細操作。
機械處理是用物理方式清除表面污染物,增大表面積和基材面。此類處理方法包括:
噴砂——研磨顆粒(細砂、粗砂或金屬氧化物)借助高速空氣流朝處理面噴射。噴砂對清除無機污染物和在金屬表面發現的其他腐蝕性物質尤為有效。噴砂效果取決于噴射持續時間、砂粒的形狀和尺寸、噴射速度、基材本身的硬度、多孔性和其他表面性質。
打磨——用鋼絲刷或砂紙或砂墊研磨基材表面。小心防止研磨材料受污染,并在使用后清除粉塵和顆粒。
機加工——如果完全清除油脂,則機加工的表面可能適于粘接。但若仍有殘余油脂雜質,將影響粘接。
另一方面,化學處理方法是利用有機和無機化學品來溶解、松動或消除表面污染。作業方法包括:
蒸汽/溶劑脫脂——利用有機溶劑蒸汽或堿液清洗除去有機污染物或油污。由于脫脂不能清除殘垢或腐蝕物,最好并用金屬表面噴砂方法清除。
陽極化處理——氧化鋁通過硫酸電解方式沉積在粘接表面形成不封閉薄膜。
鈍化
鋅系磷化處理
堿洗
鉻酸處理
化學刻蝕
脫脂劑特別注解:
雖然三氯乙烯、四氯乙烯仍可用為脫脂溶劑使用,但由于環境和人體健康相關的原因,很多公司已不再使用,并因此已開發出許多不污染環境,能夠與粘接系統配用的其他產品,此類產品具有足夠的表面清洗效率。常用的非氯化溶劑脫脂劑包括:
水性堿液清洗可用于溶劑型或水劑型膠粘劑
不污染環境的石油基溶劑。
通用表面處理
以下三步工序是首選機械法表面處理工藝。
1. 脫脂
2. 噴砂
3. 再脫脂
該方法可獲得可用于粘接大多數基材的優異的表面。有時,更精細的化學表面處理方法對某些基材或更嚴格耐環境要求的制品是必需的。有關上述各方法的細節見以下解釋。
無論何種系統,選用的金屬件表面在從清洗罐中取出時必須保持潔凈。應該定期進行水膜破壞試驗(ASTM F22),檢驗清洗的效果。
對各種基材的表面處理方法
雖然基材準備的總體準則是一致的,有些材料尚需特別注意。材料準備指南概述如下:
鋼鐵——噴砂(用鋼鐵或氧化鋁)被廣泛用來處理鋼鐵表面。尤其當金屬表面覆蓋有鐵銹、水垢、氧化層和其他的腐蝕性化合物時很有效。鋼鐵表面處理通常包括:
1. 蒸氣脫脂
2. 噴砂
3. 溶劑脫脂或帶有銹抑制劑的堿液清理。
對鋼鐵化學處理有鐵系磷化或鋅系磷化涂層。對溶劑或水劑型膠粘劑,首先使用微晶磷化膜、鈣鋅系磷化。
對鋼鐵進行化學處理時,磷化膜重量推薦為(膜重量125到450mg/ft2)。鋅系磷化處理
由以下組成:
1. 熱堿清洗
2. 清水漂洗
3. 磷酸浸泡
4. 清水漂洗
5. 鋅系磷化處理
6. 清水漂洗
7. 抑制生銹清洗
8. 熱空氣烘干
這種表面處理可提供骨架在停放期間的防腐蝕性能,同樣也改善了粘接后的防腐蝕性。
不銹鋼——處理不銹鋼的機械方法包括:
1. 選用普通砂或氧化鋁噴砂(不能用鋼砂,因為它會殘留鐵屑導致電化腐蝕)
2. 噴砂后停放時間最多一小時。
對不銹鋼鈍化處理的化學方法:
1. 蒸汽脫脂或堿洗。
2. 在49-57度的重鉻酸鈉硝酸水溶液中浸泡15-20分鐘,其中硝酸20-25%(重量),水71-78%(重量)
