鋁合金表面處理工藝對(duì)SY-14C膠粘劑粘接強(qiáng)度的影響

關(guān)永安，王 焱，廖爾清，劉 葵，戚鋼志，付金良

（1.貴州飛機(jī)有限責(zé)任公司制造工程部，貴州 安順 561019；2.黎陽航空動(dòng)力有限公司特種檢測中心，貴州 平壩 561104）

鋁合金表面處理工藝對(duì)SY-14C膠粘劑粘接強(qiáng)度的影響

關(guān)永安1，王 焱1，廖爾清1，劉 葵1，戚鋼志2，付金良2

（1.貴州飛機(jī)有限責(zé)任公司制造工程部，貴州 安順 561019；2.黎陽航空動(dòng)力有限公司特種檢測中心，貴州 平壩 561104）

探討了鋁合金表面處理工藝對(duì)“SY-D4抑制腐蝕底膠”與“SY-14C膠粘劑（膠膜）”粘接強(qiáng)度的影響，分析了不同處理工藝下試片的破壞形貌，為兩種膠的應(yīng)用提供了使用依據(jù)。

鉻酸陽極化處理；膠粘劑；金屬鋁蜂窩；剪切強(qiáng)度；剝離強(qiáng)度

根據(jù)“SY-D4抑制腐蝕底膠”與“SY-14C膠粘劑（膠膜）”的使用說明書規(guī)定，鋁合金零件粘接前，必須對(duì)鋁合金表面進(jìn)行化學(xué)處理，化學(xué)處理的方法主要有鉻酸陽極化處理、硫酸陽極化處理或磷酸陽極化處理，其中以磷酸陽極化為相對(duì)最佳。但是，由于本研究的鋁合金表面處理工藝均為鉻酸陽極化與硫酸陽極化處理，沒有磷酸陽極化處理生產(chǎn)線，所以僅能進(jìn)行鋁合金鉻酸陽極化與硫酸陽極化處理的配套對(duì)比試驗(yàn)，以確定現(xiàn)有兩種鋁合金表面處理工藝中，適合于“SYD4抑制腐蝕底膠”與“SY-14C膠粘劑（膠膜）”配套使用的相對(duì)最佳表面處理工藝。

經(jīng)過大量的試驗(yàn)分析，獲得了相對(duì)最佳的施工方案，確保了某產(chǎn)品的試制進(jìn)度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)原料詳見表1。

表1 試驗(yàn)原料Tab.1 Raw materials for experiments

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

UTM4000型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，深圳三思縱橫科技股份有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了保證鉻酸陽極化與硫酸陽極化這兩種表面處理工藝所制備的試片測試數(shù)據(jù)具有可比性，采取了試片的粘接與測試相同的工藝和環(huán)境，具體粘接工藝如圖1所示。

1.4 性能測試

（1）剪切強(qiáng)度：按照HB 5164—1981《金屬膠接拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。

（2）板-板90°剝離強(qiáng)度：按照HB 5165— 1981《金屬膠接90°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。

（3）板-芯90°剝離強(qiáng)度：按照GJB 130.8—1986《膠接鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)90°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。

（4）數(shù)據(jù)變化率：以硫酸陽極化試片測試數(shù)據(jù)為第1組數(shù)據(jù)、鉻酸陽極化試片測試數(shù)據(jù)為第2組數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)變化率/％=

圖1 “SY-D4抑制腐蝕底膠”與“SY-14C膠粘劑（膠膜）”配套粘接工藝流程圖Fig.1 Process flowchart of bonding between SY-D4 corrosion-inhibiting primer and SY-14C adhesive（film）

2 結(jié)果與討論

2.1 性能測試分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 SY-D4、SY-14C試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Test data of SY-D4 and SY-14C

2.2 試片的破壞形貌

2.2.1 不同表面處理工藝室溫剪切試片的破壞形貌

在不同表面處理工藝條件下，室溫剪切試片的破壞形貌如圖2所示。

圖2 不同表面處理工藝的室溫剪切試片破壞形貌Fig.2 Damage morphologies of room-temperature shearing specimens for different surface treatment process [a.硫酸陽極化試片；b.鉻酸陽極化（填充）試片；c.鉻酸陽極化（不填充）試片]

