CN113183477A - Tpe材料与钛合金壳体粘接的工艺 - Google Patents

Tpe材料与钛合金壳体粘接的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，属于材料粘接技术领域。该工艺是将插座的钛合金壳体与插头通过TPE材料粘接在一起，包括：(1)将钛合金壳体及插头电缆进行表面粗化处理和涂底胶工序；(2)将钛合金壳体放入型腔中并合模，在上模注胶口处放置加料罐，将适量的TPE料粒投入加料罐中并放置到平板硫化机上进行预热；(3)热粘接处理：对模具依次进行加压和保压处理，其中：加压速度为1MPa/4s，加压压力5MPa，加压时间20s；保压压力2MPa，保压时间1min，保压结束后启模取出产品。本发明操作方便，适用范围广，能适合各种TPE弹性体与不规则钛合金壳体需要高强度粘接的场合。

Description

TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺
技术领域
本发明涉及材料粘接技术领域，具体涉及一种TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺。
背景技术
TPE材料具有良好的耐候性及化学稳定性，良好的耐溶剂性，抗紫外线性能也良好。TPE具有塑料的可塑性、类似橡胶的弹性及独特的软触感，采用直接注塑成型或硫化注胶均可。由于TPE兼具橡胶和塑料的优点，为橡胶工业开辟了新的应用领域。
TPE在配方改性中不引入有毒、刺激性的有机溶剂，不添加邻苯二甲酸盐增塑剂及稳定剂，符合ASTM-963、ROHS等国际环保指令，是一种顶级环保材料。TPE具有广泛可调的物性及硬度，独特的弹性触感，多变的功能物性，使得它应用领域愈加广泛。TPE凭借其环保性能，取代PVC应用于玩具、日用品、管材、建材、包装材料等等；TPE已取代橡胶，应用于密封配件、汽车配件、运动器材、电线电缆等，TPE加工制品周期短及废品回收容易，可二次利用，性能基本不受影响，而传统的橡胶成型加工周期长，废品不易回收，基本不可二次利用，再生橡胶的性能无法跟原始橡胶比拟。
随着我国海洋领域应用开发的不断扩大，各类型水下机器人、水下装备等应运而生。而TPE抗刮擦性能优良，密度为0.92～0.98g/cm3，比水的密度小，在水中处于正浮力状态，面向海洋探测及开发的水下装备上用的滑环和连接器等易长期磨损、刮擦的关键配套元器件上均有着重要且广泛的应用。以往，TPE表面活性差，与非金属或普通金属粘接效果不佳，短时间使用尚可，但随着我国在海洋领域尤其是深海应用持续开发，原有的TPE与不锈钢的粘接工艺在长时间海水浸泡后易出现不锈钢表面生锈或电化学腐蚀现象、胶接层易脱落，产品的可靠性差，不足以满足产品在深海环境下的使用需求。所以利用平板硫化机来解决TPE和带有镶件的钛合金壳体产品的粘接工艺技术问题目前还没相关信息及报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术成熟、操作方便、能适合各种不规则且带有镶件的TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，该工艺是利用平板硫化机和模具将插座的钛合金壳体与插头通过TPE材料粘接在一起，所述插头包括相连接的铜接触件和电缆；该工艺具体包括如下步骤：
(1)将需要粘接的钛合金壳体及电缆进行表面粗化处理和涂底胶工序；
(2)将经步骤(1)处理后的钛合金壳体放入模具的型腔中并合模，在上模注胶口处放置加料罐，根据工件的体积计算，将适量的TPE料粒投入加料罐中并放置到平板硫化机上进行预热；
(3)热粘接处理：对模具依次进行加压和保压处理，其中：加压速度为1MPa/4s，加压压力5MPa，加压时间20s；保压压力2MPa，保压时间1min，保压结束后启模取出产品。
上述步骤(1)中，所述涂底胶工序是指将钛合金壳体和线缆上粗化处理后的部位涂一层底涂胶，所述底涂胶组成为：树脂85wt.％，余量为二甲苯；涂胶厚度12.7-25.4μm。
上述步骤(1)中，所述涂底胶的过程为：将底涂胶涂刷于钛合金壳体和线缆表面，涂刷时环境湿度小于或等于75％；涂胶后在室温条件下放置，至壳体和线缆表面无液体流动；然后在80℃鼓风干燥箱内烘干30分钟，以去除底涂胶中多余的水分。
所述模具包括上模和下模，上模和下模合模后通过螺钉固定；所述上模上设有注胶口，注胶口处放置加料罐，加料罐内放置用于粘接的TPE料粒。
上述步骤(2)中，模具合模后采用螺钉固定，在加料罐内加入TPE料粒后将模具移至平板硫化机的下平板上，并使上平板正好与加料罐上部接触时进行预热，预热温度220℃，预热时间20分钟。
