橡膠與金屬的粘合

方法有：硬質(zhì)膠法、膠粘劑法、鍍黃銅法和直接粘合法。

一、硬質(zhì)膠法

此法是先在金屬表面貼上或涂上一硬質(zhì)膠層，然后再貼上要粘合的軟質(zhì)膠，后進(jìn)行熱壓硫化形成整體。硬質(zhì)膠中生膠含量不宜過高，硫黃用量一般為30~40份，可加入氧化鐵提高粘接力，用量20份左右，粘接溫度可提高一倍，超過20份，性能下降。為防止硬質(zhì)膠中的游離硫黃向軟質(zhì)膠層擴(kuò)散，可以在硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠之間加一無(wú)硫或低硫的半硬質(zhì)過渡層。

硬質(zhì)膠與金屬粘接前，先用硬質(zhì)膠料配成膠漿（溶劑用汽油，比例1:1.5），將膠漿涂在待粘金屬表面，帶溶劑揮發(fā)完后，將硬質(zhì)膠片貼到金屬表面，在硬質(zhì)膠與軟質(zhì)膠粘合前，在硬質(zhì)膠表面涂膠漿，再粘軟質(zhì)膠。

由于硬質(zhì)膠的熱膨脹系數(shù)比鋼、鐵大，所以在溫度變化時(shí)，硬質(zhì)膠容易與金屬芯脫層。

注意事項(xiàng)：

① 硬質(zhì)膠的含膠率不宜過高。

② 硫黃的用量大（30~40份）。

③ 適當(dāng)提高氧化鐵的含量（20份左右）。

④ 被粘膠料的硫化速度不能太快，且硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠的硫化速度相當(dāng)。

⑤ 在硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠之間加無(wú)硫或低硫中間膠層。

⑥ 金屬表面需噴砂處理，并用汽油清洗。

⑦ 金屬表面涂硬質(zhì)膠漿，或以膠漿形式涂到金屬表面。

⑧ 采用低溫或逐步升溫長(zhǎng)時(shí)間硫化。

特點(diǎn)：

① 粘接強(qiáng)度高，耐腐蝕性好。

② 工藝簡(jiǎn)單，適于大型金屬構(gòu)件的粘接如各種膠輥，大型化工容器襯里。

③ 耐熱性差，工作溫度超過70℃時(shí)，粘合強(qiáng)度急劇下降。

④ 耐動(dòng)態(tài)疲勞性差。

配方舉例：

    ① 膠輥硬質(zhì)膠：

NR 100，  Fe2O3 20， 鋅鋇白 20， CaCO3 32，  MgCO3 11,  陶土 60，  古馬隆 2，瀝青 12， 消石灰 5.6， 硫黃 33.6.

② 實(shí)芯胎硬質(zhì)膠：

NR 100，  再生膠 33.3，  ZnO 5，  Fe2O344.4，  陶土46.4，  消石灰15，           硬脂酸 1.4，  促進(jìn)劑M 1.7，   促進(jìn)劑D  1.3， 硫黃 37.5.

二、膠粘劑法

金屬表面經(jīng)表面處理后，在新鮮的表面上涂刷一層膠粘劑，再貼上橡膠進(jìn)行硫化。該法簡(jiǎn)便實(shí)用，不需要用加工設(shè)備，適用性廣，是目前橡膠與金屬之間應(yīng)用廣的方法。橡膠與金屬的粘合效果，在很大程度上取決于金屬表面處理的結(jié)果及膠粘劑的性質(zhì)和性能。對(duì)不同的金屬材料，選取合適的膠粘劑十分重要。膠粘劑法的缺點(diǎn)是溶劑有毒，污染環(huán)境，損害人體健康，貯存穩(wěn)定性差

1、異氰酸酯膠粘劑

主要用于NR、CR、NBR等橡膠與鋼、不銹鋼、鋁和鋅等多種金屬材料之間的粘接。粘合強(qiáng)度高，操作工藝簡(jiǎn)單，耐油、耐溶劑、耐老化、耐酸、耐腐蝕，但耐熱性不如鍍黃銅法。