2.2.2 不同表面處理工藝高溫（150 ℃）剪切試片的破壞形貌

在不同表面處理工藝條件下，高溫（150℃）剪切試片的破壞形貌如圖3所示。

圖3 不同表面處理工藝的高溫（150℃）剪切試片破壞形貌Fig.3 Damage morphologies of 150℃shearing specimens for different surface treatment process [a.硫酸陽極化試片；b.鉻酸陽極化（填充）試片；c.鉻酸陽極化（不填充）試片]

2.2.3 不同表面處理工藝室溫板-板90°剝離試片的破壞形貌

在不同表面處理工藝條件下，室溫板-板90°剝離試片的破壞形貌如圖4所示。

圖4 不同表面處理工藝室溫板-板90°剝離試片的破壞形貌Fig.4 Damage morphologies of room-temperature 90°peeling specimens(plate-plate) for different surface treatment process [a.硫酸陽極化試片；b.鉻酸陽極化（填充）試片；c.鉻酸陽極化（不填充）試片]

2.2.4 鉻酸陽極化（不填充）表面處理工藝室溫板-芯（鋁蜂窩）90°剝離試片的破壞形貌

在鉻酸陽極化（不填充）表面處理工藝條件下，室溫板-芯（鋁蜂窩）90°剝離試片的破壞形貌如圖5所示。

2.3 粘接試片破壞情況分析

由表2、圖2～4可以看出，鋁合金表面采用鉻酸陽極化（不填充）處理的試片，其剪切強(qiáng)度（室溫、150 ℃）、板-板90°剝離強(qiáng)度均比鉻酸陽極化（填充）處理與硫酸陽極化處理的試片高。究其原因可能是由于鉻酸陽極化（不填充）處理試片的內(nèi)聚破壞面積均大于另外兩種處理方式的試片，所以其粘接強(qiáng)度較高。

圖5 板-芯（鋁蜂窩）90°剝離試片的破壞形貌Fig.5 Damage morphologies of 90° peeling specimens（plate-aluminum honeycomb core）

由表2、圖2～4還可以看出，硫酸陽極化處理試片的內(nèi)聚破壞面積率相對(duì)最低，甚至在板-板90°剝離強(qiáng)度測試中，出現(xiàn)氧化膜整體脫落現(xiàn)象，從而導(dǎo)致鋁合金表面處理試片中綜合性能相對(duì)最差，無法滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用要求，所以硫酸陽極化處理工藝不能用于該產(chǎn)品的生產(chǎn)。

由表2、圖3～5可以看出，鋁合金表面采用鉻酸陽極化（不填充）處理的試片，其綜合性能相對(duì)最好，板-芯90°剝離強(qiáng)度試片的破壞形貌呈現(xiàn)鋁蜂窩局部拉斷、薄板上殘留鋁蜂窩拉斷物，完全符合產(chǎn)品夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、使用要求，所以，應(yīng)該采用鉻酸陽極化（不填充）處理工藝進(jìn)行鋁合金表面處理。

3 結(jié)語

在某產(chǎn)品的試制過程中，先采用鉻酸陽極化（不填充）處理工藝對(duì)鋁合金表面進(jìn)行處理，然后再進(jìn)行產(chǎn)品的粘接工藝，制備出的產(chǎn)品性能良好，完全滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用要求。

Effect of aluminum alloy surface treatment process on bonding strength of SY-14C adhesive

GUAN Yong-an1, WANG Yan1, LIAO Er-qing1, LIU Kui1, QI Gang-zhi2, FU Jin-liang2
(1.Manufacturing Engineering Department of AVIC Guizhou Aircraft Co.,Ltd., Anshun, Guizhou 561019, China; 2.Special Testing Center of Liyang Aero Power Co.,Ltd., Pingba, Guizhou 561104, China)

The effect of aluminum alloy surface treatment process on the bonding strength between SY-D4 corrosioninhibiting primer and SY-14C adhesive(adhesive film) was explored and the damage surface morphologies of the specimens treated by different processes were analyzed. These results provided a basis for the application of both the adhesives.

chromic acid anodizing; adhesive; metal aluminum honeycomb; shear strength; 90°peel strength

TG494

A

1001-5922（2016）06-0063-04

2016-02-23

關(guān)永安（1954-），男，研究員，主要從事膠粘劑、密封劑、復(fù)合材料等方面研究工作，先后在國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)研討會(huì)及學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文近30篇。E-mail：guan0250@163.com。