所述钛合金壳体的材质为TC4钛合金，所述电缆的外护套为氯丁橡胶或聚氨酯材料。
本发明的有益效果：
1、本发明采用平板硫化机，设备便宜、操作简单，而且操作空间开放性大，比较适合内部带线缆和镶件的产品加工；
2、由于使用平板硫化机，模具也使用橡胶硫化模具，优点是尺寸小、质量轻，劳动强度低，设计比较容易，加工成本低；不像注塑模具尺寸大，质量重，劳动强度大，设计机构也比较繁琐，加工成本高；
3、由于TPE兼具橡胶和塑料的优点，而且TPE是一种顶级环保材料凭借其环保性能，为橡胶工业开辟了新的应用领域，甚至是在某些领域取代橡胶。
4、产品通过在注胶前涂刷一层配制黏度低的底涂胶，能够完全浸润钛合金壳体表面，浸润角增大，TPE与钛合金两者之间粘接面面积增加，附着力更好，粘接强度更高；
5、应用范围广，适合陆地与深海环境需求的产品且需要TPE材料与钛合金壳体热粘接处理的场合。
附图说明
图1为本发明实施例1用钛合金壳体与TPE材料粘接的水密插头。
图2为插头体合模后上模放置加料罐示意图。
图3为模具整体在硫化机平板上注胶硫化示意图。
图中：11-钛合金壳体；12-铜接触件；13-底涂胶；14-型腔；15-线缆；21-内六角螺钉；22-加料罐；31-下平板；32-上平板；33-油缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
全海深水密连接器中，钛合金壳体为其插座的重要零部件。本发明工艺是采用平板硫化机，将需要热粘接的钛合金壳体表面经过表面粗化处理、涂底胶等工序后放入模具的型腔中合模，上模注胶口处放置加料罐，根据工件的体积计算，将适量的TPE料粒(已烘干)投入其中并放置到平板硫化机上进行预热，注意控制好加压速度、加压压力及加压(注胶)时间、注意保证保压压力及保压时间，保压时间到后，冷却模具，启模取出产品。本发明操作方便，适用范围广，能适合各种TPE弹性体材料与不规则钛合金壳体需要高强度粘接的场合。
其中：根据工件的体积计算，将适量的TPE料粒(已烘干)投入加料罐中进行注胶，以免注胶量过多内部线缆或镶件挤出导致注胶失败；一定要控制好加压(注胶)时间、加压速度、加压压力、保压时间及保压压力等工艺参数；在涂刷热硫化用底涂胶时，湿度小于或等于75％。
实施例1：
本实施例为制备带有镶件的钛合金壳体和TPE结合的水密插头，粘接工艺方法如下：
1、将钛合金壳体11外壁需要与TPE硫化粘接的部位进行机械打磨处理，要求表面无“亮点”。
2、将铜接触件12焊杯内壁镀锡处理，将线缆剥线镀锡后与铜接触件12一一对应焊接，线缆需要硫化的部位用木锉打磨处理，要求表面无“亮点”。
3、将钛合金壳体和线缆打磨的部位用脱脂棉沾丙酮棉进行脱脂处理两遍，然后放置在一旁晾干，室温晾置10min。
4、用软毛刷将脱脂处理过的钛合金壳体及线缆打磨的部位涂一层配制的底涂胶13，底涂胶中树脂的质量分数为85％，挥发体二甲苯的质量分数为15％。要求涂刷均匀，薄厚一致，涂胶厚度12.7～25.4μm，然后放置在一旁晾干，室温晾置10min，至壳体表面无液体流动即可。
5、在80℃鼓风干燥箱内烘干30分钟，去除底涂胶中多余的水分再进行注胶硫化。
6、将插头整体放置到模具的型腔14中(参见图1)。
7、上下模合模后模具四角放置内六角螺钉21，用内六角扳手校紧，上模注胶口处放置加料罐22(参见图2)，根据工件的体积计算，将质量为20g的TPE料粒(已烘干)投入加料罐中；TPE料粒需适量，以免注胶量过多引起壳体内部有镶件的接插件或导线、电缆挤出导致注胶失败。将加料罐移至平板硫化机(参见图3)的下平板31上，启动油泵，使油缸33上升，当上平板32正好与加料罐柱塞接触时关闭油泵，进行预热，预热条件为220℃，预热时间20分钟。工件及模具预热时间不易过长，否则易导致粘接失败。
8、预热时间到后启动油泵，按照注胶对象设定好加压(注胶)时间、加压速度、加压压力、保压时间及保压压力等工艺参数进行注胶，见下表1，注胶完毕，模具冷却，至室温后启模取出产品。
表1注胶工艺参数
加压时间 20s
加压压力 5MPa
加压速度 1MPa/4s
保压时间 1min
保压压力 2MPa
注胶结束后，检查图1中所示型腔14内的TPE弹性体与壳体11、线缆15是否牢固地粘合在一起。实际测量TPE与壳体剪切强度数值可达10MPa以上(普通橡胶剪切强度数值仅为8MPa左右)，其中：插头所用壳体11为TC4耐海水钛合金材料，线缆15外护套为氯丁橡胶或聚氨酯材料。
采用本发明，避免了带有镶件的钛合金TC4壳体在与TPE弹性体材料结合时出现粘接不牢易脱落等缺陷，质量可靠性及稳定性能够保证，以满足产品在深海条件下壳体耐电化学腐蚀、产品耐水压可达到110MPa，耐磨损及耐刮擦也同时满足海底多种地形地貌等复杂环境下的使用需求。

