哪种方法可以防锈而不影响橡胶与骨架的附着力？
1.金属骨架的表面处理
为了获得良好的附着力和耐环境性，金属骨架的表面处理是一个非常重要的环节。为保证粘接牢固，必须清除被金属污染的油污、铁锈和杂质，并适当增加橡胶与金属骨架的粘接面积。金属骨架的表面处理直接影响橡胶与金属的粘合强度和耐久性。金属骨架的表面处理是改变其表面状态，获得洁净、干燥、粗糙、有活性的表面，满足胶粘剂浸润、扩散、渗透的要求，提高橡胶与金属的粘接强度和耐久性。金属骨架的表面处理包括除锈、除尘和去油污。
1.1骨架的表面喷丸处理
金属骨架表面的腐蚀和灰尘常采用机械方法处理，主要有砂光、钢丝刷打磨、钢丝轮打磨、车削、喷丸和喷砂。应根据金属骨架的强度和外观要求以及骨架材料的硬度选择合适的处理方法。我公司使用的金属骨架材料大多硬度高，采用抛丸的方法除锈除尘。钢丸高速撞击骨骼表面后，骨骼表面的晶格发生扭曲，会增加骨骼表面的硬度，形成许多微孔。在扫描电镜下可以看到，喷丸后的金属表面布满沟槽和棱角[65433]喷丸后，由于金属表面的晶体运动，如孪晶、晶面滑移、晶界滑移和扩散蠕变，产生大量以凹坑形式存在的塑性变形，增加了表面的粗糙度。晶界滑动最为重要，表层位错密度大大增加。此外，发生亚晶和晶粒细化，导致塑性变形和结构变化，不稳定结构向稳定状态转变。
影响和决定抛丸效果的工艺参数有:丸料、丸形、丸粒大小和分布比、丸粒质量、丸体硬度、抛丸流量、速度、角度、抛丸时间、喷嘴(或离心叶轮)到零件表面的距离等等。这些参数将直接影响零件的抛丸效果。
骨架抛丸处理的要点和注意事项如下:
(1)抛丸不适用于骨架板太薄(0.6mm以下)易变形的金属骨架。
②在抛丸过程中，过度抛丸会使金属骨架表面产生微裂纹，对工件的使用造成隐患，而研究[2]表明，过度抛丸对粘结强度不利，因此需要避免过度抛丸。
(3)根据需要设定合理的抛丸时间，时间不宜过长，以保证能清除表面污垢。当长时间抛丸后骨架表面的污垢仍未清理干净时，不应延长抛丸时间，可考虑其他方法，如酸蚀。
④喷丸后金属骨架的表面粗糙度过大或过小都会降低结合强度，每次喷丸结束后应检查骨架的表面粗糙度，以控制喷丸效果。
⑤抛丸使用的钢丸硬度要适中，硬度低抛丸效果差，硬度高钢丸损耗大，会损伤骨骼；钢丸的粒径也要适中，通常选用的钢丸直径为0.6 mm ~ 1.0 mm。
1.2骨架的表面清洁处理
金属零件在储存、运输、切割和加工过程中会被大量的油污污染。通过清洗剂的溶解和皂化作用，以及表面活性剂的润湿、渗透、分散等物理作用，使污垢溶解分散，离开金属表面，清洗剂占据表面，使清洗剂挥发后获得洁净的表面。清除骨骼表面油污的清洗方法有很多种，目前使用的清洗液主要有以下几类:以汽油、煤油或卤代烃为主的有机溶剂型清洗剂；清洗液，主要含有酸、碱、盐等化学物质的溶液，用于浸泡和清洗；以表面活性剂为主要成分的水基清洗剂；以表面活性剂和有机溶剂为主要成分的乳化清洗剂。但每种方法单独使用时，清洗效果都不理想。我公司采用先溶剂清洗后蒸汽清洗的两步组合方式，效果理想。
影响金属骨架表面清洗效果的因素很多，情况也很复杂，但归纳起来有以下几点:
(1)金属本身的材料类型。不同的金属材料有不同的金属结构和表面活性，会导致对污垢的附着不同，需要不同的方法。例如，黑色金属与有色金属有很大不同。
②金属表面状态。光滑的表面比粗糙的表面更容易清洁。此外，形状简单的平坦表面比形状复杂、弯曲、不平整程度大的表面更容易去除。
(3)污垢的种类和性质。污垢的化学成分、内聚力和流变性能对金属表面的附着力影响很大，清洗方法也有很大的不同。
④表面污垢的数量、浓度或厚度。需要考虑表面原有的污垢、污垢在表面的分布、表面清洗后污垢的允许残留等因素。清洁速度是指单位时间内从骨骼表面清除的污垢量。在清洁过程中，清洁速度会不断变化，随着表面污垢的减少而降低。一般来说，在整个清洁过程的前半段，平均能去除90%-95%的污垢，剩下的污垢需要后半段时间才能去除，越到最后越难去除。
