常用的表面處理方法主要有脫脂處理法、機(jī)械處理法和 化學(xué) 處理法三大類。選擇表面處理法應(yīng)考慮多種因素，其中主要包括：

  （1）表面污染物的種類。如動(dòng)物油、植物油、礦物油、潤(rùn)滑油、臟土、流體、無(wú)機(jī)鹽、水份、指紋等。
  （2）污染物的物理特性。如污染物的厚度、緊密或疏松程度等。
  （3）膠接材料的種類。如鋼材料可用堿溶液，而處理黃銅、鋁材料時(shí)應(yīng)考慮選用腐蝕性較小的溫和溶液。
  （4）需要清潔的程度。
  （5）清洗液的清潔能力和 設(shè)備 情況。
  （6）危險(xiǎn)性和價(jià)格成本等。

  現(xiàn)對(duì)常用的表面處理方法介紹如下。

   一、脫脂處理法

  （一）溶劑脫脂法

  有機(jī)溶劑能有效地除去表面上的油污。對(duì)于清洗脫脂所用的有機(jī)溶劑要求能具有如下的 性能 ：

  （1）溶解污物的能力強(qiáng)；
  （2）比熱或潛熱低；
  （3）不燃；
  （4）無(wú)毒；
  （5）化學(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)處理表面呈惰性；
  （6）沸點(diǎn)較低；
  （7）在氣態(tài)時(shí)比空氣重，在液態(tài)時(shí)也有較大的密度；
  （8）具有低表面張力等。

  能滿足上述所要求的有機(jī)溶劑事實(shí)上并不存在。因此必須按照具體情況，選擇較為合適的溶劑種類。通常采用的有機(jī)溶劑有：丙酮、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳、醋酸乙酯、香蕉水、汽油等。對(duì)于大批量的連續(xù) 生產(chǎn) 的膠接件，最好采用三氯乙烯蒸汽浴除油脂。

  采用溶劑脫脂也容易出現(xiàn)部分污染物憑借溶劑全面擴(kuò)散的現(xiàn)象。在這種場(chǎng)合，應(yīng)經(jīng)常更換溶劑并反復(fù)清洗。一般應(yīng)采用少量多次的方法去除油脂。

  另外，采用溶劑脫脂時(shí)，一定要有必要的晾干時(shí)間，否則由于溶劑殘留在膠接件表面上而使其 膠接強(qiáng)度下降。對(duì)于大面積的膠接件表面，可采用從上至下或從左到右一個(gè)方向擦拭，反復(fù)進(jìn)行，直至無(wú)油污為止。也有一些采用溶劑除油脂后，再用除垢劑進(jìn)行沖洗。

  由于許多有機(jī)溶劑均為易燃物質(zhì)，因此在用這些溶劑去除油脂時(shí)，必須遵守易燃易爆物操作的有關(guān)規(guī)定。

  如果把溶劑脫脂與超聲波脫脂合并使用，則其處理效果更好。表2示出了鋼的溶劑脫脂處理及與超聲波脫脂處理并用的效果。

表2 溶劑脫脂的處理效果

處理方法	抗剪強(qiáng)度比較值（ %）
未處理	28
甲苯脫脂	93
庚烷脫脂	93
丁酮脫脂	94
醋酸乙酯脫脂	100
三氯乙烯脫脂	100
甲基三氯甲烷，超聲波 5min 脫脂	110
甲基三氯甲烷，超聲波 13 min脫脂	113
甲基三氯甲烷，超聲波 20min脫脂	114

 

 

    （二）高溫脫脂及除積炭

  此方法一般用于使用過(guò)的膠接件脫脂除油處理。由于膠接件長(zhǎng)期使用，表面容易吸附或沉積油污，在膠接前如不除盡油污，在膠粘劑與膠接件表面之間便會(huì)形成一個(gè)油膜隔離層，從而嚴(yán)重影響膠接強(qiáng)度。

