[發(fā)明專利]用于與鋁結(jié)構(gòu)性粘接的表面處理

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480009826.2
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN105008474B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·L·弗格森;K·布羅霍瓦克;M·W·伊文思
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: C09J5/02
• 分類號: C09J5/02;C23C18/12;C23C18/04;B64F5/10;B64F5/30;C23C28/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 龐東成,解延雷

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及金屬表面處理技術(shù)，更具體而言涉及利用轉(zhuǎn)化涂層和溶膠-凝膠材料而不使用粘合劑粘接用底漆(adhesive bond primer)來使粘合劑與鋁部件結(jié)構(gòu)性粘接的技術(shù)。

背景技術(shù)

粘接之前的金屬處理對粘接接縫的初始粘合力以及其長期環(huán)境耐久性而言都是關(guān)鍵因素。然而，常規(guī)的粘接用底漆應(yīng)用技術(shù)對于使用來說并不方便和/或過于復(fù)雜。例如，許多類型的粘接用底漆需要長固化時(shí)間和/或高溫(高溫固化設(shè)備，如加熱板、加熱燈、加熱槍或烘箱)，而這種長固化時(shí)間和/或高溫在許多環(huán)境中可能不容易獲得，例如在登機(jī)口或飛機(jī)庫。這些時(shí)間和溫度要求延緩了整個(gè)粘接過程，需要專門設(shè)備和環(huán)境，并且使處理對象(例如飛行器)長時(shí)間不能執(zhí)行任務(wù)。另外，過去主要因表面整理不充分而造成的粘接失效已經(jīng)成為粘接構(gòu)件在當(dāng)前使用中的限制因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種不利用粘合劑粘接用底漆而使粘合劑與鋁部件結(jié)構(gòu)性粘接的方法。所述方法包括從鋁部件的表面去除污物。在此操作中在鋁部件上形成清潔表面。所述方法隨后可通過在鋁部件的清潔表面上沉積轉(zhuǎn)化涂層來進(jìn)行，該步驟在清潔表面上形成轉(zhuǎn)化層。所述方法通過在轉(zhuǎn)化涂層上沉積溶膠-凝膠材料來進(jìn)行，從而在轉(zhuǎn)化層上形成溶膠-凝膠層。在形成溶膠-凝膠層后，所述方法可通過在溶膠-凝膠層上沉積粘合劑層來進(jìn)行。固化后，粘合劑層與鋁部件形成結(jié)構(gòu)性粘接。

本發(fā)明還提供了一種用于處理鋁部件的方法，該方法用于在不利用粘合劑粘接用底漆的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)性粘合劑粘接。在一些實(shí)施方式中，所述方法包括從鋁部件的表面去除污物，從而形成清潔表面。所述方法隨后通過在鋁部件的清潔表面上沉積轉(zhuǎn)化涂層來進(jìn)行，從而在清潔表面上形成轉(zhuǎn)化層。在形成轉(zhuǎn)化層后，所述方法通過在轉(zhuǎn)化涂層上沉積溶膠-凝膠材料來進(jìn)行，從而在轉(zhuǎn)化層上形成溶膠-凝膠層。

本發(fā)明還提供了一種包含鋁部件、轉(zhuǎn)化層、溶膠-凝膠層、固化的粘合劑層和鋁補(bǔ)片的裝置。鋁補(bǔ)片設(shè)置在固化的粘合劑層上。轉(zhuǎn)化層設(shè)置在鋁部件之上。溶膠-凝膠層設(shè)置在轉(zhuǎn)化層之上，而固化的粘合劑層設(shè)置在溶膠-凝膠層之上。轉(zhuǎn)化層、溶膠-凝膠層和固化的粘合劑層形成了設(shè)置在鋁部件和鋁補(bǔ)片之間的疊層體。疊層體提供了鋁部件和鋁補(bǔ)片之間的結(jié)構(gòu)性粘接。

下面將參考附圖進(jìn)一步描述這些實(shí)施方式和其他實(shí)施方式。

附圖說明

圖1A是一些實(shí)施方式的鋁補(bǔ)片與鋁部件在結(jié)構(gòu)性粘接過程中系統(tǒng)的示意性截面圖。

圖1B圖示了一些實(shí)施方式的裝置的示意性頂視圖，所述裝置包括轉(zhuǎn)化層、溶膠-凝膠層和固化的粘合劑層以及通過轉(zhuǎn)化層、溶膠-凝膠層和固化的粘合劑層而結(jié)構(gòu)性粘接的鋁補(bǔ)片和鋁部件。

圖2圖示了一些實(shí)施方式的不利用粘合劑粘接用底漆而使粘合劑(或更具體而言為鋁補(bǔ)片)與鋁部件結(jié)構(gòu)性粘接的方法所對應(yīng)的工藝流程圖。

圖3是一些實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)性粘接的子組件的示意圖，該結(jié)構(gòu)性粘接的子組件包括粘合劑層、鋁部件和在粘合劑層和鋁部件之間設(shè)置的溶膠-凝膠層。

圖4A是反映一些實(shí)施方式的一些飛行器制造和保養(yǎng)操作的過程流程圖。

圖4B是圖示一些實(shí)施方式的飛行器的各種部件的框圖。

具體實(shí)施方式

在以下描述中，闡述多種具體細(xì)節(jié)以提供對所提出的構(gòu)思的充分理解。所提出的構(gòu)思可以在省略一些或所有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情況下，對公知的工藝操作沒有進(jìn)行描述，從而不會不必要地使所述構(gòu)思難以理解。雖然對一些構(gòu)思結(jié)合具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是這些實(shí)施方式不意圖構(gòu)成限制。

引言

與鋁部件(例如飛行器的外表面)形成結(jié)構(gòu)性粘接的常規(guī)方法通常利用粘接用底漆和/或難以在機(jī)場使用的其他材料。例如，粘合劑粘接用底漆可需要在250℉的溫度保持90分鐘以充分固化粘合劑粘接用底漆。該溫度需要強(qiáng)大的熱源，例如加熱板、烘箱或加熱槍，而這些通常在機(jī)場不能獲得和/或由于安全原因(例如燃料蒸汽和環(huán)境中存在的其他可燃性材料)而通常不能使用。另外，施加并固化粘合劑粘接用底漆的操作一般是非常費(fèi)力的長時(shí)間程序，整個(gè)過程常常耗費(fèi)超過4小時(shí)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)性粘接常常需要短時(shí)間內(nèi)、如飛行器在航空港地面停留時(shí)在機(jī)場形成。