⑤清洁溶液介质。不同的有机溶剂对油脂的清洗效果不同，不同成分和浓度的化学溶液对油污和铁锈的清洗效果也不同。一般来说，溶液的浓度和温度越高，清洗效果越好。
⑥外部机械和物理作用。通过增加外力可以提高表面清洁的速度或加强清洁过程。比如增加搅拌或溶液的流动性，可以加快污垢的脱落速度；增加溶液介质的压力可以增加溶液的渗透性，使污垢离开表面；增加振动或超声波场可以使污垢更容易松散，更快地溶入溶液介质中，大大提高清洗速度和效率。
可见，在金属表面清洗中，除了选择有效的溶液清洗介质外，还应根据表面清洁度的要求采取一些必要的措施，以获得快速、高效、高质量的清洗结果。
骨架清理过程的要点和注意事项如下:
①根据油污的性质和特点选择合适的清洗剂，所选清洗剂应具有较高的油污去除能力和从骨骼表面挥发的能力。
②溶剂清洗时，清洗液的浓度与清洗效果呈非线性关系，通过增加清洗剂的浓度来提高清洗效果并不理想。如果一次清洗效果不好，通常采用二次清洗的方法，不增加浓度也能达到很好的效果。
(3)一次清洗量不宜过多，清洗后的骨架不能直接用手拿，要戴干净的手套拿。
④用“水膜法”检查油污是否被清除是控制清洗效果的一种简单可靠的方法。
2.粘合方法和技术
目前常用的橡胶与金属的粘接方法有硬粘接、镀黄铜粘接、胶接和直接粘接[3]。胶接方法因其工艺简单、可靠性高而得到广泛应用。酚醛树脂、多异氰酸酯和卤代聚合物是胶粘剂中常用的三种主要基体材料。应用最广泛的胶粘系统是美国的Chemlok系列，分为底涂和顶涂。底漆(如Chemlok205)的主要成分是酚醛树脂，通过与金属表面强烈的物理吸附和化学相互作用，产生次级键和化学键，获得较高的粘接强度。面漆(例如Chemlok220)的主要成分是卤代聚合物，它位于底漆和橡胶的中间层，通过相互渗透和内部添加的高活性交联剂，在热硫化过程中底漆/面漆和面漆/橡胶的界面发生交联反应。
影响粘接强度的因素很多，主要有以下几个方面:
①粘合剂极性过高，会阻碍润湿过程，导致粘合力下降。分子间力是提供粘附力的因素，但不是唯一的因素。在某些特殊情况下，其他因素也会起主导作用。当液体粘合剂不能很好地渗入被粘物表面时，留在间隙中的气泡将形成弱边界层。再例如，当杂质能溶解在熔融的粘合剂中，但不能溶解在固化的粘合剂中时，在固化的粘合剂中会形成另一相，并且在粘附体和粘合剂整体之间会形成弱界面层。这种弱界面层的应力松弛和裂纹发展会有所不同，极大地影响材料和产品的整体性能。
(2)化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间有时会产生化学键，如偶联剂的粘结作用、硫化橡胶与镀铜金属的粘结界面、异氰酸酯与金属和橡胶的粘结界面等。化学键的强度远高于范德华力。化学键的形成不仅可以提高粘接强度，而且可以克服解吸破坏粘接接头的缺点。
(3)从物理和化学的角度来看，机械作用不是粘合力的因素，而是增加粘合效果的方法。胶粘剂渗入被粘物表面的裂缝或凹陷处，固化后在界面区域产生啮合力，类似于树根植入土壤的效果，机械连接力的本质是摩擦力。粘合多孔材料、纸张、织物等时。，机械连接力很重要，但对于一些坚固光滑的外观，意义不大。
涂胶工艺要点及注意事项如下:
①根据不同骨架材料选择底涂，根据橡胶材料种类选择面漆。
②选择合适的稀释剂，根据涂胶工艺和设备条件，以合理的比例稀释胶粘剂。
(3)涂胶作业前检查胶粘剂的比重和粘度是否合格，以保证胶粘剂的质量稳定性。
(4)在进行表面胶合作业前，确保底漆已经彻底干燥，干燥可以通过烘干来加速，以防止表面胶合(通常与金属的附着力较差)渗透到金属骨架表面，影响粘合效果。
⑤通常，粘合强度随着粘合层厚度的增加而增加，但是过厚的粘合层对粘合强度不利。推荐的胶层厚度检验标准如下:底涂层5 ~ 12微米，顶涂层12 ~ 25微米，底涂层和顶涂层厚度之和17 ~ 37微米..
