第四章黏涂技术

表面粘涂技术1表面黏涂技术是指以高分子聚合物与功能填料（如石墨、二硫化钼、金属粉末、陶瓷粉末和纤维）组成的复合材料胶黏剂涂覆与零件表面，实现特定用途（如耐磨、抗蚀、绝缘、导电、保温、防辐射等）的一种表面工程技术。1.概述2表面粘涂技术的特点(1)它适用于各种不同种类和性能的材料。(2)可以获得各种特殊性能的粘涂层。(3)粘涂技术不需专门设备，并且在整个过程中一般不进行加热，因此，对于一些不宜加热修复强化的零件(如薄壁件)及在应急抢修现场更能体现粘涂技术的优势。(4)粘涂是通过胶粘剂均匀地分布于被粘涂表面上，应力分布均匀。(5)工艺简单，成本低，工艺性能好。32.表面黏涂层的组成涂层黏料固化剂功能填料辅助材料网状立体聚合物42.1粘料粘料也称基料或胶料，它的作用是把各种材料包容并牢固地粘附在被粘物的表面上形成涂层。对粘料的要求：（1）是要与填料和被粘物有良好的结合强度，以免脱落或使涂层丧失其特有功能。（2）还应具有较高的机械强度和优质的耐油性、耐水性、稳定性、抗老化性能等（耐介质）。5可作为胶粘剂粘料的有下列各类物质天然高分子化合物改性天然高分子化合物合成高分子化合物有机化合物无机化合物其中合成高分子化合物是胶粘剂当中性能最好，用量最多的粘料。62.2固化剂固化剂的作用是与黏料发生化学反应，形成网状立体聚合物，把填料包络在网状体中。72.3功能填料填料是一种为了改善胶粘剂的工艺性能，耐久性和强度及获得其它特殊性能或降低成本而加入的一种非粘性固体物质。根据不同的性能要求选择不同种类的填料和加入量。功能填料在黏涂层中起的作用，如抗磨、减摩、耐蚀、绝缘、导电等，根据不同的涂层可选不同功能的填料。常见填料见书178页。83.粘涂层的粘附机理1.机械结合理论机械结合理论认为由于胶粘剂分子具有无孔不入的本领，粘涂时，大批的胶粘剂分子，一起朝被粘表面上的孔、缝里钻，通过固化过程，象许多小钩子似的使涂层与基体表面互相咬合起来（互锁）。9吸附理论认为，胶粘剂与被粘物表面结合，不需要什“手”。任何物质分子之间象是有感情似的，它们本来就具有一种吸引力，这种力是分子间力，即所谓的范德华力和氢键。分子间力是粘接力泛存在于所有的粘涂体系中。吸附理论得到许多研究者的支持，但要得到结合良好的粘涂层，仅有物理吸附是不够的。3.2吸附理论10静电理论认为，当胶粘剂和被粘物体系恰好是电子的供需双方这一组合时，它们互相一接触，就会在界面的两侧产生性质相反的静电荷，即形成双电层。由于异性相吸，从而产生静电引力，这就是粘附力。实验证明了静电作用的存在，但这种作用仅存在于能够形成双电层的粘涂体系中，因此不具有普遍性。3.3静电理论11扩散理论认为，分子或链段的热运动(微布朗运动)产生了粘剂和被粘物分子之间的互相扩散，从而使一个物体的分子跑到另一个物体的表面层里，中间的界面逐渐淡化，最终二者亲如一家，彼此牢牢地结合在一起。扩散理论实质上是胶粘剂与被粘物在界面处发生互溶，所以它只适用于解释与胶粘剂相溶的链状高分子材料的粘涂，并受热力学条件的限制。对于金属、陶瓷等无机物的粘涂，扩散理论是无能为力的。3.4扩散理论12化学键理论认为，粘涂过程中，胶粘剂与被粘物表面发生化学反应，而在界面上形成化学键结合，象铁链一样，把两者牢固地连接起来。化学键的强度要比范德华力高得多。胶粘剂与被粘物之间如果能形成化学键，无疑对提高粘涂层的性能会大有好处。化学键的形成不仅可以提高粘涂层的结合强度，而且可以改善涂层抵抗各种环境作用的能力。因此人们在进行粘涂时，总是希望形成尽可能多的化学键。3.5化学键理论13同是解释为什么粘涂层与基体表面能牢牢结合在一起这一问题，不同的理论作出了不同的回答，我们不能简单地说哪一个对，哪一个错，因为粘附现象不是用单一模型所能解释的，而可能同时有几种学说才能予以说明，只是在不同的粘涂体系中各自的贡献大小不一而已。144.1黏涂工艺过程15初清洗配胶预加工黏涂涂层最后的清洗及活化处理固化修整、清理或后加工（1）刮涂法刮涂法是先把胶黏剂涂在清洗好的零件表面，然后用金属或者非金属刮刀把多余的胶黏剂刮掉，已达到要求的尺寸。