二、氧化铜粘结剂
某些需要耐高温的主要零部件在制造或使用过程中往往会出现裂纹(痕),该如何保质修复?建议采用氧化铜粘结剂进行修复。
1.氧化铜粘结剂的化学成份
氧化铜粘结剂是由粒度为320目的化学纯氧化铜粉和比重1.7的正(无水)磷酸调和而成,磷酸铜吸收水分后成为结晶水化物而固化,其化学式:3CuO + 2H3 PO4→Cu3 ( PO4 ) 2 +3H2O。这个化学反应与制造“硅酸盐水泥”是类似的,氧化铜加磷酸实质上就是一种“水泥”。磷酸铜与钢铁零件表面接触,铁与铜发生置换反应更增加了粘合的强度。因此可用它填裂、堵漏和粘合零件,它是修复发动机燃烧室零配件的上等用料。
2.调制氧化铜粘结剂
(1)先将磷酸进行无水处理:每100 g磷酸加人6~8g氢氧化铝,调匀后加热到120~140℃,使之成为浅橙把油状溶液,然后再在120~140℃下保湿烘干4h。冷却后比重为1.9左右,即成无水磷酸。
(2)每1 mL无水磷酸与4g氧化铜粉调和,在厚铜板上进行,用竹片调合均匀至能拉成10 mm长的丝即可使用(铜板和竹片用完后,立即用水冲洗干净)。
除使用专用设备调制外,每一次调制量氧化铜粉最好不要超过10g。如需要量大,可用几块铜板同时调和。这是由于氧化铜与磷酸的反应是放热反应,如一次调制过多,温度突然上升,粘结剂会冒烟立即固化而无法使用。为了减缓磷酸铜的固化过程,延长粘结剂的使用期限,可在无水磷酸里加人少量的氢氧化铝(对粘接力无影响)。
氧化铜粉和无水磷酸应放在磨口瓶里以防吸潮。长期存放后,在使用前应分别将它们在120~140℃的温度下烘干2h。否则会因氧化铜粉和磷酸含有水分,在调和时迅速固化而不能使用。
3.粘结工艺
氧化铜粘结剂粘补零件的工艺对零件表面的要求较低。粘结前应清理工件的表面除去油、锈和水分。粘合面粗糙一些好,适宜的光洁度为↓1~↓3,零件表面经喷砂或磷化处理后其粘固效果会更好。
粘固的适宜间隙为0.1~0. 25 min。粘结剂太薄或过厚,会影响粘结强度。因此对工件的裂纹处可开深1 mm、宽3 mm的V型糟后,用氧化铜粘结剂填补。对于裂纹长度较长应视工件所起的功用,需要保证工件强度的应附加”双球键”进行粘补。解决穿孔问题应视孔径大小或进行铰孔或采取镶螺塞的方法。在固化过程中氧化铜粘结剂的体积略有胀大可用于镶螺塞、管子接头的防止渗漏、套接折断的钻头、粘硬质合金刀头以及粘结轴与皮带轮,代替键连接等等(设计一接头时应尽可能采用套接或镶接的形式)。
粘结后的工件在室温硬化24 h即可使用。如能在室温硬化4h后再放人烘箱,在60~80℃下硬化3~6h则效果更好。必须注意在粘结剂已开始硬化后,工件的两粘合面不能再相对移动,否则将影响粘结强度。
氧化铜无机粘结剂的特点是能耐高温到600℃。若在氧化铜粘结剂内加人为氧化铜用量0.5%~1%的氧化钻(CotO3)、 0.5%~1%的氧化钦(TiO2)及1%的铸铁粉(120目),则可使粘固的耐温性提高至1000℃左右。
氧化铜粘结剂在固化前溶于水而固化后不溶于水,并且耐油、耐酸、但不耐强碱(粘结好的零件如要拆开,可以浸在火碱(NaOH)溶液里,将粘结剂溶解)。氧化铜粘结剂的缺点是性脆、不耐冲击。