常用的多異氰酸酯膠粘劑：

① 列克鈉（JQ-1膠粘劑）：三苯基甲烷三異氰酸酯，易溶于二氯甲烷、二氯乙烷或氯苯中作膠粘劑。一般為三苯基甲烷三異氰酸酯20%的二氯乙烷溶液，毒性較二異氰酸酯小，耐油，耐疲勞。

使用時(shí)注意：

a.涂層要薄，＜10μm，大不超過30μm。

b.使用前用純二氯乙烷按1:1或1:3的比例對(duì)膠粘劑進(jìn)行稀釋。

c.操作環(huán)境濕度＜60%~70%。

d.一般涂刷1~2遍，涂刷后需干燥，再涂一層保護(hù)性膠粘劑或貼一薄層（0.5mm）硬度為60度左右的膠片作過渡層，不宜用直接蒸汽硫化。

e.列克鈉易聚結(jié)，宜采用注壓工藝和快速硫化方法；若采用模壓生產(chǎn)時(shí)，壓力必須在0.7~1MPa.

f.應(yīng)盡量縮短涂膠粘劑后到硫化之前的停放時(shí)間。

g.用列克鈉粘接NR或SBR與金屬時(shí)，用CR-酚醛樹脂作中間層，可提高粘接強(qiáng)度。

h.異氰酸酯液中摻用少量氯化NR橡膠，可提高粘接強(qiáng)度。

例：大型橡膠護(hù)舷的粘合

鋼板先經(jīng)噴砂，脫脂處理后，涂刷列克鈉膠粘劑，干燥后涂刷保護(hù)膠液，加貼一層高硬度（邵A82~85度）膠料，再貼上NR。

② 2,4-甲苯二異氰酸酯（vulcabond TX）,溶于乙醚或丙酮溶劑中使用。

③ 對(duì)二苯基甲烷二異氰酸酯（Hylene M-50）極性大，化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于橡膠，能直接在橡膠與金屬間形成化學(xué)鍵，在低溫下也能硫化，粘接強(qiáng)度高。

2、氯化天然橡膠膠粘劑

多用于橡膠與鋼、鋁、鐵、鋅和鎂等金屬的粘接，對(duì)CR、NBR等極性橡膠粘接力高，對(duì)NR、SBR粘接強(qiáng)度較低。

組成：氯化天然橡膠+溶劑（甲苯、氯乙烷），必要時(shí)可加入少量的脂肪烴、酮、醚或乙醇作混合溶劑，加入樹脂，增塑劑和改性劑，如酚醛樹脂、醇酸樹脂、氯化聚烯烴、芳香族亞硝基化合物、DBP等，能改進(jìn)NR、SBR與金屬的粘合性能。

該法的缺點(diǎn)是初粘性欠佳，不易粘接成型。改進(jìn)方法：應(yīng)用CR-列克鈉混合膠粘劑作過渡層。其中CR膠粘劑配方：

通用型CR 100， MgO 4,  ZnO 5， 防老劑 2， 二氯乙烷444

20%CR膠粘劑：20%JQ-1膠粘劑=10:1

應(yīng)用混合過渡液時(shí)，鋼件需要打磨，用溶劑清洗，涂氯化橡膠JQ-1膠液，干燥40min以上，再涂混合過渡液，干燥20~30min，再貼膠，硫化。