對(duì)于這些膠接件，如允許采用高溫處理時(shí)，可將它們置于200-250°C 的電熱鼓風(fēng)干燥箱中。如膠接件太大，無(wú)法加入電熱鼓風(fēng)干燥箱，則可采用幾個(gè)紅燈或噴燈局部加熱，使膠接件表面及周圍的油脂滲出，然后用干凈棉紗揩擦，再用溶劑除油。必須指出，在用溶劑除油時(shí)，溶劑一定要與火源隔開(kāi)，以防發(fā)生意外。
  對(duì)于返修的舊制件，如果上面沉積有堅(jiān)韌的積炭薄層，則在膠接修補(bǔ)前必須將積炭仔細(xì)除去。
積炭一般由燃燒產(chǎn)物、金屬氧化物、塵埃、油脂及其膠質(zhì)油泥沉積物等復(fù)雜成份組成。清除積炭的方法可分為機(jī)械處理和化學(xué)處理兩種。但無(wú)論使用什么方法，都需事先除油脫脂。
  機(jī)械處理主要用手工工具刮除，如用鋼絲刷、銅絲刷、刮刀、風(fēng)動(dòng)工具等清除。必要時(shí)先將制件在煤油中浸泡一段時(shí)間，然后用磨料等清除。
  化學(xué)處理又分為堿性熔鹽浴法和溶液處理法兩種。

  （三）化學(xué)脫脂

  如果條件許可，對(duì)膠接件最好采用化學(xué)脫脂法。在化學(xué)脫脂法以及在后面所述的化學(xué)處理法的配方中所用的水，均為軟水或純水，即用一般容易得到的蒸餾水來(lái)配制處理溶液。洗滌用水采用自來(lái)水。

  （四）超聲波脫脂
  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、低洼等死角處清除出來(lái)。在這種場(chǎng)合，超聲波可較理想地解決問(wèn)題。
  超聲波是通過(guò)高頻發(fā)生器與換能器的結(jié)合而由電振動(dòng)能轉(zhuǎn)變來(lái)的機(jī)械振動(dòng)能。采用超聲波脫脂時(shí)，在干凈的液體中放入換能器，又在它的附近放入處理的制件。當(dāng)超聲波的頻率為20-5000Hz時(shí)，已有足夠高的能量對(duì)流體進(jìn)行翻動(dòng)，同時(shí)在表面相的界面上產(chǎn)生很大的機(jī)械沖刷力將雜質(zhì)從壁上撕掉或沖擊出來(lái)，因此大大加快了清掃污物的速度。此法比較適用于小型的復(fù)雜部件。如果凈化的部件較大，則頻率就應(yīng)相應(yīng)降低。在大多數(shù)情況下，一般部件放在功率為20W/cm2 的超聲波中處理20-60s 后，就能得到足夠清潔的表面。使用液體要經(jīng)常更換，以免在清潔的部件表面上形成污染膜。

    二、機(jī)械處理法

  機(jī)械處理法是工業(yè)上常用的處理方法之一。主要有機(jī)械打磨和機(jī)械噴砂兩種方法。

  （一）機(jī)械打磨法

  通常先用鋼絲刷刷去膠接表面松散的氧化層，然后用砂輪、砂布、砂紙或粗銼進(jìn)行打磨加工，使膠接表面得到一定的粗糙度。
  機(jī)械打磨法適用于大部分材料。表3-5分別示出了國(guó)產(chǎn)水砂紙、木砂紙和鐵砂布的型號(hào)和粒度號(hào)數(shù)的對(duì)照情況，供使用時(shí)參考。機(jī)械打磨法簡(jiǎn)便易行，化費(fèi)很省，但在實(shí)際操作時(shí)難以得到相同的重復(fù)結(jié)果，操作的重演性和均勻性較差，因此通常只在要求不高的場(chǎng)合使用。

 表3 國(guó)產(chǎn)水砂紙型號(hào)與粒度號(hào)數(shù)對(duì)照

型 號(hào)		180	220	240	280	320	400	500	600
磨料粒度號(hào)數(shù)	上海產(chǎn)品	100	120	150	180	220	240	280	320
	天津產(chǎn)品	120	150	160	180	220	260	-	-

 