3. 冷水清洗
4. 干燥一小時
以上條件可根據金屬件實際情況適當調整。
鋁——鋁表面處理首選的機械方法是噴砂,其中包括:
1.選用普通砂或氧化鋁噴砂(不能用鋼砂,因為它會殘留鐵屑導致電化腐蝕)
在施用膠之前,最多停放2小時。
鋁的鉻化處理也能有助于粘接。包括:
1. 蒸汽脫脂或水性鋁
2. 水洗
3. 去氧化
4. 鉻酸化處理
5. 水洗
6. 熱空氣干燥
請向這些處理工序所使用特種材料的制造商詢問詳情。
鋁表面也可以用陽極化(氧化鋁的電解沉積)處理,雖然硫酸或鉻酸都可陽極化處理鋁表面,但鉻酸處理的鋁件不能用于粘接硅橡膠。使用硫酸處理的鋁件必須是不完全封閉且必須在一小時內涂膠。
鎂——鎂表面處理取決于耐環境性要示。選用普通砂或氧化鋁噴砂可提供一個較好的粘接面,但粘接件的耐環境性不佳。使用鉻化或陽極電鍍等化學處理方法可獲得更好的粘接效果。
黃銅和銅——除了選用普通砂或氧化鋁噴砂外,還可使用化學處理法,包括過硫酸銨刻蝕法。步驟如下:
1. 蒸汽脫脂或堿洗
2. 在25%過硫酸銨水溶液和75%水中浸泡1-2分鐘
3. 水洗
4. 晾干。
鋅——鋅表面大多數使用機械方法。但是,直接粘接到鍍鋅件需留心。通常,熱電鍍鋅表面不能粘接,但電鍍鋅表面可以粘接。
已電鍍的金屬——欲粘接已電鍍的金屬,兩個特殊的問題需考慮:
強力機械處理可能穿透甚至破壞鍍層
鍍層與金屬基材的附著可能不緊密。
鑒于電鍍加工可形成一種清潔可粘接的表面,因此新鮮的鍍件表面通常不需要額外的表面處理。但是記住,鍍層可改變表面的性質,諸如粘接、金屬鍍層的多孔性及表面應力性質。當前的密度、電鍍液組成(包括明亮度)和電鍍液的溫度也影響電鍍面的粘接能力。
當使用機械預處理方法時,輕輕摩擦粘接面,高細度等級的砂粒或砂紙將產生最低程度的滲透。正確的化學處理方法取決于在電鍍過程中所選用的鍍層金屬類型。
如果鍍層不能緊密地與金屬基材復合,則電鍍過程本身需要重新審視。采用205或207作底涂,(厚度5.1到10.2um)通??筛纳婆c鍍層金屬的粘接性。
塑料——橡膠可粘接到許多硬質塑料上,塑料表面處理方法為:
1. 用堿溶液或非活潑性溶劑清洗,
2. 用細砂或輕擦表面(避免劇烈摩擦,以免過熱引起塑料軟化,阻礙粘接使表面扭曲)。
更多基材——本手冊概要表述了大部分硬質基材表面的處理方法,正確的表面處理方法要點如下:
1. 清除表面所有的污染和沉積物
2. 防止重復污染
3. 在各工藝過程仔細操作
同時注意,經機械噴砂產生拋面的表面粗糙度(高度50.8-76.2 um)(2.3mils)比低于12.7 um(小于0.5mils)的表面有更好的粘接性。
表面處理方法的選擇
為明確哪種表面處理方法更適合于您,須考慮如下幾個方面:
1. 經濟性——大批量處理骨架表面通常用化學處理方法比機械方法費用低。
2. 適用廣泛性——機械處理可適用多種金屬,但化學處理僅對部分特定金屬有效。
3. 現有設備的適用性——現有設備可以是機械、化學處理兼備。
