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發(fā)布時間:2025-05-23點(diǎn)擊:
液態(tài)硅膠(LSR)包覆五金件(如不銹鋼、鋁合金、銅等)時,附著力不足是常見難題。通過優(yōu)化表面處理、材料適配及工藝參數(shù),可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度粘接(剝離強(qiáng)度≥3N/mm)。以下是具體解決方案:
深度清潔
溶劑清洗:使用異丙醇或丙酮超聲波清洗(頻率40kHz,10分鐘),去除油脂、指紋及加工殘留。
堿性脫脂:氫氧化鈉溶液(濃度5%,60℃)浸泡5分鐘,中和酸性污染物。
表面粗化
噴砂處理:
砂材選擇:氧化鋁砂(粒徑80~120目)、玻璃珠(粒徑0.1~0.3mm);
參數(shù):壓力0.3~0.5MPa,噴距100~150mm,表面粗糙度Ra 2.5~3.2μm;
效果:機(jī)械錨定面積提升50%~70%,粘接力提高2~3倍。
激光微結(jié)構(gòu)化:
參數(shù):光纖激光(波長1064nm),功率20~30W,掃描速度500mm/s,形成蜂窩狀微孔(直徑30~50μm,深度20~30μm)。
優(yōu)勢:精準(zhǔn)控制粗糙度,避免傳統(tǒng)噴砂導(dǎo)致的基材變形。
化學(xué)活化
酸洗鈍化(不銹鋼):硝酸(20%)+氫氟酸(5%)混合液浸泡2分鐘,去除氧化鉻層,生成活性表面。
陽極氧化(鋁合金):硫酸電解(濃度15%,電壓12V,時間30分鐘),形成多孔氧化鋁層(孔徑10~20nm)。
硅烷偶聯(lián)劑選型
氨基硅烷(如KH-550):適配不銹鋼、鈦合金,與金屬羥基(-OH)反應(yīng)生成Si-O-Me鍵;
環(huán)氧硅烷(如KH-560):適合鋁合金、銅,增強(qiáng)耐濕熱性能;
硫醇硅烷(如Si-69):針對銅、銀等易氧化金屬,防止硫化腐蝕。
底涂工藝
噴涂濃度:硅烷溶液稀釋至1%~3%(乙醇/去離子水為溶劑);
固化條件:80~100℃烘干5~10分鐘,形成致密單分子層(厚度0.1~0.5μm);
推薦產(chǎn)品:Dow Corning® 1205 OS Primer(耐溫200℃+,粘接強(qiáng)度>4N/mm)。
納米增強(qiáng)涂層
添加納米SiO?:粒徑20~50nm,添加量2%~5%,提升涂層耐磨性與附著力;
石墨烯改性:涂覆石墨烯分散液(濃度0.1%),提高導(dǎo)電性并增強(qiáng)界面結(jié)合。
自粘型LSR
特性:含乙烯基/環(huán)氧基活性基團(tuán),直接與金屬表面反應(yīng);
推薦型號:Wacker Silopren® LSR 2670(剝離強(qiáng)度≥3.5N/mm,無需底涂)。
高極性配方
增粘添加劑:添加鈦酸酯(如KR-38S)或磷酸酯(如ADK STAB FP-200),提升與金屬的極性相互作用;
導(dǎo)熱/導(dǎo)電填料:氮化鋁(導(dǎo)熱系數(shù)200W/m·K)、銀包銅粉(電阻率<10?³Ω·cm),兼顧功能性與粘接。
模具與溫度控制
模溫:160~180℃(確保充分硫化),金屬基材預(yù)熱至80~100℃(減少熱應(yīng)力);
熱流道設(shè)計:避免膠料提前硫化,流道溫度<40℃。
注塑參數(shù)
注射壓力:60~100MPa(高壓力確保膠料填充微孔結(jié)構(gòu));
注射速度:分三段控制(高速填充流道→中速覆蓋基材→低速壓實(shí)),總周期≤60秒;
真空輔助:模腔真空度≤5mbar,減少氣泡對界面的干擾。
后硫化處理
二次硫化:200℃烘烤2小時,促進(jìn)硅膠與金屬界面完全交聯(lián);
表面鈍化:涂覆氟素涂層(如Dyneon TFPTM),提升耐候性。
測試項(xiàng)目 | 方法 | 合格標(biāo)準(zhǔn) |
---|---|---|
剝離強(qiáng)度 | 90°剝離測試(ASTM D903) | ≥3N/mm(汽車/醫(yī)療件需≥4N/mm) |
耐濕熱老化 | 85℃/85% RH,1000小時 | 強(qiáng)度衰減≤15%,無分層 |
冷熱沖擊 | -40℃↔150℃,循環(huán)500次 | 電阻變化率≤1%(導(dǎo)電件) |
鹽霧測試 | 5% NaCl,35℃,噴霧1000小時 | 金屬無腐蝕,粘接界面無失效 |
新能源汽車電池連接片:
基材:銅鎳鍍層鋁合金;
工藝:激光微結(jié)構(gòu)+KH-560底涂+自粘LSR;
結(jié)果:界面電阻<0.1mΩ,通過3000次熱循環(huán)(-40℃~150℃)。
智能手表金屬中框:
基材:316L不銹鋼;
工藝:噴砂(Ra 3.0μm)+ Dow 1205底涂+導(dǎo)熱LSR;
結(jié)果:剝離強(qiáng)度4.2N/mm,散熱效率提升40%。
總結(jié):提升液態(tài)硅膠與五金件的附著力需表面粗化-化學(xué)鍵合-工藝協(xié)同三位一體。建議優(yōu)先采用 噴砂/激光粗化 + 硅烷底涂 + 自粘LSR 組合方案,結(jié)合真空注塑與參數(shù)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。對于高附加值產(chǎn)品,可引入 納米涂層 或 導(dǎo)電/導(dǎo)熱改性膠料,拓展功能應(yīng)用。定期通過 鹽霧測試 與 冷熱沖擊驗(yàn)證 確保長期可靠性。
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