           表 4 國(guó)產(chǎn)木砂紙型號(hào)與粒度號(hào)數(shù)對(duì)照

型 號(hào)		00	0	1	3/2	2	5/2	3	4
磨料粒度號(hào)數(shù)	上海產(chǎn)品	150	120	80	60	46	36	30	20
	天津產(chǎn)品	160	140	100	80	60	46	36	30

 

            表 5 國(guó)產(chǎn)鐵砂布型號(hào)與粒度號(hào)數(shù)對(duì)照

型 號(hào)		0000	000	00	0	1	2	3	4
磨料粒度號(hào)數(shù)	上海產(chǎn)品	220	180	150	120	100	60	36	24
	天津產(chǎn)品	200	180	160	140	100	60	36	30

 

  （二）機(jī)械噴砂法

  通常，不會(huì)因機(jī)械噴砂而影響裝配尺寸和光潔度的膠接件，以及在使用中耐磨蝕性要求不高的膠接件，均可采用機(jī)械噴砂法。
  在進(jìn)行噴砂前，最好先用溶劑去除油污，這樣噴砂后膠接表面特別干凈。機(jī)械噴砂法既快又好，膠接強(qiáng)度均勻穩(wěn)定，操作也很簡(jiǎn)單，其中特別對(duì)銅合金、鋁合金和鋼材的膠接效果最佳。但機(jī)械噴砂法也有一定的局限性。例如，對(duì)于薄膜材料、軟質(zhì)多孔材料、電鍍后的零件、精密零件及大型零件等都不宜采用。一般，機(jī)械噴砂法用于中等或稍小的一些膠接件以及較粗糙的膠接件等。另外，噴干砂粉時(shí)的粉塵較大，對(duì)操作工人的身體健康會(huì)造成危害，因此必須注意勞動(dòng)保護(hù)。

機(jī)械噴砂法又可分為干法和濕法兩種。

  干法是單純用磨料進(jìn)行噴砂，一般用于化學(xué)處理法難以處理的合金，以及在表面上有較多鱗片和氧化物的場(chǎng)合。干法噴砂后殘留在表面上的細(xì)粉磨料 應(yīng)用 干凈的壓縮空氣或氮?dú)獯祪簟?/span>

  濕法是將磨料、液體和空氣混合在一起使用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是能控制和減少粉塵飛揚(yáng)，并且可以用噴霧淋洗的方法除去噴砂表面上的殘留物。

  機(jī)械噴砂法能使膠接表面產(chǎn)生圓的或凹凸不平的形狀，其深度與膠接材料的性質(zhì)，磨料的特性、大小以及所用的噴砂壓力等有關(guān)。其中，磨料的特性和大小是最重要的因素。例如，用尖銳的切割式磨料時(shí)，噴砂效果最好。這類磨料包括剛玉砂、金剛砂、石英砂等。而圓球形磨料，如玻璃珠、金屬?gòu)椀鹊男Ч^差。因?yàn)閳A球形磨料將使表面產(chǎn)生交疊的金屬粒子層，這些疏松的金屬粒子層依附在金屬基體上，使膠接性能不佳。表6列舉了這兩種磨料膠接性能的比較。表7是幾種金屬噴砂處理時(shí)的磨料大小范圍。

  為了簡(jiǎn)便，除鋁材之外的所有金屬表面，均可用干凈的、尺寸為0.25-0.40mm 大小的鋼礫或鐵礫磨料噴砂0.5min 左右，即可完成噴砂處理。對(duì)鋁材，只能用砂子或剛玉磨料作噴砂處理。用噴砂處理非金屬材料時(shí)，較軟的非金屬材料（如某些熱塑性塑料）不適宜用粗磨料去增加它的膠接強(qiáng)度，因?yàn)樵谲涃|(zhì)材料表面上的凹凸和容易產(chǎn)生內(nèi)聚性破壞，以致辭大大降低膠接強(qiáng)度。

表6 玻璃珠與石英磨料膠接效果的比較

被膠接件材料	膠粘劑	磨 料	剝離強(qiáng)度（ N/cm ）
鋁合金	醛酚 -橡膠	玻璃珠	18-54
		石英砂	108-162
	改性環(huán)氧	玻璃珠	0-27
		石英砂	180-270