4. 粘接要求——隨產品不同,粘接要求也不相同,粘接質量受特定應用方式影響。因面表面處理方法也將不同。
5. 耐環境要求——化學處理通常提供比機械方法更好的耐環境性。
6. 政府法規——在某些地區使用化學處理將受到政府廢棄物處理法規的限制。
表面處理活性的保持
在粘接完成前保持最適宜的表面清潔度是首要的。需做到以下幾點:
1. 在表面處理完成后,立刻使用底膠或面膠。
2. 表面避免暴露在灰塵、水氣或化學蒸汽、脫模劑和其他可能的污染中。
3. 保持清洗溶劑潔凈程度,必要時應及時更換。
4. 保持噴砂?;蛏凹垵崈?,不受污染。
5. 檢查清洗水的純度和干燥空氣的使用頻次,確保最氏污染程度。
“水膜”試驗可被用來檢查油或油脂是否存在,若在表面上去離子水膜可保持連續不破裂不低于1分鐘,則可認為表面基本無油脂或油的污染。
溶劑型開姆洛克膠粘劑的施用
膠粘劑的準備
溫度——溫度會影響開姆洛克的粘度。若膠粘劑儲存溫度較低,在正式使用前應使膠粘劑溫度回升到通常的工作溫度。對55加侖包裝通常要花費48小時。推薦儲存溫度是21-27度,盡可能避免在低溫儲存膠粘劑。
稀釋——無論加入多少稀釋劑,重要的是在所有情形下應加入合適的稀釋劑并攪拌。根據涂方式,底膠或面膠均或能需要稀釋。
五加侖、一加侖或更小的包裝——用木質攪拌棒依照“8”字型在桶中手工攪拌。對加侖包裝,涂料攪拌器也可用于溶劑性膠粘劑。15分鐘通常是足夠的。
連續攪拌直到所有沉淀在桶底的固體成分消失,并形成溶液有個均一的外觀,在使用時經常攪拌。
為減少溶劑揮發,當開蓋后暫停使用時最好放回蓋好包裝蓋。因為溶劑揮發會降低組份的穩定性,增加固含量和粘度。
涂膠工藝
溶劑型開姆洛克膠粘劑可刷涂、浸涂、噴涂、輥涂。通常推薦工藝為:
底膠干臘厚度5.1-12.7 um
面膠干膜厚度12.7-25.4 um
后硫化粘接干膜厚度20.3-33 um
手工刷涂——開姆洛克溶劑型膠粘劑適合直接從小包裝聽內取用。采用此方式時應空好工作服,戴好手套,保持環境整潔。確認在工作場所無污垢和油膩性物質。
當使用小包裝開口容器刷膠時,溶劑的揮發可能增加膠粘劑的固含量。這在使用大號毛刷時尤其可能發生。有可能粘附更多的膠粘劑固體分在刷毛中。一旦膠粘劑干燥,毛刷有時會變成硬塊狀。
如果刷膠后,在被涂表面出現明顯的刷痕,就應適當稀釋膠粘劑,降低粘度,使刷涂容易進行。
底膠和面膠通??稍?/span>21度下干燥30-60分鐘。較高的溫度或增加空氣循環將加快干燥速度。
手工浸涂——當僅僅是少量金屬骨架需涂膠或現場工作條件不容許使用機械設備時,推薦使用手工浸涂。為避免涂層過量、流掛和滴淌,注意緩慢地將金屬件從膠粘劑中取出,控制膠粘劑的粘度并定期攪拌。
機械浸涂——有兩種主要機械浸涂施用方法:輸送裝置和浸膠桶。
傳統的輸送帶裝置可劃分為單軌或條桿輸送系統。單軌系統是一個單鏈單元;條桿系統是在雙鏈配置體之間來回水平運行。輸送系統的選擇取決于所需浸膠金屬件的大小和數量。
