专利名称：连接金属构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及连接金属结构构件的方法。虽然该方法具有一般的应用，但是原来开发它是为了修补那些已损坏了的预成型结构，例如承载的粘接的铝金属结构，这些结构越来越多地被推荐用在汽车中。
已经发明了一些修补方法，该方法在修补损坏的汽车的钢车身-底盘时，使用室温固化的双组份粘合剂。但是这些粘接修补处不一定能承受大的应力。需要有用粘合剂来粘接铝结构的方法，该粘合剂在不利的环境条件下需能承受相当大的不同载荷方式。在这种情况下，由于水和/或升高的温度的效果，使室温固化的粘合剂因蠕变断裂而受到损害。没有其它配方的室温固化粘合剂能缓解这个问题，因为这是由于室温固化材料的交联密度减少而产生的。
本发明包括使用热固化粘合剂，它基本上可以提供较牢固的粘接，剩下的问题是如何在现场加热粘合剂以产生固化。以下各种方法都可以使用-整个结构可以放在炉内。这种方法有一个难点就是结构可能太大不能放进炉内。再一个难点是这种方法必然包括将整个结构加热，热量可能将其它部分损坏，例如，包括预成型的粘接处或者电气配线或者热塑性配件。
-在有粘合剂需要固化的地区吹热风。这个方法有个问题，即是热传导，特别是在铝结构中，为了保持局部的高温需要加大量的热去抵消传导造成的快速的热损失。
-接触加热。有许多种软的导热垫片或箍状物可以使用，但此技术要求仔细地夹紧及固定加热器以保证尽可能好的接触，这种技术对修补面含有复杂的三维形状或从两侧都不可能接近时是困难的。
-红外线辐射加热。这种技术可以供给足够热量以抵消传导造成的快速热损失，但金属的反射能力产生了问题，例如，铝表面。这会减少金属吸收的热量，或会使红外线灯过热及焊接处熔化。
本发明包括使用红外线辐射加热并提供克服上述问题的方法，按照本发明，一种金属结构构件连接的方法包括将热固化粘合剂涂敷在构件搭接面之间，并在粘合剂附近结构的外表面涂敷吸收红外线的涂料，用红外线辐射对涂层表面加热而将粘合剂固化。利用从涂层表面传导来的热量将粘合剂固化。以这种方式使用吸收红外线的涂料有以下几种好处-减少了反射，这就避免使红外线灯过热及避免焊接处熔化的问题。通常，红外线灯的寿命只有当它们保持冷态时才能得到保证。
-到吸收红外线涂层下面金属传热的效率得到了改进其结果是可以用少些或小些的灯，从而节约了投资费用及运行费用。
-在吸收红外线的涂层之下的部分结构的其它部分的温度差比用其它方法来得大，这就避免损及结构的其余部分，同时还减少了固化粘合剂所需要的加热量。
对于不同种类的金属，本发明一般都可以应用。但是正如上面指出的，本方法似乎对构件是铝件时特别有用，此处所说的铝包括纯的金属和高铝合金。其对涂敷粘合剂和进行涂层的金属面的状态要求不严。例如，在是铝的情况下，其表面可能是经过像我们的欧洲专利申请127343及181168所描述的那些是经过预处理过的。如此预处理过的表面可能已经用可剥性漆加以保护。例如，在我们的欧洲专利申请225691中所描述的。
对粘合剂的种类要求不严。许多适用的粘合剂可在市上买到，例如那种用商标XB7265(3M有限公司GorseinonSwasea)标明的，它在120℃下在1小时之内固化，用常规的测试方法可以简单地了解某种粘合剂在具体的环境中是否适合。
选择涂料是为了它所涂敷的金属表面能吸收多得多的红外线辐射热。最好应配制得对固化粘合剂所需的热量之下能够稳定。热稳定的丙烯酸树脂可以用来配制黑漆以保证在修补完成时很容易用溶剂将漆除去。纯丙烯酸漆的优点是在遇到高表面温度时不会分解。不生烟、不释放有毒气体。
涂料可以是有机的，当作漆来涂，或作为粉末涂上用炉烤干，它或者是无机的用阳极氧化处理形成，然后用有机染料染色或用电解着色。