3、丁腈橡膠膠粘劑

丁腈橡膠+酚醛樹脂，常用品種JX-1膠粘劑。

適量金屬件打磨、洗凈，涂JX-1膠粘劑3遍，每次干燥10~20min，貼膠加熱或室溫硫化。

如重型輸油管金屬接頭、金屬件法蘭接頭。

4、氯磺化聚乙烯膠粘劑

可粘接除硅、氟橡膠以外的幾乎所有的NR、SR與金屬。

5、硅橡膠膠粘劑

在制造硅橡膠金屬制品時(shí)，采用含硅橡膠的膠粘劑。硅橡膠中必須加硼酸酯、鈦酸酯、有機(jī)硅烷等增塑劑。

6、偶聯(lián)劑類膠粘劑

主要有硅烷類和鈦酸酯類兩大類。可用于氟橡膠，硅橡膠與金屬的粘接。被粘膠料的硫化系統(tǒng)以胺類為宜，不能用過氧化物。

硅烷偶聯(lián)劑膠粘劑，如CK-1膠粘劑和Chemlock膠粘劑，可用粘接多種橡膠與金屬的粘合。

Chemlock 608配方：

γ-氨基丙苯三乙氧基硅烷 8，乙烯基三乙氧基硅烷 4，甲醇 78，水 9，鹽酸 少量（調(diào)pH值）。

CK-1膠粘劑中再加氯化橡膠，粘接強(qiáng)度較高。

配方：氯化橡膠  15，γ-氨基丙苯三乙氧基硅烷 2，甲苯 85，水 5，

對(duì)潮濕的穩(wěn)定性高，金屬表面可以不處理。

用膠粘劑粘 粘接未硫化膠與金屬，粘合強(qiáng)度還與粘合工藝直接相關(guān)，如金屬表面處理狀況、涂膠次數(shù)、每次涂膠量、涂膠溫度、濕度、干燥時(shí)間與干燥程度、固化時(shí)間和溫度等。金屬品種對(duì)膠粘劑有選擇性。

7、開姆洛克（CHEMLOK）系列膠粘劑的性質(zhì)及選用

開姆洛克膠粘劑系美國(guó)洛德（LORD）公司產(chǎn)品，問世30年來(lái)，以粘結(jié)強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定，使用方便，而飲譽(yù)世界，廣泛應(yīng)用于各種橡膠與金屬的粘合。

（1）常用品種及分類情況

分為三類：1底涂型，2，面涂型，3，單涂型，品種

（2）開姆洛克膠黏劑的特點(diǎn)

底涂型膠粘劑（CH205）的特點(diǎn)

①能粘結(jié)多種金屬：鑄鐵，碳鋼，不銹鋼，合金鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金。

②與面涂型膠粘劑有良好的粘結(jié)性。

③有良好的防銹性能，能保護(hù)金屬表面。

④有良好的耐環(huán)境性。

⑤亦可作為NBR的單涂型膠粘劑，即粘結(jié)金屬與NBR時(shí)，一般不需再選用面涂型膠粘劑。

面涂型膠粘劑的特點(diǎn)

①通過正確選用，能粘結(jié)各種通用橡膠。

②與底涂型膠粘劑（CH205）粘結(jié)性能優(yōu)異。

由于面涂型膠粘劑與金屬的粘結(jié)效果不是很好，或者即使有些品種，如常用的CH220，初期粘結(jié)強(qiáng)度亦很高，足以產(chǎn)生橡膠內(nèi)聚破壞的結(jié)合力，但粘結(jié)件耐環(huán)境性，穩(wěn)定性不足，因此，使用面涂型膠粘劑之前，金屬表面一般宜先涂底涂型膠粘劑，確保與金屬優(yōu)良的粘合，確保粘結(jié)件的耐環(huán)境性，耐久性。由一種底涂型膠粘劑和一種面涂型膠粘劑，便組成了洛德公司（LORD）所謂的雙涂體系。

單涂型膠粘劑的特點(diǎn)：

①與多種金屬的粘結(jié)優(yōu)良。

②通過正確的選用，能粘結(jié)所有的橡膠。

由于單涂型膠粘劑不需底涂，便可獲得可靠的橡膠/金屬粘結(jié)件，工藝上比較方便，因此比較受工廠歡迎。值得注意是，雖然單涂型膠粘劑與金屬的粘結(jié)優(yōu)與面涂型膠粘劑，但不如底涂型膠粘劑。同時(shí)單涂型膠粘劑粘結(jié)件的耐環(huán)境性，耐久性也不如雙涂系列（底涂＋面涂）。

（3）性能與特點(diǎn)

個(gè)特點(diǎn)適用面廣，品種多，近30個(gè)，見表4-4所示。

通過正確選用可以達(dá)到以下目的：

①硫化粘結(jié)各種橡膠與多種金屬粘合，如鐵，鋼，不銹鋼，合金鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金等。