為獲得最佳浸膠效果,應設計以一定斜角進出膠液,而非直上直下。輸送帶沿運行方向逐漸提升金屬伯,以便使多余的膠液沿金屬件流盡。
采用浸膠桶時,膠粘劑應連續攪拌,確保膠液有上下翻轉型攪拌過程。保持恒定攪速目的是防止膠粘劑表面起皮,避免因攪入空氣產生氣泡分散到桶壁。使用循環泵或淹沒在膠液下的推進型攪拌葉是非常有效的。若使用過濾系統,應采用隔膜泵。
桶深度應適合最大金屬件的浸膠。增加深度可以增加桶的容量,減少膠粘劑翻出的可能性。并且,桶底應傾斜,以致零件的浸膠深度和桶的深度都能有所下降,因為零件是以一定角度從液體中移出。
為了便于膠粘劑的更替,減少停頓時間,浸膠桶應可移動。如果金屬件部分浸膠或輸送帶低點是不可調的,調節桶的高低將是需要的。
我們還推薦在浸膠桶后放置滴盤。若滴下的多余膠液尚未干結,仍可回放到浸膠桶,若是已凝固則棄用。其他建議包括:
設備采用碳鋼材料
大號口徑,確保低壓操作
在所有泵接口,使用耐溶劑包裝或機械密封
浸膠桶的正確攪拌方式
開姆洛克膠粘劑可在無限期內攪拌或泵吸不會破壞,但過度攪拌可能導致溶劑揮發。
浸膠深度——通常應避免不必要地浸膠過深,這可以減少金屬件上移時膠粘劑的上行趨勢。對于僅需要部分浸膠的金屬件,可調整輸送帶高度或浸膠桶基準面適合需要。
浸膠前清理金屬件持鉤是重要的。針對不同形狀的金屬件應準備不同規格的掛鉤。
金屬件的設計——為確保浸膠成功,金屬件的上部需要設計可掛的曲面或掛孔,以便可靠地掛在輸送帶掛鉤上。金屬件將掛起,以便多余膠液流淌至一點,不影響模壓工藝。通過改變輸送帶上掛鉤位置可以避免膠膜下內部氣泡的產生。
焊接在金屬件上的平面上突起的螺栓頭部會由于焊接有縫隙而導致焊接位置經常窩氣。若螺栓部位恰好是處于高應力點,小缺陷可能是粘接失敗首要節點。手工補焊可以防止氣泡。
穿孔金屬件——當帶有小孔的金屬件浸膠時,膠粘劑常常殘留在孔中,形成厚積或垂掛,你可能需要使用漆刷補浸這些部位。若浸膠時緩慢從浸膠桶提升將有助于防止這些問題的出現。
警惕含螺紋金屬件——加在螺栓類金屬件外的軟性、橡膠帽或套環,或以軟木塞孔、通常用來保護螺紋不被告涂到膠。遺憾的是,這些保護措施并不總是有效。若螺紋是該金屬件起重要作用的部位,且必須清理干凈時,千萬不要采用浸膠方式涂膠。
金屬件從膠粘劑中提升——在浸膠過程中,從膠粘劑中取出金屬件是緊要的環節。如果取出太快,多余的膠粘劑可能會粘附于金屬件上。此多作的膠粘劑緩慢不規則地形成淌淚狀、流掛并集中在金屬件邊緣??傊@些不完美的操作降低美觀外,延長干燥時間,最終將影響整個模壓硫化生產。
為了取得最佳結果,應緩慢均勻地取浸膠件,確保膠粘劑涂層均勻流淌,有助于消除粘接缺陷。通常提升速度為91CM/分(1.5CM/秒)是可以滿足要求的。
旋轉浸膠——旋轉浸膠常被用于小型金屬件,但外觀不如浸膠均勻。盡管降低了美觀,些法可滿足許多需完全包膠的金屬件涂膠。
