表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學(xué)性能不同的表層的工藝方法。表面處理的目的是滿足產(chǎn)品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。 對于金屬鑄件,我們比較常用的表面處理方法是,機械打磨,化學(xué)處理,表面熱處理,噴涂表面,表面處理就是對工件表面進行清潔、清掃、去毛刺、去油污、去氧化皮等。
表面處理決定了粘結(jié)強度。對于高強度的結(jié)構(gòu)粘結(jié),表面的氧化膜,油漬,灰塵,霉菌,脫模劑和所有的其他污染物必須被完全清除。表面處理的好壞直接決定了粘結(jié)強度和耐環(huán)境老化的程度。
有三種清除污染物的方法:化學(xué)清洗,打磨,脫脂
• 化學(xué)清洗:是處理金屬的一個普遍的方法。包括蝕刻的表面形成具有高粘結(jié)性的氧化層,或是涂敷有機涂層。化學(xué)清洗提供了最佳的粘結(jié)表面。
• 打磨:包括噴砂法,蒸汽打磨使用研磨劑或“Scotch-Brite”清潔材料。噴砂法僅適用于足夠厚的材料(不然噴砂時會扭曲變形)。蒸汽打磨法對金屬的厚度要求不是很嚴(yán)格。
• 脫脂:當(dāng)粘結(jié)強度要求高或用在戶外對耐候性要求嚴(yán)格時,可用脫脂進行表面處理。表面用熱堿溶劑或溶劑蒸汽清潔,但表面不能有銹,涂料和磨細(xì)的微粒。熱堿溶劑時去除殘余污染物最有效的方法。
推薦表面處理程序
有3個步驟對于清潔任何材料都是必需的:
1) 脫脂;
2) 化學(xué)腐蝕或機械打磨;
3) 脫脂
對于珍貴的金屬或珠寶,脫脂一般可以完全達到要求。但是銀比較例外,用中等數(shù)目的金剛砂紙會使銀失去光澤,建議使用三氯乙烯蒸汽相位脫脂劑。大多數(shù)塑料制品表面會有脫模劑或蠟,粘結(jié)前需要用丙酮或丁酮溶劑清除,再進行打磨,輕輕的用中等數(shù)目的金剛砂紙打磨。預(yù)處理好的零件應(yīng)盡快的粘結(jié),如果粘結(jié)必須推遲,建議零件用薄紙覆蓋并放置于無污染的干燥處。
以下是建議的化學(xué)處理方法(僅適用于工業(yè)粘結(jié)):
鋁,鋁衣合金或24ST 硅樹脂鋼
鑄鐵 不銹鋼
混凝土(波蘭特水泥類型) 鐵氟龍
紅銅及其合金 酚醛樹脂,聚酯,聚氨酯
己二烯酞酸鹽(酯) 樹脂
鍍鋅的金屬 橡膠
玻璃 錫
鉛 鈦
皮革制品 木材
鎂及其合金
鋁、鋁衣合金或24ST
1) 用溶劑脫脂之后干燥
2) 浸泡在65 - 70攝氏度的鉻酸溶液中5-10分鐘
鹽酸溶液的制備:
10份(重量比)重鉻酸鈉
30份(重量比)98%的硫酸
100份(重量比)蒸餾水
先把重鉻酸鈉溶解在大部分水中,再慢慢加入濃硫酸,邊加邊攪拌,最后加入剩余的少部分水。
3) 用流動的水徹底沖洗金屬后干燥完全。
4) 表面處理結(jié)果理想,應(yīng)立即進行粘結(jié)。
鑄鐵 脫脂,金剛砂紙打磨,再次脫脂。
混凝土(勃蘭特水泥類型)
1) 混凝土的沾有油漬或油脂必須首先用烈性溶劑如氫氧化銨進行擦洗,之后用水徹底沖洗。
2) 混凝土在被粘結(jié)之前,應(yīng)該進行表面處理。以下方法可供選擇:
(a) 在離被粘面1/16”處噴砂,用真空吸塵器清楚灰塵。若表面有被腐蝕變質(zhì)的地方,應(yīng)先打磨或去除此表面在進行除塵。
(b) 通過機械擦除的方法去除灰塵。
(c) 用15%的鹽酸溶液進行化學(xué)腐蝕(用鋼刷操作)直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生。再用高壓水管進行沖 洗。用潤濕的石蕊試紙檢測,表面若成酸性,用1%的銨溶液漂洗,最后使表面完全干燥。
銅及其合金(黃銅)
混酸的配置:
430份(體積比)的硫酸