②硫化粘結(jié)各種橡膠與多種織物，纖維，如人造絲，尼龍，滌綸，玻纖，芳綸，碳纖維等。粘合橡膠與織物常用的膠粘劑有四種：CH402，CH233，CH250，CH607。前三種含少量非揮發(fā)性異氰酸酯，主要用于粘結(jié)通用橡膠與織物，后者為硅烷類，用于粘結(jié)硅橡膠，氟橡膠與織物。

    ③硫化粘結(jié)異種生膠或硫化膠，其中異種硫化橡膠之間的再次硫化粘結(jié)，洛德名之說“后硫化粘結(jié)”。該技術(shù)適用于大多數(shù)通用橡膠，可選用的膠粘劑有：CH233，CH234B，CH236，CH238，CH252。

④硫化粘結(jié)各種橡膠與硬質(zhì)塑料，硬質(zhì)尼龍，。粘結(jié)硅膠，氟膠時(shí)，可選用CH607。粘結(jié)通用型橡膠時(shí)，可以選用以CH205底涂膠（CH205能與多種塑料粘結(jié)）。

第二個(gè)特點(diǎn)粘結(jié)強(qiáng)度高質(zhì)量穩(wěn)定。

    粘結(jié)NBR，NR，BR，SBR，CR，EPDM，IIR等通用橡膠，都可確保獲得橡膠內(nèi)聚破壞的粘結(jié)強(qiáng)度，按HG4-852-81扯離強(qiáng)度測(cè)試，一般在4—8MPa左右，高時(shí)可達(dá)10MPa。由于試驗(yàn)時(shí)，一般都發(fā)生橡膠破壞。即使粘結(jié)特種膠如PU，CHC，CHR，CSM，F(xiàn)R，VMR等也能獲得較好的粘結(jié)效果。

第三個(gè)特點(diǎn)耐環(huán)境性優(yōu)良。

    除了CH607的耐熱性能低于它所能粘結(jié)的FR，VMQ以外，其它的粘合劑都優(yōu)它所能粘結(jié)的橡

    在常用的膠粘劑中，CH252，BN的耐油性由于其它品種，因此在制造耐燃料油制品，如油封，膠管法蘭接頭時(shí)宜選用它倆。

第四個(gè)特點(diǎn)毒性較低使用方便。

     除溶劑（甲苯，二甲苯，酮，乙醇等）為揮發(fā)性外，其余高聚物，化合物都為非揮發(fā)性物質(zhì)。故毒性低于異氰酸酯。使用方便體現(xiàn)在：（1）單組份包裝。（2）儲(chǔ)存期長(zhǎng)，一般1--2年。（3）適用于各種涂膠方式：刷涂，浸涂，噴涂，輥涂。（4）金屬件涂膠干燥后，可停放較長(zhǎng)時(shí)間，只要不從新污染，不影響粘結(jié)效果。

表4-6涂開姆洛克膠黏劑零件的儲(chǔ)存時(shí)間

品種

有效停放時(shí)間

CH607

　2天

CH608

5天

CH218（1）      可采用各種硫化方式：平板硫化，移模硫化，注模硫化，硫化罐硫化，間接蒸汽，直接蒸汽，常壓，中壓，連續(xù)硫化。（6）在模具中耐預(yù)熱能力強(qiáng)，大多數(shù)開姆洛克膠粘劑在模具中于120—150℃溫度下，預(yù)熱10分鐘，不會(huì)消弱粘結(jié)能力。

四，凱姆洛克的粘結(jié)原理

（1）             在低模量的橡膠與高模量的金屬之間，膠粘劑應(yīng)成為一個(gè)模量梯度層，以減少粘結(jié)件受力時(shí)的應(yīng)力集中，因此膠粘劑層應(yīng)有一定的厚度。底涂膠粘劑模量總是大于面涂膠粘劑模量，而面涂膠粘劑模量一般都大于橡膠。

（2）             底涂型膠粘劑，或單涂型膠粘劑之間，以膠粘劑與橡膠之間，通過相互擴(kuò)散和共交聯(lián)作用而實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。膠粘劑和橡膠界面之間的相互擴(kuò)散對(duì)于優(yōu)良的粘結(jié)是十分重要的。充分的相互擴(kuò)散，能在膠粘劑和橡膠之間形成一個(gè)完全連續(xù)的過渡層。設(shè)計(jì)膠粘劑時(shí)應(yīng)首先考慮到相互擴(kuò)散能力。并使在交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生之前有足夠的相互擴(kuò)散時(shí)空。