⑥保护涂有粘合剂的骨架，隔离灰尘、空气、湿气等污染，带干净手套取用，防止手指汗液、油脂污染，并远离阳光、紫外线，在规定有效期内使用。
3.橡胶混合物的配方
3.1
橡胶基质的类型
极性高的橡胶，如丁腈橡胶、氯丁橡胶等，容易与金属骨架粘结。使用极性极强的粘合剂产生高价键，可获得良好的粘接强度。对于非极性橡胶，如丁苯橡胶、天然橡胶等，仅通过二价键使用极性或非极性胶黏剂难以获得良好的粘合性，需要橡胶与胶黏剂之间形成主价键(交联)才能获得较高的粘合强度[4]。在这方面，除了改进硫化体系，使用高活性粘合剂也是必不可少的。因此，不饱和度和极性高的普通橡胶容易粘结，粘结强度高；高饱和度的非极性橡胶难以粘合，粘合强度低。通常，各种橡胶的粘合强度顺序为:NBR >；CR & gtSBR & gtNR & gtBR & gtIIR & gt三元乙丙橡胶.
3.2
橡胶补强填充系统
橡胶的粘合强度与橡胶本身的强度密切相关，所以补强剂的用量对粘合强度影响很大。在一定范围内，增强剂用量增加，粘合强度增加。通常，当硬度在邵氏A55和80之间时，硫化橡胶易于粘合，但是当硬度低于邵氏A45时，难以获得更高的粘合强度。
二氧化硅颗粒的表面是以硅烷醇结构为特征的高活性酸性表面。水吸附在二氧化硅离子的活性表面，以液态水的形式固定水，将水束缚并均匀分布在整个胶料中，减少了水在橡胶与胶黏剂界面的富集，防止水对胶黏剂结构的破坏。所以使用白炭黑是非常有利于粘合的。
橡胶中的软化剂、增塑剂、蜡状抗氧剂等会在橡胶硫化过程中迁移到橡胶表面，渗入胶层甚至金属骨架表面，削弱胶黏剂二级键的吸附，不利于粘合。油和增塑剂的用量不应超过20质量份，酯类增塑剂对粘合力的最显著影响应小于10质量份。石蜡、芳香油、烷烃油等填料容易喷出，堆积在橡胶/胶粘剂界面，阻碍橡胶/胶粘剂的充分反应。所以在满足使用要求的情况下，尽量少用或者不用。
3.3橡胶硫化系统
首先，胶黏剂和橡胶必须润湿良好，这为良好的粘合提供了有利条件。更重要的是，使用合适的交联剂。当它移动到键合界面并在键合界面上产生交联时，主价键就会结合，从而产生很高的键合强度。一般来说，不同硫化体系的粘结强度为:常规硫化体系>半有效硫化体系>有效硫化体系>过氧化物硫化体系。胶料的焦烧期长有利于粘合。
4.硫化过程
4.1固化压力
在橡胶硫化和胶黏剂固化过程中，需要充分成型，使胶黏剂与橡胶混合物紧密接触。在橡胶硫化过程中，压力的作用是防止气泡，使橡胶密实，提高混炼胶的物理机械性能和产品的使用性能，提高混炼胶与骨架材料的粘合强度。压力对粘合强度有很大影响。一般来说，提高固化压力可以提高粘接强度，即使压力达到一定值也不会提高粘接强度。
4.2硫化温度和时间因素
