[发明专利]用于与铝结构性粘接的表面处理

说明书

技术领域

本申请涉及金属表面处理技术，更具体而言涉及利用转化涂层和溶胶-凝胶材料而不使用粘合剂粘接用底漆(adhesive bond primer)来使粘合剂与铝部件结构性粘接的技术。

背景技术

粘接之前的金属处理对粘接接缝的初始粘合力以及其长期环境耐久性而言都是关键因素。然而，常规的粘接用底漆应用技术对于使用来说并不方便和/或过于复杂。例如，许多类型的粘接用底漆需要长固化时间和/或高温(高温固化设备，如加热板、加热灯、加热枪或烘箱)，而这种长固化时间和/或高温在许多环境中可能不容易获得，例如在登机口或飞机库。这些时间和温度要求延缓了整个粘接过程，需要专门设备和环境，并且使处理对象(例如飞行器)长时间不能执行任务。另外，过去主要因表面整理不充分而造成的粘接失效已经成为粘接构件在当前使用中的限制因素。

发明内容

本发明提供了一种不利用粘合剂粘接用底漆而使粘合剂与铝部件结构性粘接的方法。所述方法包括从铝部件的表面去除污物。在此操作中在铝部件上形成清洁表面。所述方法随后可通过在铝部件的清洁表面上沉积转化涂层来进行，该步骤在清洁表面上形成转化层。所述方法通过在转化涂层上沉积溶胶-凝胶材料来进行，从而在转化层上形成溶胶-凝胶层。在形成溶胶-凝胶层后，所述方法可通过在溶胶-凝胶层上沉积粘合剂层来进行。固化后，粘合剂层与铝部件形成结构性粘接。

本发明还提供了一种用于处理铝部件的方法，该方法用于在不利用粘合剂粘接用底漆的情况下进行结构性粘合剂粘接。在一些实施方式中，所述方法包括从铝部件的表面去除污物，从而形成清洁表面。所述方法随后通过在铝部件的清洁表面上沉积转化涂层来进行，从而在清洁表面上形成转化层。在形成转化层后，所述方法通过在转化涂层上沉积溶胶-凝胶材料来进行，从而在转化层上形成溶胶-凝胶层。

本发明还提供了一种包含铝部件、转化层、溶胶-凝胶层、固化的粘合剂层和铝补片的装置。铝补片设置在固化的粘合剂层上。转化层设置在铝部件之上。溶胶-凝胶层设置在转化层之上，而固化的粘合剂层设置在溶胶-凝胶层之上。转化层、溶胶-凝胶层和固化的粘合剂层形成了设置在铝部件和铝补片之间的叠层体。叠层体提供了铝部件和铝补片之间的结构性粘接。

下面将参考附图进一步描述这些实施方式和其他实施方式。

附图说明

图1A是一些实施方式的铝补片与铝部件在结构性粘接过程中系统的示意性截面图。

图1B图示了一些实施方式的装置的示意性顶视图，所述装置包括转化层、溶胶-凝胶层和固化的粘合剂层以及通过转化层、溶胶-凝胶层和固化的粘合剂层而结构性粘接的铝补片和铝部件。

图2图示了一些实施方式的不利用粘合剂粘接用底漆而使粘合剂(或更具体而言为铝补片)与铝部件结构性粘接的方法所对应的工艺流程图。

图3是一些实施方式的结构性粘接的子组件的示意图，该结构性粘接的子组件包括粘合剂层、铝部件和在粘合剂层和铝部件之间设置的溶胶-凝胶层。

图4A是反映一些实施方式的一些飞行器制造和保养操作的过程流程图。

图4B是图示一些实施方式的飞行器的各种部件的框图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述多种具体细节以提供对所提出的构思的充分理解。所提出的构思可以在省略一些或所有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，对公知的工艺操作没有进行描述，从而不会不必要地使所述构思难以理解。虽然对一些构思结合具体实施方式进行了描述，但应理解的是这些实施方式不意图构成限制。

引言

与铝部件(例如飞行器的外表面)形成结构性粘接的常规方法通常利用粘接用底漆和/或难以在机场使用的其他材料。例如，粘合剂粘接用底漆可需要在250℉的温度保持90分钟以充分固化粘合剂粘接用底漆。该温度需要强大的热源，例如加热板、烘箱或加热枪，而这些通常在机场不能获得和/或由于安全原因(例如燃料蒸汽和环境中存在的其他可燃性材料)而通常不能使用。另外，施加并固化粘合剂粘接用底漆的操作一般是非常费力的长时间程序，整个过程常常耗费超过4小时。同时，结构性粘接常常需要短时间内、如飞行器在航空港地面停留时在机场形成。