涂料一般是深色的，为的是增加对辐射热的吸收，但不需要一定是黑的，它可以是漆里含有在一般是有机的粘合剂中深色物质的溶剂或是分散剂。它可以配制成有一层无光泽的表面来改善对红外线辐射的吸收，例如，象是炉黑的碳黑可以混加在丙烯酸树脂的粘合剂里。涂料的稠度无关重要，只要能增加对红外线辐射热的吸收有效性就行。涂料一般只是涂在那些面向红外线灯或几个灯的，需要加热的表面上，那些不需要加热的表面或是必须保持相对冷的表面就不加涂料。
用以下实例来说明本发明实施例1下列试验说明使用黑漆能够得到的温度差。
试块是个对称的铝合金结构，具有一块1.6mm厚的“补丁”，盖住一处粘合的1.6mm厚的“损坏区”。粘合剂是以商标为XB7265而出售的。补丁的左手侧用黑漆涂上，右手侧仍为其正常的辊压光面。漆的配方如下ParaloidAT7.5(Rohm&HaasU.K.Ltd.)-80炉黑颜料-20该漆是用刷子涂布并使之在室温下干燥。补丁片均匀地暴露在从一盏1KW中波长的红外线管发出的红外线辐射中。辐射面积为200×600毫米。补丁下面粘合剂层的温度用白金电阻温度计监测，其平衡温度值各记录如下在辊压金属下-110℃在黑漆金属下-145℃实施例2这个实例提供几组单搭接粘合接头的比较数据，这些接头是常规方法在160℃对流空气炉中固化30分钟、以及同样在相同温度下仅从一面辐照30分钟而固化的。这里的结果是常用烘炉加热的机理保证被粘物先热起来，接着热及粘合剂;粘合剂从来没有必要粘合在比本身温度还低的被粘物上。可是从一面辐照的粘合接头可以将此情形加在粘合剂上，粘合剂从辐照的一面通过传导温热起来，然后还需使没有辐照的被粘物加热。(很清楚，大多数修补件是不能从两面来辐照的，因为最常见的情形是只能在一个面上接近)。下表中列出用两种方法固化的粘合剂接头的初始强度和在中性盐喷雾中的耐久性。表中列的破坏应力是1.6mm厚的铝用200mm2喷(刷)路搭接幅度面积组成的单搭接头所能承受的。用与实施例1相同的黑漆。
粘合剂固化法温度时间初始强度最终强度＊℃分MPaMPaA红外线1603018.617.8B红外线1603019.019.8A烘炉1603020.520.7B烘炉1603020.521.5＊在43℃的中性盐喷雾中暴露20周之后。
实施例3一架损坏的车辆在Blackhawk机架上被拉伸成形。将损坏车辆的弄皱的厢体部分切除，将适当的铝片切得适合于该厢体部分并将损坏面罩住。铝片用单包装的环氧树脂粘合剂固定好并铆住。相应于修补部位的那部份结构的外表面被漆成黑的。将热敏感的制动液管用箔片屏蔽好，修补处用两只1KW的红外线灯加热在150℃固化30分种。其修补是完全有效的。
权利要求
1.一种连接金属结构构件的方法，该方法包括将热固化粘合剂涂敷在构件的搭接面之间，并在粘合剂附近结构的外表面上涂敷吸收红外线的涂料，用红外线辐射对涂层表面加热使粘合剂固化。
2.一种按照权利要求1所说的方法，其中，构件是铝的。
3.一种按照权利要求1或2所说的方法，其用于修补已损坏的预成型构件。
4.一种按照权利要求1至3的任一方法，其中结构是承载的粘合连接的铝结构，该结构是汽车的组成部分。
5.一种按照权利要求1至4的任一方法，其中红外线吸收涂料是丙烯酸树脂基的黑漆。
6.一种按照权利要求1至5的任一方法，其中红外线吸收涂料仅被涂敷到结构的外表面部分，而表面的其它周围部分仍为未涂敷的。
全文摘要
修补已损坏的铝金属构件的方法包括将热固化粘合剂涂敷在构件的搭接面之间，并用红外线辐射固化粘合剂。将吸收红外线的涂料如黑漆涂在要加热结构的外表面上，并有效地限制了对要求区域的供热而避免红外线灯以及结构的其余部分过热。
文档编号C09J5/06GK1035346SQ8810788
公开日1989年9月6日 申请日期1988年10月7日 优先权日1987年10月7日
发明者威廉·弗朗西斯·马威克 申请人:艾尔坎国际有限公司