72份(體積比)的硝酸
490份(體積比)的水
步驟:在上述溶液中浸泡15秒,水管漂洗5秒(25度的水)。浸泡在15%(體積百分比)鹽酸溶液中,水管漂洗2分鐘。(25度)。
下面的溶液可能會用到:
8.0(重量比)的氯化鐵溶液
16.3(重量比)的硝酸
75.5(重量比)的水
室溫下浸泡在上述溶液中1-2分鐘,用水充分漂洗再用60-65度的空氣干燥。
己二烯酞酸鹽(脂)
用抹布攢丙酮或丁酮溶液擦洗表面脫脂,再用中等目數(shù)的金剛砂紙打磨。再次用丙酮或丁酮溶液擦洗脫脂。
鍍鋅的金屬
脫脂后,用中等目數(shù)的金剛砂紙打磨,再次脫脂或使用下面所列溶液化學(xué)腐蝕。
溶液:20份(重量比)的濃鹽酸
80份(重量比)的蒸餾水
步驟:
1. 脫脂
2. 室溫下浸泡金屬在已配置好的鹽酸溶液中2-4分鐘
3. 用冷的蒸餾水會去離子水漂洗
4. 在60-70度的烘箱內(nèi)干燥20-30分鐘
5. 盡快的用粘合劑進行粘結(jié)
玻璃 一般的粘結(jié)應(yīng)用,只進行表面脫脂就足夠了。若要求最佳的粘結(jié)強度,玻璃表面需用細(xì)砂紙進行打磨直到表面“結(jié)霜”
鉛 脫脂,用中等目數(shù)的金剛砂紙打磨,再次脫脂。
皮革制品 抹布用丙酮或丁酮溶液潤濕脫脂,再打磨,再脫脂
鎂及其合金
1. 用穩(wěn)定的三氯乙烯蒸汽脫脂
2. 浸泡在76-87度的10%氫氧化鈉中10分鐘。
3. 冷水噴洗5分鐘。
4. 室溫下浸泡在由1.5磅鉻酸和0.25磅硝酸鈉和1加侖水組成的溶液中8分鐘
5. 漂洗約3分鐘
6. 室溫下浸泡在氫氟酸溶液中5分鐘
7. 漂洗半分鐘到一分鐘
8. 71到98度的熱空氣烘10分鐘
9. 立即進行粘結(jié)或用鋅的底涂劑進行保護。
不銹鋼
1. 脫脂
2. 在65-68度的下述溶液鐘腐蝕10分鐘
溶液:90份(重量比)水
37份(重量比)硫酸
0.2份(重量比)Nacconol系列表面活性劑。
3. 水管或蒸餾水漂洗
4. 室溫下浸泡在下述溶液鐘10分鐘。
溶液:88份(重量比)水
15份(重量比)濃硝酸
2份(重量比)氫氟酸。
5. 蒸餾水漂洗,95度的烘箱內(nèi)烘干
鐵氟龍
進行化學(xué)腐蝕的溶液的制備和所用材料有危險性,建議從以下所列的公司購買:
W.L Gore Associate, Newark Delaware-(Tetraetch)
Acton Associate, Newark New Jersey-(Fluoroetch)
Joclin Manufacturing Co. Wallingford, Conn.-(Fluorobond)
酚醛樹脂,聚酯,聚氨酯 抹布用丙酮或丁酮溶液潤濕脫脂,再打磨,再脫脂
橡膠 若需要最大的粘結(jié)強度,建議使用化學(xué)腐蝕的方法。使用下面的環(huán)化技術(shù)就可以得到滿意的粘結(jié)表面。把橡膠浸泡在濃硫酸中,天然橡膠浸泡5-10分鐘,合成橡膠浸泡10-15分鐘。許多橡膠都有耐酸性,因此需要較長的環(huán)化時間,直到當(dāng)橡膠彎曲時有細(xì)小的裂縫。也可以用告狀的濃硫酸浸泡,膏狀時因濃硫酸里面加入了重晶石,得到均勻的不流動的膏狀濃硫酸。浸泡好的橡膠用水沖洗后干燥。有時可能需要用稀釋的堿性溶液中和殘余的酸,如果有酸性物質(zhì)殘余,機會消耗部分固化劑,虛弱粘結(jié)強度。此時的表面可用于粘結(jié)了。
錫 脫脂,用中等目數(shù)的金剛砂紙打磨,再次脫脂。
鈦 一般來說,對于金屬鈦用酸腐蝕就可以得到最有效的粘結(jié)表面。用15%的硫酸溶液使鈦被陽離子化或用熱的硫酸。接著用烷基磺酸鈉的洗滌劑清洗。在鈦的表面事先鍍鋁或鍍鎳也可以得到好的粘結(jié)表面。
木材 用打磨器,斧頭,刨子清除表面的油漬,腐爛處等其他污染物。應(yīng)確保木材是干燥的。再用砂紙打磨光滑