惡劣環(huán)境下金屬銘牌粘接技術(shù)應(yīng)用探索

摘 ?要：在產(chǎn)品銘牌的裝配作業(yè)中，常常由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，需要使用膠粘劑粘接固定，然而由于使用環(huán)境的苛刻，粘接后的銘牌脫落現(xiàn)象頻繁發(fā)生，粘接效果難以滿足使用要求，為此，筆者通過(guò)將兩種膠粘劑配合使用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，解決了銘牌粘接在惡劣環(huán)境中使用的可靠性要求。

關(guān)鍵詞：膠粘劑;樂(lè)泰498膠;705硅橡膠

1 引言

早在2000多年前，古人以糯米漿與石灰制成灰漿用作城墻建造的粘接劑，到20世紀(jì)30年代人工合成膠粘劑出現(xiàn)，再到目前近萬(wàn)余種的膠粘劑應(yīng)用，膠粘劑在各行各業(yè)得到了飛速的發(fā)展，膠粘劑的應(yīng)用也已覆蓋紡織、包裝、建筑、航天航空、航海、電子、汽車、機(jī)械設(shè)備、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域，膠粘劑的實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性也在各行各業(yè)得到了驗(yàn)證[1]。但是并沒(méi)有一種膠粘劑是萬(wàn)能的，每一種膠粘劑的適用范圍是有限的，通常不同類型的膠粘劑只能適用于特定的粘接材質(zhì)和要求。

在某產(chǎn)品的金屬銘牌裝配作業(yè)中，由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，不能采用鉚接、焊接、螺釘固定等傳統(tǒng)的連接固定方法，因此一直以來(lái)采用膠粘的方法進(jìn)行裝配固定，然而在后期的使用過(guò)程中，銘牌脫落現(xiàn)象卻頻繁發(fā)生。為此，通過(guò)查閱大量資料，從原理及工藝特性分析兩方面分析入手，旨在尋求完美的粘接解決方案。

2 膠粘劑分析

膠粘劑是一種靠界面作用把各種固體材料粘接在一起的物質(zhì)，一般主要由膠體主劑、固化劑、溶劑、增韌劑、稀釋劑、填充劑、偶聯(lián)劑及其他助劑組成，品種繁雜，牌號(hào)甚多，不同的成分的膠粘劑粘接原理也不同，常見(jiàn)的粘接原理主要有機(jī)械互鎖理論、吸附理論、擴(kuò)散理論、靜電理論、弱界面層理論、化學(xué)鍵理論、配位鍵理論、酸堿理論、壓敏理論等[2]。通過(guò)查閱資料，廣泛應(yīng)用于金屬粘接的膠粘劑主要有：α-氰基丙烯酸酯膠、改性丙烯酸酯膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠、硅橡膠、壓敏膠等。

2.1 α-氰基丙烯酸酯膠

α-氰基丙烯酸酯膠也稱瞬干膠，廣泛應(yīng)用于金屬、橡膠、塑料、陶瓷、玻璃等材質(zhì)的粘接，固化速度極快（十幾秒），強(qiáng)度高，使用方便，缺點(diǎn)是脆性大，不耐振動(dòng)、沖擊，尤其是粘接的耐熱、耐水、耐侯性差，當(dāng)環(huán)境濕度較大時(shí)，極易產(chǎn)生白化現(xiàn)象，導(dǎo)致粘接失效。

2.2 改性丙烯酸酯膠

改性丙烯酸酯膠俗稱AB膠，可用于金屬、塑料、木材、陶瓷、玻璃等材質(zhì)的粘接，強(qiáng)度高，韌性好，耐溫（-40℃～150℃）、耐油、耐水、耐老化性能優(yōu)良，缺點(diǎn)是膠液有刺激性氣味，AB膠調(diào)配后固化較快，需盡快完成粘接作業(yè)。改性丙烯酸酯膠不適合鍍鋅板、銅、聚四氟乙烯的粘接。

2.3 環(huán)氧樹(shù)脂膠

環(huán)氧樹(shù)脂膠是指以環(huán)氧樹(shù)脂為主體所制得的膠粘劑，可用于金屬、塑料、木材、陶瓷、玻璃等材質(zhì)的粘接，一般可在-60～100°C使用，粘接力大，電氣性能優(yōu)良，耐介質(zhì)性好（耐酸、耐堿、耐溶劑、耐水），缺點(diǎn)是脆性大、不耐沖擊、耐高溫性能差，且室溫固化較慢。

2.4 硅橡膠

硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構(gòu)成，硅原子上通常連有兩個(gè)有機(jī)基團(tuán)的橡膠。硅橡膠耐溫性能好（一般在-60℃～200℃下仍能保持性能），彈性好耐沖擊，缺點(diǎn)是粘接強(qiáng)度較低，固化慢，常用于電子產(chǎn)品的密封、灌封。