（3）             在設(shè)計(jì)膠粘劑時(shí)，應(yīng)有下列次序發(fā)生。

A，底涂型，面涂型膠粘劑內(nèi)部交聯(lián)及共交聯(lián)。

B，底涂型膠粘劑與金屬產(chǎn)生吸附

C，膠粘劑和橡膠產(chǎn)生共交聯(lián)，橡膠交聯(lián)。

橡膠與纖維，織物材料的粘結(jié)與此類似。

五，選用原則

首先確定采用雙涂還是單涂，要求高的產(chǎn)品或金屬表面處理工藝不嚴(yán)的工廠，宜選用雙涂體系。常用膠粘劑每公斤涂刷金屬面積如下：

（金屬表面40目砂處理）

在確定了單涂或雙涂體系后，在選擇具體品種時(shí)，至少要考慮10項(xiàng)因素：

1，膠種，膠種不同粘結(jié)難易程度也不同。通用橡膠的粘結(jié)性能差異，可用可粘性指數(shù)表示，極性橡膠優(yōu)于非極性橡膠，開姆洛克與橡膠粘結(jié)規(guī)律如下：（CH233，CH234B，CH236，CH238

CH250，CH252，CH257），CH220，CH205。NBR可選用上述任何一種膠粘劑，在大部分情況下，只用CH205即完全滿意的粘結(jié)。CR，NR，SBR，BR等則必須用CH220（以CH205作底涂膠）或其它粘結(jié)性更高的品種，單用CH205則不行。IIR，EPDM等則一般非用比CH220粘結(jié)性更強(qiáng)的品種，才能達(dá)到滿意的效果。

2，橡膠硬度   橡膠硬度對(duì)粘結(jié)難易性也有一定的影響。對(duì)于NR，SBR，BR等橡膠，CH220/CH205雙涂體系適用硬度范圍大致為XHS=40--85，對(duì)于NBR，CH205使用范圍也大致如此，也有工廠在使用中發(fā)現(xiàn)CH205可滿意的粘結(jié)XHS=25的NBR。在此硬度范圍之外的膠料，一般選用粘結(jié)性更強(qiáng)的膠粘劑，即NBR選用CH220/CH205，甚至CH233/CH205等。

3，硫化劑類型    同一種膠采用不同類型的硫化劑時(shí)，應(yīng)選用不同的膠粘劑如：

NBR 硫黃硫化體系選用CH205。過氧化物硫化體系選用CH607，

EPDM 硫黃CH236，CH238。過氧化物CH607，CH246。樹脂CH252，CH238。

  常用的適用過氧化物硫化的為CH238，CH246，CH252，CH607，CH608，其余常用品種以適應(yīng)硫黃硫化為主。

4，硫化體系  在常規(guī)，半有效（SEV）及有效硫化體系（EV）中，一般采用常規(guī)硫化體系（S＞1.5份）的膠料比較容易粘結(jié)，可采用CH220/CH205雙涂體系。SEV/EV硫化體系的膠料CH220/CH205不一定適用，故以選用比CH220更好的膠粘劑。

5，硫化速度   一般都可確保膠粘劑固化反應(yīng)起步早于橡膠硫化反應(yīng)或兩者同步發(fā)生，應(yīng)注意膠料的焦燒期盡可能長(zhǎng)些。對(duì)于硅膠來(lái)說一般CH608的反應(yīng)速度高于CH607，因此對(duì)于硫化溫度下t1/2較短的過氧化物硅膠膠料，以及一些不需二段硫化的膠料，應(yīng)考慮CH608。

6，門尼粘度  由于開姆洛克膠粘劑干燥后膠膜膠硬（尤其是CH220/CH205）因此膠料門尼粘度低，有助于膠粘劑——膠料之間的密切接觸及相互擴(kuò)散，有利于粘結(jié)。

7，含油量    膠料中低于20份時(shí)一般不發(fā)生問題，如含油量高于20份時(shí)，雙涂體系以選用CH238為宜，單涂體系以CH252為好，這兩種膠粘劑對(duì)高油量配方粘結(jié)效果好。