Claims (6)

1.一种TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，其特征在于：该工艺是利用平板硫化机和模具将插座的钛合金壳体与插头通过TPE材料粘接在一起，所述插头包括相连接的铜接触件和电缆；该工艺具体包括如下步骤：
(1)将需要粘接的钛合金壳体及电缆进行表面粗化处理和涂底胶工序；
(2)将经步骤(1)处理后的钛合金壳体放入模具的型腔中并合模，在上模注胶口处放置加料罐，根据工件的体积计算，将适量的TPE料粒投入加料罐中并放置到平板硫化机上进行预热；
(3)热粘接处理：对模具依次进行加压和保压处理，其中：加压速度为1MPa/4s，加压压力5MPa，加压时间20s；保压压力2MPa，保压时间1min，保压结束后启模取出产品。
2.根据权利要求1所述的TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述涂底胶工序是指将钛合金壳体和线缆上粗化处理后的部位涂一层底涂胶，所述底涂胶组成为：树脂85wt.％，余量为二甲苯；涂胶厚度12.7-25.4μm。
3.根据权利要求2所述的TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述涂底胶的过程为：将底涂胶涂刷于钛合金壳体和线缆表面，涂刷时环境湿度小于或等于75％；涂胶后在室温条件下放置，至壳体和线缆表面无液体流动；然后在80℃鼓风干燥箱内烘干30分钟，以去除底涂胶中多余的水分。
4.根据权利要求1所述的TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，其特征在于：所述模具包括上模和下模，上模和下模合模后通过螺钉固定；所述上模上设有注胶口，注胶口处放置加料罐，加料罐内放置用于粘接的TPE料粒。
5.根据权利要求1所述的TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，其特征在于：步骤(2)中，模具合模后采用螺钉固定，在加料罐内加入TPE料粒后将模具移至平板硫化机的下平板上，并使上平板正好与加料罐上部接触时进行预热，预热温度220℃，预热时间20分钟。
6.根据权利要求1所述的TPE材料与钛合金壳体粘接的工艺，其特征在于：所述钛合金壳体的材质为TC4钛合金，所述电缆的外护套为氯丁橡胶或聚氨酯材料。
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