當使用旋轉浸膠時,先將金屬件浸于含適當底膠的浸膠桶,然后在桶內高速旋轉,直到多余底膠完全清除。然后將該涂膠件轉移到金屬篩網上,晾置在室溫中或熱空氣循環的烘房內干燥。涂面膠可使用相同的工藝。
噴涂應用——噴涂工藝特別應用于涂膠件為單一面,或某些特定的部位。當噴涂時,重要的是膠粘劑噴到基材表面時仍是濕潤的。若在此前已干燥,則粘接不良。
手工噴涂槍可用于小批量生產,對大批量生產時使用輸送自動化方式會有高效。為減少過量噴膠,可選用帶電裝置。對小件或形狀復雜的金屬件,可使用空氣刷。無論哪種大小金屬件,都可通過調整設備確保涂膜的均一性-外觀沒有膠粘劑流掛和淚痕。
在手工噴涂過程期間,金屬件通常被裝配在支架上,必要時應兼有外罩。若需金屬件完整涂膠,或將金屬件在噴槍前旋轉。特殊的輸送帶可按電腦程序在經過噴槍前自動旋轉。
噴涂設備——許多制造商生產的涂料用噴槍同樣適合于開姆洛克膠粘劑。優選的系統包含:
噴嘴和空氣蓋需適應特定的噴膠流量及噴霧類型。
膠粘劑供料桶內空氣壓力可調。
在噴槍和空氣源的霧化壓力可控制。
在供料管中加濾網(通常為50目)
在供氣管中加濾網和除濕劑。
防污染的關鍵是除去油脂和水。因此,整個噴膠系統應易拆洗。例如低流速裝置在流速受限區域有對沉淀的稀釋過膠粘劑會出現問題,有必要安裝溶劑泵以便每8小時清理一遍。
當噴涂開姆洛克時,保持連續攪拌供膠桶內的膠粘劑也很重要。若供料管內徑偏小,如小于11毫米,供料管將不足以提供快速的流速,在沉淀可能發生的地方需預防死節的出現。
靜電噴涂裝置——大量的裝置可以用來進行靜電噴涂,包括靜電裝置和手動常規靜電空氣噴槍、旋轉盤和迷你釧靜電涂膠器。
當使用這些裝置時,可能需要增加少量丁酮或其他諸如戊二酮或環己烷,以提高面膠的極性。揮發較慢的芳香類溶劑也可以適量加入到底膠中,以改善噴涂膜的質量。
但是,不要使用超過15%體積的丙酮稀釋用于噴涂的面膠,以免消弱底膠重溶劑化的機會。
由于高稀釋比大量應用在噴涂所用的底膠和面膠中,使用時二者必須被連續攪拌。而且,輸送管道應盡可能短,警惕膠粘劑因在輸送管道中停頓產生沉淀。
覆蓋率——很難估計噴涂膠粘劑的覆蓋率,因為這在很大程度上取決于重復噴涂的量。在通常情形下,可能是達到50%。但當使用靜電噴涂時,噴涂功效可能高達75%,由此,可預期獲得較高的噴涂覆蓋率。
霧化作用空氣壓力的控制——保持霧化作用的空氣壓力對成功的噴涂應用是很重要的。如果壓力太高,膠粘劑小液滴可能在到達金屬表面之前就已分散而干燥,留下干燥粉末狀的外表。絲狀的膠粘劑也會在噴膠室內空氣中漂浮,形成所謂的“蜘蛛網”。可通過減少霧化壓力,進一步稀釋或采用更高沸點的溶劑來控制上述現象的出現。
過早干燥的控制——金屬件經噴涂方式的干燥速度明顯快于浸膠方式,因為在霧化過程中已經有部分干燥了。為了實現金屬件完全浸潤膠粘劑,膠粘劑在到達金屬件表面時必須是液體,如果多把噴槍,需確保每把噴槍噴射的都是液體。不要在用第一把噴槍噴的干燥涂層上再噴射濕的膠粘劑。
輥涂——輥涂可用于涂刷圓柱形或平坦形物件。軸或管狀件可通過瞬間固定在兩個浸到膠粘劑的旋轉毛氈輥間完成涂膠。一種馬海毛纖維輥刷可用來涂刷大型、平坦的表面。但帶短而細毛的滾刷為首選。