8，硫化方式   橡膠與金屬膠粘劑的一個(gè)重要性質(zhì)是在受熱的條件下耐沖刷性。耐沖刷性差的膠粘劑，容易污染模具，造成粘模，使產(chǎn)品難于脫模，甚至由于膠粘劑沖離金屬件表面而引起粘結(jié)失敗。這些現(xiàn)象在平板硫化中尚不十分嚴(yán)重，但在移模硫化和注模硫化過程中，則比較常見。因此在采用后二種硫化方式時(shí)，宜選用CH220/CH205雙涂體系或CH257單涂體系。平板硫化則可視具體情況而定。此外，一些采用直接蒸汽硫化的產(chǎn)品，如膠輥等，應(yīng)避免選用含有異氰酸酯的品種，如CH250，CH252等。

9，產(chǎn)品使用要求   開姆洛克膠粘劑的耐環(huán)境性一般都優(yōu)于橡膠，但不同開姆洛克品種之間存在著一些差異，要求耐溶劑性的產(chǎn)品選用BN為好，要求高耐油性產(chǎn)品以CH252為宜，要求高耐熱性產(chǎn)品應(yīng)選用CH233/CH205或CH252。

10，CH220/CH205雙涂體系   該體系問世早，已有30余年，仍是所有品種中受歡迎，用量大的品種，后續(xù)的改良品種，雖然粘結(jié)能力等某些方面超過了CH220，但在工藝穩(wěn)定性，儲(chǔ)存穩(wěn)定性，耐膠料沖刷性等方面，尚無(wú)突出之處，因此，建議盡量?jī)?yōu)先考慮選用該體系。

 六  工藝要點(diǎn)

   正確選用膠粘劑品種后，工藝很關(guān)鍵，5個(gè)環(huán)節(jié)

1，金屬表面處理，  除銹，脫脂，去污，可采用機(jī)械法，和化學(xué)法。

1，  攪拌， 出了CH218，CH607及CH608等少數(shù)幾個(gè)品種為溶液體系外，其余為介散體系，由溶劑，可溶性化合物，聚合物及無(wú)機(jī)鹽，填料組成。在儲(chǔ)運(yùn)過程中沉淀，在使用前應(yīng)十分注意充分?jǐn)嚢?，?wù)使各種材料達(dá)到均勻分散，以半小時(shí)攪拌5分鐘為好，

2，  稀釋，    由于國(guó)內(nèi)涂膠一般都采用刷涂法，因此不需稀釋。在以下情況需稀釋

（1）      由于儲(chǔ)存期長(zhǎng)，（2）采用噴涂法：2重量份膠粘劑/1重量份溶劑。

3，  涂膠，  可根據(jù)涂膠次數(shù)大略估計(jì)，以常用的CH220/CH205位列，粘結(jié)NR，SBR，BR等通用橡膠時(shí)，只要膠粘劑粘度未超出規(guī)定范圍，CH205只需涂一遍，當(dāng)CH220涂一遍時(shí)，扯離強(qiáng)度一般為4---5MPa，CH220涂?jī)杀楹?，扯離強(qiáng)度可達(dá)5---8MPa或更好些。因此可根據(jù)要求決定涂的遍數(shù)。（涂膠越厚粘結(jié)強(qiáng)度越高）。

  5，干燥，  干燥條件為：時(shí)溫       30---60分鐘

                                        70---80℃   20---30分鐘

   冬季好能用熱風(fēng)機(jī)強(qiáng)制干燥，另外，開姆洛克膠粘劑涂膠干燥后，如果能在120℃烘10--15分鐘，不但有利于徹底驅(qū)趕殘留溶劑，還可提高膠粘劑膜在模腔內(nèi)的耐沖刷性。