许多研究表明[5-8]:温度对胶粘剂与橡胶之间的扩散程度有重要影响，合理的温度和时间组合可以在硫化过程中达到理想的粘接效果，硫不足和硫过量都会降低粘接强度。大多数胶黏剂的起始反应温度为120℃，过低，达不到胶黏剂固化反应的临界温度。温度过高，固化速度过快时，胶粘剂的固化速度和橡胶的交联速度不平衡，不能获得理想的粘接强度。一般合理的养护温度为140 ~ 180℃，养护时间与养护温度密切相关。高温短时间硫化得到的粘合强度没有低温长时间硫化得到的粘合强度高。对于天然橡胶等二烯类通用橡胶，在140℃至150℃的温度范围内达到正硫化状态时，粘合强度较高。
4.3
硫化模具设计
设计硫化模具时，应保证金属件容易取放在模具型腔内，模具的分型面应避免在粘接件的关键粘接部位。如果模具设计从橡胶/金属骨架的连接处设置分型面，必然会出现橡胶在分型面流动的问题。在硫化初期，橡胶还没有与胶粘剂形成充分的* * *交联，橡胶会在骨架涂胶粘剂的接头处发生移动，影响橡胶与胶粘剂之间的* * *交联。如果需要在涂胶的平面设置分模，就要保证模具紧密配合，避免分模面模具间隙过大，模具不平整，或者涂胶量过大，大量胶水从这里溢出冲走胶，导致涂胶失效。
避免将模具的注胶口设置得过于靠近金属零件的涂胶面，否则在橡胶注入模具型腔的过程中会将涂在金属零件表面的胶冲走，造成局部粘合不良。
避免橡胶膨胀导致的粘合失效。当混炼胶受热硫化时，由于受热形成混炼胶内部热膨胀，产生的应力使混炼胶在金属骨架表面滑移，阻碍了混炼胶与粘合剂的充分反应。这种膨胀在膨胀率大的橡胶，如三元乙丙橡胶中尤为突出。一般采用移模压注的方法，加橡胶槽，减少胶料膨胀产生的应力，防止胶料在金属骨架表面滑动。同时需要增加排气次数，以利于胶料溢出。
避免产品硫化前成型时间过长。造成这种情况的原因很多，如模具复杂、操作人员不熟练、混炼胶门尼粘度过高、流动困难或硫化速度过快等。当产品被硫化时，当橡胶混合物还没有充满整个模腔时，粘合剂已经开始交联。粘合剂和胶料不能充分交联，导致粘合失效。
4.4其他影响因素
与普通成型硫化相比，注射成型硫化可以获得更高的粘合强度。
硫化前，将涂有胶粘剂的金属骨架在一定温度下预热，使胶粘剂预固化，可明显增加金属与橡胶的粘接强度。
闫嘉实[9]发现，电场可以显著改变橡胶与金属在硫化过程中的粘附力。当金属片接入DC电源负极时，硫化橡胶与金属的粘合强度增加28% ~ 30%，连接橡胶与金属样品的电极接反后，粘合强度下降10% ~ 15%。
结束语
胶接是橡胶、骨架等复合材料制造中最重要的工艺环节之一。粘接涉及多组分体系之间的相互作用，导致影响粘接的因素复杂。不同材料和结构的粘接件的粘接机理和影响粘接的因素是不同的。应根据具体情况进行不同的分析，并采取相应的有效措施提高其粘接质量。可以认为，要获得高性能的橡胶/骨架复合材料制品，除了选择合适的骨架材料外，更重要的是采用包括骨架表面处理、胶料匹配、橡胶硫化工艺、粘接方法和粘接工艺以及相关理论在内的粘接技术。只有每一步处理得当，产品才能在恶劣条件下使用时保持骨架材料和橡胶的一体性。所有这些技术流程都像链条一样环环相扣，每个环节都必须完好无损，才能保证粘合效果。任何一个环节的改变都会导致应用失败，而成功的粘合有赖于所有流程的完美控制。