2.5 壓敏膠

壓敏膠俗稱不干膠，是一種特殊類型的膠粘劑，只須輕度施壓，即可實(shí)現(xiàn)粘接，粘接剝離強(qiáng)度高，耐沖擊、振動(dòng)性能好，使用方便無(wú)污染，粘接時(shí)無(wú)需固化，因此可以反復(fù)使用，缺點(diǎn)是耐熱、耐溶劑性、耐久性差，并且抗氧性、抗老性差，不適合有安全性要求的場(chǎng)合。

3 ?膠粘劑選型

通過(guò)以上分析可以看出，沒(méi)有一種膠粘劑是萬(wàn)能的，在選用膠粘劑前，應(yīng)當(dāng)首先從使用要求出發(fā)，明確被粘材質(zhì)特性、受力情況、環(huán)境情況、使用性能要求，選擇滿足要求的膠粘劑，然后結(jié)合生產(chǎn)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性要求確定最佳的膠粘劑，選好膠，用對(duì)膠，才能保證膠粘劑的粘接質(zhì)量。各類型的膠粘劑性能對(duì)比情況如表1所示。

結(jié)合產(chǎn)品銘牌的H62黃銅材質(zhì)，尺寸為120×60mm，產(chǎn)品的使用需要達(dá)到GJB150A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》的環(huán)境要求，主要包括：高溫+70℃、低溫-55℃的貯存試驗(yàn)要求，環(huán)境濕熱試驗(yàn)要求，溫度沖擊試驗(yàn)要求，鹽霧試驗(yàn)要求，振動(dòng)試驗(yàn)要求等。因此，由表可以看出，可滿足使用條件的膠粘劑為硅橡膠，但是硅橡膠的固化速度較慢，通常需要24小時(shí)實(shí)現(xiàn)完全固化，造成生產(chǎn)作業(yè)周期太長(zhǎng)，不能滿足生產(chǎn)要求，而且粘接強(qiáng)度低，也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為此，我們迫切需要一種固化快、粘接強(qiáng)度高、耐高低溫性能好、耐沖擊、耐老化、穩(wěn)定可靠的膠粘劑，但是目前又難以找到一款理想的膠粘劑。

因此，我們只好考慮另辟蹊徑，希望能夠通過(guò)將兩種或者多種膠粘劑配合使用，實(shí)現(xiàn)各膠粘劑之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到滿足各種環(huán)境要求下的使用需求。綜合上述分析可以看出，硅橡膠除了固化速度較慢、粘接強(qiáng)度低外，各方面性能可以滿足銘牌的粘接需求，同時(shí)，α-氰基丙烯酸酯膠具有粘接強(qiáng)度高、固化速度快的優(yōu)點(diǎn)，因此我們想到，是否可以將硅橡膠與α-氰基丙烯酸酯膠配合使用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。所以我們對(duì)α-氰基丙烯酸酯膠進(jìn)行了進(jìn)一步分析，α-氰基丙烯酸酯膠失效主要是因?yàn)槠淠退员容^差，濕熱的環(huán)境中，水分子會(huì)使α-氰基丙烯酸酯膠水解而迅速老化，發(fā)生白化反應(yīng)而失效，而恰好，硅橡膠有著優(yōu)良的密封性，如果將硅橡膠涂抹在α-氰基丙烯酸酯膠的外圍，便可實(shí)現(xiàn)密封環(huán)境，阻隔外界環(huán)境水分的侵入，提高α-氰基丙烯酸酯膠粘接的耐久性。

我們最終選擇樂(lè)泰498膠與705硅橡膠，對(duì)銘牌的粘接工藝進(jìn)行了改進(jìn)，先在銘牌中間涂抹適量樂(lè)泰498膠后，再在銘牌四周涂抹少量705硅橡膠，達(dá)到連續(xù)密封即可，粘接后的產(chǎn)品，在GJB150A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》的環(huán)境試驗(yàn)中，未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，達(dá)到了使用要求。

4 ?總結(jié)

將樂(lè)泰498與705硅橡膠配合使用，既達(dá)到了粘接時(shí)快速定位的作業(yè)需求，又滿足了粘接的使用環(huán)境要求，保證了粘接的可靠性，解決了之前銘牌粘接后頻繁出現(xiàn)的脫落問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)本案例，提出了膠粘劑選型中的一種新思路，通過(guò)將多種膠粘劑配合使用，實(shí)現(xiàn)各膠粘劑之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，極大的拓寬了實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中膠粘劑的選擇面，從而解決在一些復(fù)雜條件下的粘接應(yīng)用需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 李廣宇.膠粘與密封新技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006，1.

[2] 李子?xùn)|，李廣宇，于敏.現(xiàn)代膠粘技術(shù)手冊(cè)[M].北京：新時(shí)代出版社，2002，1.

作者簡(jiǎn)介

陳海洋（1985—），男，江蘇連云港人，大學(xué)本科，工程師，就職于江蘇自動(dòng)化研究所，主要從事機(jī)械工藝設(shè)計(jì)工作。

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