                                      七，粘結(jié)結(jié)果評(píng)價(jià)及失敗原因

   破壞分為4種類型：R---橡膠破壞，RC---橡膠與膠粘劑間破壞，

                                   CP---膠粘劑內(nèi)聚破壞（面涂與底涂間破壞），

                                   M---膠粘劑與金屬間破壞，

  若粘結(jié)件同時(shí)發(fā)生多種類型破壞，

SR---斑點(diǎn)狀橡膠破壞，金屬表面附膠是斑點(diǎn)狀。

TR---簿層橡膠破壞，金屬表面附很簿而均勻橡膠層。

HR---厚層橡膠破壞，金屬表面附較厚層橡膠。

SB---橡膠扯斷。

 粘結(jié)破壞類型及原因

三、鍍黃銅法

黃銅或表面鍍黃銅的金屬材料，在膠料合理的配方組成下，可以不用膠粘劑就能與各種橡膠實(shí)現(xiàn)良好的粘合。該法的優(yōu)點(diǎn)是粘合強(qiáng)度高，耐熱性好，吸收沖擊振動(dòng)等，耐疲勞性、耐老化性好，是制造小規(guī)格金屬部件的常用方法之一。但黃銅鍍件的存放期不能太長(zhǎng)，鍍銅介質(zhì)有毒，污染環(huán)境，粘合效果受鍍制質(zhì)量和鍍層參數(shù)影響。

1、黃銅層的結(jié)構(gòu)

鍍層表層的含銅量較低，越往里含銅量越多，逐漸接近平均含銅量。黃銅表面中含有十多種元素，但主要有銅、鋅、氧、鐵四種，而銅/鋅比隨鍍層深度不同而變化，鍍層表面的含鋅量比較多，且以ZnO的形態(tài)存在，對(duì)粘合結(jié)構(gòu)起到穩(wěn)定作用，可以調(diào)節(jié)橡膠與黃銅的反應(yīng)速度，影響界面過渡層的化學(xué)組成和界面硫化物膜的生長(zhǎng)速度和厚度。所以。黃銅鍍層中要有合適的銅/鋅比。ZnO過多，由于其本身結(jié)構(gòu)松脆，易構(gòu)成界面過渡層中的弱界面層，引起粘合破壞。

2、橡膠與黃銅的反應(yīng)

存在橡膠、硫黃、黃銅、ZnO之間的化學(xué)反應(yīng)。

3、橡膠黃銅界面層結(jié)構(gòu)

表層的CuxS層由于橡膠分子鏈的填充，不能結(jié)晶，所以CuxS- Sy- Rub界面模量差異小，CuxS的量要合適，不能過多，易發(fā)脆而破壞。

4、影響橡膠與黃銅粘合效果的因素

（1）鍍層參數(shù)的影響

黃銅鍍層的平均厚度及其均勻性、鍍層的化學(xué)組成、表面氧化的程度、表面結(jié)晶類型及牢固性、殘余潤(rùn)滑劑類型等對(duì)粘合效果均有影響。其中重要的是黃銅鍍層的組成和平均厚度。

在大多數(shù)情況下，黃銅鍍層的厚度以0.2μm為宜，不能過小。

鍍層中Cu的含量與橡膠中所使用的粘合體系有關(guān)。膠料中使用的鈷鹽粘合促進(jìn)劑時(shí)，以低銅含量（65%）粘合效果好，若膠料中使用間甲白體系，高銅含量（70%以上）粘合效果好。

（2）鍍層表面性能的影響

鍍層的表面性能包括材料表面的機(jī)械力學(xué)性能、結(jié)晶性能、化學(xué)反應(yīng)性、表面形態(tài)等，其中表面化學(xué)反應(yīng)影響大。表面層中銅含量高，與橡膠之間的粘合效果好，但對(duì)溫度敏感性大，銅含量不能太高。

（3）膠料配方的影響

生膠：極性大小和不飽和程度影響大，極性大的橡膠對(duì)黃銅的粘合效果好。NBR、CR與黃銅之間粘合效果。IIR與黃銅的粘合效果差。

硫化體系：硫黃是主要的硫化劑，膠料中沒有硫黃，橡膠與黃銅之間基本上不發(fā)生粘合作用。由于硫黃要與黃銅反應(yīng)，還要交聯(lián)橡膠，所以膠料中硫黃的用量不能低于2~3份，4~5份為合適，但不能太多，易噴霜，影響粘合效果，采用不溶性硫黃有利于粘合，但要控制用量。促進(jìn)劑影響硫化反應(yīng)速度和焦燒時(shí)間長(zhǎng)短，遲效性促進(jìn)劑如此磺酰胺類促進(jìn)劑（CZ、DZ、NOBS等）對(duì)粘合有利，也可采用噻唑類促進(jìn)劑（M、DM）用量范圍0.7~1.5份。不宜采用秋蘭姆類和二硫代氨基甲酸鹽類促進(jìn)劑，但I(xiàn)IR中可使用。加防焦劑有利于粘合。硬脂酸由于具有潤(rùn)滑性，對(duì)粘合不利，可少用或不用。

