表面处理对不锈钢夹层结构板胶接强度的影响研究.pdfVIP

第pq届中园热处理活动周暨第九届江苏省热处理年会论文集(2006年5月，南京) 表面处理对不锈钢夹层结构板胶接强度的影响 王章忠，巴志新，戴玉明 (南京：l：程学院材料工程系，江苏南京210013) 摘要：使用环氧树脂结构胶粘剂，通过未表面处理和5种不同的表面处理工艺的对比试验，研究了不锈钢表面 处理方法对不锈钢／铝蜂窝夹层结构板胶接强度的影响。结果表明：盐酸．甲醛法、硫酸．重铬酸钾法和盐酸．氯氟 酸法均具有较高的胶接强度，胶接界商剥离后为内聚破坏；若配合适当的表面机械粗化，胶接强度将进一步提高； 考虑到盐酸．甲醛法表面处理的环境协调性较好，建议实际生产采用。 关键词：刁i锈钢：夹层结构；胶接：表面处理；环境协调性 夹层结构板具有质轻、高比刚度和高比强度等突出优点，若选配合适的表层(面层)和夹层(夹芯)， 还可获得抗冲击、抗振动、隔热、隔音及其它的功能特性，广泛用于建筑、交通等领域。目前的夹层结构 多采用铝合金面板，长期使用过程中会出现色泽黯淡等腐蚀性污迹，力学性能不高，且表面耐磨性、耐冲 蚀性能也不足，限制了夹层结构的应用领域。 不锈钢面板夹层结构具有更好的光洁度、耐蚀性和力学性能。但是由于表面状态等因素，不锈钢面板 与胶粘剂之间难于实现高强度的结构胶接，故不锈钢面板的表面处理是胶接的关键因素，此也是现阶段不 锈钢夹层结构板的应用研究重点之一。本课题拟采用铝蜂窝芯材和环氧树脂结构胶粘剂，研究不锈钢的表 面处理对不锈钢夹层结构板胶接性能的影响。 1 实验方法 1．1原材料 mm×29．5mm×O．08 铝蜂窝(规格4 mm)和盐酸、硫酸、氢氟酸、重铬酸钾、甲醛等化学试剂，均可市售供 应。 1．2面板表面处理 对不锈钢面板采用了未处理和5种不同的表面处理方法，详见表1所列。经表面处理的不锈钢面板干 燥后，应尽快与铝蜂窝胶接成夹层结构板。胶接固化：]二艺按所用胶粘剂的使用说明进行。 表1 不锈钢面板表面处理方法 表面处理方法 表面处理过程 A．朱处理 (异丙酮清洁表面) B．机械打磨法 100曰氧化铝耐水砂纸打磨 C．盐酸一甲醛法 D．硫酸一重铬酸钾法 E．盐酸一氯氟酸法 200份浓盐酸+lO份氢氟酸+30份磷酸的溶液中100℃下浸渍2min F．机械打磨+盐酸一q1醛法 B机械打磨一C盐酸一甲醛法 1．3性能检测和表面形态观察 353 面板的表面微观形貌使用JSM6360LV型扫描电镜观察。 2实验结果与讨论 2．1剥离强度测定结果 采用环氧树脂结构胶粘剂胶接的不锈钢面板／铝蜂窝夹层结构板的胶接剥离强度，见表2。 表2不同表面处理方法剥离强度测定结果 2．2表面处理方法的影响 从表2可以看出，不锈钢面板未经过任何表面处理(方法A)制得的夹层结构板韵剥离强度仅为1．32 kN／m，明显低于经过各种表面处理后的夹层结构板(方法B～F)，这一结果说明了不锈钢面板的表面处理 对于不锈钢夹层结构板胶接性能的极端重要性。仅对不锈钢面板进行机械打磨(方法B)能一定程度提高 夹层结构板的剥离强度，但却明显低于经表面化学处理方法处理的不锈钢面板夹层结构的胶接强度(方法 C～E)。盐酸-甲醛法、硫酸．重铬酸钾法和盐酸．氢氟酸法等表面化学处理方法处理的不锈钢面板夹层结构 均具有较高的剥离强度，且三者差别不大。考虑到盐酸．甲醛法表面化学处理的环境协调性较好，将机械打 磨和此法相结合处理的不锈钢面板夹层结构的剥离强度进一步明显提高(方法F)。 不锈钢面板的表面处理方法是影响不锈钢／铝蜂窝夹层结构板胶接强度的关键，其主要影响因素是清 洁度、粗糙度和表面化学结构等三个方面，并通过除去妨碍胶接的表面污物及疏松层、提高胶接表面的表 面能和增加胶接表面积来提高胶接强度Ill。 l～6所示。 不锈钢面板表面机械打磨之所以会提高胶接剥