 

               表 7 噴砂磨料大小范圍

膠接材料	方 法	磨料大小（號(hào)數(shù)）
鋼	干 法	80-100
鋁	濕 法	140-325
黃銅	干 法	80-100
黃銅	濕 法	140-325
不銹鋼	濕 法	140-325

 

    三、化學(xué)處理法

  化學(xué)處理法是將膠接件在室溫或更高溫度下浸入堿液、酸液或某些無(wú)機(jī)鹽溶液，除去其表面疏松氧化物和其他污物。對(duì)于某些較活潑的金屬，在處理后還需適當(dāng)“鈍化”處理，以獲得牢固和穩(wěn)定的膠接表面。

  化學(xué)處理法具有高效、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量穩(wěn)定和能大面積使用的特點(diǎn)。它除能粗化、清潔表面，還可以產(chǎn)生一種耐化學(xué)反應(yīng)的表面層，提高膠接件使用的耐久性。對(duì)于一些易氧化的金屬和諸如聚四氟乙烯之類的非極性材料，從快速、可靠和提高膠接強(qiáng)度的角度考慮，化學(xué)處理法尤其是一種最為簡(jiǎn)便的方法。

  表8列舉了鋁合金材料用不同表面處理方法處理后膠接強(qiáng)度的比較情況。從表中可知，化學(xué)處理可以獲得最高的膠接強(qiáng)度。
表8 鋁合金表面處理與膠接強(qiáng)度的關(guān)系

處 理 方 法	抗剪強(qiáng)度（ MPa ）
未處理	3.1
脫脂處理	5.9
脫脂，噴砂處理	9.3
陽(yáng)極化處理	13.6
脫脂、重鉻酸鈉、 硫酸 處理	19.3
脫脂、噴砂、重鉻酸鈉、硫酸處理	21.7

 

 （注）膠粘劑為含有填料的雙組份環(huán)氧樹(shù)脂膠

  必須根據(jù)不同的膠接材料采用不同的化學(xué)處理方法。處理時(shí)間、處理溫度不同，得到的膠接強(qiáng)度也不同。化學(xué)處理法的不足之處在于大部分處理液具有一定的腐蝕作用，并可能產(chǎn)生有害氣體，因此在操作時(shí)必須注意通風(fēng)和勞動(dòng)保護(hù)．

  四、涂底膠法

  在膠接表面涂底膠有以下幾種作用：

  1、保護(hù)作用 使膠接面保持清潔，防止受腐蝕或污染，延長(zhǎng)已處理好的表面的存放時(shí)間。
  2、改善膠接性能 如彈性底膠與環(huán)氧樹(shù)脂膠配合，就能改善脆性。環(huán)氧樹(shù)脂膠所用的彈性底膠有氯丁橡膠、丁腈橡膠、聚硫橡膠等。

  3、固定膠膜或工件定位
  4、改善表面的粘附性 這里主要是指涂布一層偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑能使膠液與膠接材料這間形成化學(xué)鍵，從而使膠接強(qiáng)度和對(duì)環(huán)境作用的抵抗能力大大提高。但使用不宜用得太多，因?yàn)椴粌H偶聯(lián)劑一般較為昂貴，而且太多了會(huì)導(dǎo)致辭整個(gè)膠層的耐熱性會(huì)有所下降。

 

  表9示出了偶聯(lián)劑對(duì)膠接強(qiáng)度的影響情況，從表中所列的情況來(lái)看，偶聯(lián)劑可使膠接強(qiáng)度提高1 倍之多。目前，常用的偶聯(lián)劑主要是各類硅氧烷，除此以外還有鉻的絡(luò)合物、磷酸酯、有機(jī)酸類及有機(jī)胺類等。

表9 偶聯(lián)劑對(duì)膠接強(qiáng)度的影響

膠粘劑類型	偶聯(lián)劑類型	與未用偶聯(lián)相比強(qiáng)度提高倍數(shù)
聚氨酯	KH-550	2.8-7.5
環(huán)氧樹(shù)脂	KH-570	1.6
酚醛 -丁腈	KH-580	2.1-3.3