逆轉輥涂——逆轉輥涂可用于溶劑型開姆洛克膠粘劑涂刷鋼帶、鋁帶或不銹鋼帶。如果沒有兩種膠粘劑依次應用的裝置,底膠必須在稍后一段時間前使用涂以面膠。
當采用逆轉輥涂時,從桶中泵吸膠粘劑至膠盤中。一個吸取膠液的輥筒將膠粘劑轉移到應用滾筒上,金屬帶以每分鐘30-46米的速度通過應用滾筒。調整底膠或面膠的流速以便它恰能溢出膠液壺進入傾斜的液槽內,并返還至桶。此系統確保連續攪拌。
干燥過程——所有的開姆洛克可以在室溫(21度)下30-60分鐘后達到足夠干燥。若需要快速干燥,可使用一個66-93℃的空氣循環烘干機。確認具備足夠的空氣循環。因為在快速干燥時,溶劑離開工件表面并進行擴散。空氣循環,以獲得足夠的釋放以防止過量溶劑積聚在烘干機內。
對密閉體系,必須小心以防爆炸性溶劑積聚。因此,帶有開口端的輸送式烘干機和交叉循環被經常采用。燃氣爐若設計合理也可使用。重要的是在重點燃氣爐前需凈化溶劑蒸汽和未燃氣體。
其他有效干燥裝置包括蒸汽板、紅外熱燈。但當使用熱燈時,金屬件表面溫度必須不超過121℃,且當輸送帶停止運行時,此燈應即刻關閉移去。
涂膠件的搬運——涂膠件經烘干后,卸下并直接由傳送帶轉移至運輸筐內。當熱的金屬件沒有被刮擦的可能時,可予以搬運,但需注意任何尖銳點和邊角處。
會受到高應力的涂敷區域應被保護起來,或者在損壞后進行修復。這些區域的膠粘劑擦除會過早粘接。
清潔的金屬件或涂膠物件必須保持無污染。由于指紋會影響粘接,強烈推薦使用工作手套。它們可以是薄而白的棉手套,因其一旦沾染污物易被發現。
涂膠件停放期的穩定性——盡可能早硫化,但適當儲存所有的涂膠件也能確保最大的停放期。通常涂膠件必須被密封保存在干凈的塑料容器內并存放于包裝紙盒。防止涂膠件暴露在紫外線和空氣中的污染物下。
適當的儲藏——通常裝運或儲藏過程中,溫度的多變不會影響溶劑型開姆洛克膠粘劑的性能。但是冬季當室溫接近冰點時可能增加其粘度,一些產品會有凝膠。所有產品在使用前需加熱至21-27℃常溫。
另個,夏季的儲存和運輸的溫度會超過開姆洛克產品的安全上限。推薦溫度為21-27℃,避免環境溫度超過38℃,儲存在熱源附近或無空調的倉庫貨架上都不可取。只要可能,陰涼通風的儲存區域都是理想使用場所。必要時,特別的操作存放注意事項會標示在產品的外包裝桶上。
硫化成型
硫化成型是橡膠零件生產的一個重要步驟。在這一階段,涂膠件和混煉膠被安放在模腔內,在適當的時間、溫度和壓力下粘接形成最終零件。
硫化過程中每一步的工藝控制對成功粘接是緊要的,其中的任何一步的要要改變將導致粘接失效。
為得到理想的粘接,需在低的橡膠粘度下保持最大的硫化壓力。經壓力與粘度之比隨特定的時間和溫度條件下,確保在膠粘劑和混煉膠界面產生峰值接觸。這也使正被硫化的混煉膠的物理性質得到最優化。
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