補(bǔ)強(qiáng)填充體系：橡膠的硬度在50~70度范圍內(nèi)與黃銅粘合效果好。添加補(bǔ)強(qiáng)性填料如炭黑，可提高粘合效果，但用量不能太大，50份為宜。

防老劑：一般影響不大，但影響過渡層的熱穩(wěn)定性。MB對(duì)粘合不利，BLE對(duì)粘合有利，尤其是NBR、CR、NR與黃銅的粘合，其粘合效果優(yōu)于間甲白體系。

增塑劑：使用適量的不易滲出的增塑劑，對(duì)粘合有利。用量不能多。蠟好不要用。

粘合體系：膠料中使用鈷鹽，可促進(jìn)黃銅與硫之間的反應(yīng)，形成更多的CuxS.所以對(duì)中低銅含量的黃銅與橡膠的粘合有利。鈷鹽中以硼酸化鈷鹽的活性高。鈷鹽的用量不能多，多了易加速橡膠老化，界面層老化后性能下降快。鈷鹽的佳用量為橡膠烴的0.3%。

間甲白體系對(duì)高黃銅含量黃銅與橡膠的粘合有利。

（4）環(huán)境的影響

濕度是影響粘合的主要因素。膠料配方不同，對(duì)濕度的敏感性存在明顯的差異。

濕度越高，粘合效果越差，且隨溫度升高，下降越快。膠料中含水率高，橡膠與黃銅的粘合效果差。

四、直接粘合法

1、間甲白系統(tǒng)

間苯二酚（3份）、甲醛給予體（促進(jìn)劑H 1.6份）、白炭黑（15份）組成。適用于輪胎、膠管、膠帶和其他橡膠-金屬的粘合。該法有一定的效果，但效果不很高。

典型配方：NR 100，F(xiàn)EF 40，白炭黑 15，ZnO 3，SA 2，高芳油 6， 防老劑A  1，次磺酰胺促進(jìn)劑 1，S 2.5，間苯二酚  2.5 ，促進(jìn)劑H  1.6

間甲白組份在膠料中不易分散，易噴霜和焦燒，目前多加以改性；采用改性的間甲白體系，如RE/RH、RE/A、RS/RH、RS/A、RA(或RL)，可加白炭黑，也可不加白炭黑。

子午胎胎體膠配方：NR  100，  ZnO 10， (SA 2)，  松焦油 6，  HAF 45，          促進(jìn)劑DZ 1.2,   4010NA 2，  S 3， 粘合劑A  3，粘合劑RE  3。

如果加入間苯二酚多硫化物（2.5份），粘合效果會(huì)更好。

2、有機(jī)鈷鹽體系

粘接效果好，但耐熱性差。

膠料中S的用量我3份，促進(jìn)劑以NOBS好，其次是DM、CZ。炭黑以可混槽黑、爐黑較好，其次FEF、白炭黑、SRF，用量以5份為宜，鈷鹽的用量要合適。

3、間甲白/有機(jī)鈷鹽體系

鈷鹽用量為單用鈷鹽體系時(shí)用量的30%~50%。

4、間甲白/有機(jī)鈷鹽/過硫化穩(wěn)定劑HTS

HTS的用量1.5份。

5、間甲白/有機(jī)鈷鹽/HTS/偶聯(lián)劑Si-69

適合鋼與橡膠的粘合

6、有機(jī)鈷鹽/白炭黑

用白炭黑取代部分炭黑，提高老化后的粘合效果。

7、過氧化物粘合

二枯基過氧化物作硫化劑，配入白炭黑，不用ZnO和SA，鋼-橡膠的粘合

8、三嗪粘合