（2）刷涂压印法先把胶黏剂涂敷在清洗好的表面上，再用与之配对摩擦副压制成型。这种方法不需要后续加工。（3）模具成形法模具成形法分为模具涂覆成形法和模具注射成形法两种。是先在模具上涂脱模剂，待固化后脱模，一次成型。4.2黏涂涂层涂覆方式16刷涂压印法举例导轨耐磨软带与耐磨涂层配合应用实践17日产TB5-S90刨片机导轨(1)绘制工艺图。(2)制造导轨模板。(3)导轨面的加工。粗刨工作台导轨面,表面粗糙度Ra12.5。具体施工步骤为:18(4)试合定位。(5)用涂层材料修复床身导轨19模具成形法举例轴类维修中的粘涂技术修复对磨损面较短的大型磨损轴,因其不易加工,可作一成型模具使其内孔尺寸与轴没磨损轴尺寸相同(保证间隙配合精度),用丙酮清洗干净晾干,在作完准备工作的成型套内孔涂上脱模剂后,将耐磨修补剂涂于受损表面并将模具套在轴上保证同心,擦掉边缘胶,常温固化8~12h,取下成型模具,检验表面是否有气孔和缺胶,若有需重新涂抹,常温固化8~12h,去毛边即可。204.3表面黏土层的质量保障耐磨黏结涂层的失效形式主要有两种：一是涂层的磨损失效；二是黏结失效，及涂层脱落。（1）磨损失效a.变形磨损强度不足而造成的变形磨损的解决措施：在涂层中引入苯环或者其他一些刚性交大的链段通过加入一些刚玉、石英或者金属粉等填料来提高刚性b.脆性破裂解决措施：增加柔性链段的比例或者接支链胶类柔性支链添加一些专门的增韧剂，如聚硫橡胶、邻苯二甲酸脂类21（2）黏结失效提高涂层黏结强度的主要措施有：a:采用高强度胶黏剂；b:通过树脂改性，增强极性基团含量，提高粘结力；c:增加涂料的润湿性；225.表面黏涂质量的无损检测非破坏检测称为无损检测。无损检测技术是利用物理学原理，通过对比表面黏涂完好的部分和有缺陷部分在物理性质上的差异来判断缺陷的形状、大小、所在位置。声学检测热学检测电学检测光学检测其他敲击法声撞法声阻抗法声谐振法超声波法共振和阻尼法声发射发红外线法液晶检测法电阻法介电法微波法目视检测射线照射法全息照相干涉法真空渗透法23其中常用的是声谐振发与超声波法。声谐振发的基本特点是用换能器来激励被测件振动，并将这种谐波与标准间比较，进而判断被测间的各种类型的缺陷。超声波法利用测量穿过被测黏涂件的超声波穿透率来进行检测，如接受能量比发射能量显著减少，则可断定大部分能量由于缺陷存在而被反射。246表面粘涂技术新进展1改进现有胶粘剂的性能252研制开发新的胶粘剂品种3微胶囊技术4固化新技术7表面粘涂技术在工业中的应用举例冷焊技术及其应用例1：26例2：用于铸造表面的缩孔、气孔、砂眼及其他小孔。例如，铸件经切削后，发现表面存在上述缺陷，如果报废将造成经济损失，所以采用胶黏剂补洞。清除孔眼中的杂物灌注填补室温固化刮刀刮平27非金属材料例3：德国美特28例4：黏结与表面黏涂技术在设备维修中的应用（1）制酸炉尾风机衬胶叶轮的修补制酸炉尾风机叶轮采用钢叶轮衬橡胶材质,由于工作环境恶劣,工作介质是氟化氢、含硫气体,工作温度60℃,橡胶很容易老化,在叶轮的高速运转下,衬胶叶轮就会脱层、掉胶、裸露出金属基体,造成叶轮的腐蚀和风机的运转不平衡。以前,通常是停风机,换新叶轮。这样做不仅造成炉尾生产环境差,而且更换新叶轮造成维修成本过高。现在,采用美国BELZONA(贝尔佐纳)高分子修补剂2000系列产品。在橡胶脱层处用砂纸打磨丙酮清洗后,将按比例配好的双组份BELZONA高分子弹性体胶涂在处理子的表面,并用丙酮靠平,炉尾风机叶轮的使用周期从8个月提高到21个月。29我公司1996年1月为中国海军某部修复1艘舰艇,该船水下船身部位有9个洞,海水从洞口处涌入。当时,水温-3∀,洞在水下5m处。潜水员刷干净洞附近的锈斑,然后用MM-UW水下修补剂直接入水下粘堵,不到40分钟即完成了舰艇的修复。该舰艇经过近10个月的航行考验后进船坞检修时,发现修复部位完好无损。(2)焊粘涂技术在船舶工业的应用3031