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直播邀请 | 索尔维全铝车身粘接铝板表面处理技术助力汽车轻量化 ...

观察汽车(稿源) 2022-4-11 22:29 No.1702

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先进的聚合物:强化金属与金属之间的粘合强度


随着汽车行业继续关注轻量化,以提高车辆的燃油和能源效率,轻金属合金和通过粘合剂粘合消除机械紧固件的趋势越来越明显。这就需要提高金属与金属之间粘合的可靠性,为此,适当的表面处理是关键。索尔维已开发出先进的聚合物,以改进现有的预处理技术,这些技术大大提高了粘合性能,并已在高级和大规模生产的汽车装配中成功实施。


运输业占全球温室气体或二氧化碳排放量的14%,该行业必须每年减少3%至4%的排放量,以实现《巴黎协定》中关于减缓气候变化的目标。在不影响车辆安全性和舒适性的情况下,轻量化比以往任何时候都是解决这一挑战的主要手段,可以通过减少内燃机车的燃料消耗或增加电动汽车(EV)的每次充电的范围。轻量化的材料有多种选择,从铝、镁和高强度钢合金到塑料和纤维增强复合材料。在这些材料中,铝显然受到汽车制造商的青睐,因为它在减轻重量、使用成本、机械性能和可回收性方面提供了极具吸引力的折衷方案。在过去的10年中,铝在汽车工业中的份额已经翻了一番,并且预计将继续增长。此外,由于制造商和加工商正在努力实现铝工业的闭环使用,来自加工和报废部件的抵消物正在越来越多地被回收。


"然而,铝的可焊性是有限的,所以OEM必须转向胶粘剂粘接,而胶粘剂往往缺乏坚固性和长期可靠性,"索尔维公司金属处理平台项目技术负责人Marie-Pierre Labeau博士说。"同时,现有的粘合表面预处理技术已经引起了与铬含量、工艺废物和水消耗有关的健康和环境问题。我们新的不含重金属的P基聚合物Addibond™添加剂从一开始就解决了所有这些问题,并提供了卓越的预处理效果,即使在最苛刻的使用条件下,也能长期显著提高金属与金属之间的粘合强度。"


测试结果


为了实现重大减重,金属与金属之间的粘接是针对大型车身、底盘、内饰、动力系统、引擎盖下和其他结构部件,如电动车电池外壳。类似轻量化组件的重点行业还包括建筑、工业设备、电子和航空航天。


索尔维的Addibond聚合物结合了两个官能团,在粘合过程中与金属基材(绿色)和粘合剂(红色)反应,在铝板的表面处理过程中,通过结合两种官能团,在这些应用中最大限度地提高粘合剂的强度:一种与金属基材发生反应,通常是在其成型之前,另一种在组装过程中与粘合剂发生反应。这种智能化学的有效性在与现有技术的综合试验中得到了验证。福特粘结应力耐久性试验被用来评估样品在同时压缩载荷和腐蚀应力下的粘结强度,而单圈剪切(SLS)试验则用于确定在乙酸盐雾、高温和潮湿条件下进行大量循环后的内聚破坏(所需)和粘附破坏(要避免)(SWAAT - ASTM G85 A3)。


对SWAAT(ASTM G85 A3)老化后的失效面进行视觉评估说明,在这两种类型的测试中,含有Addibond™275和021的配方证明,即使在腐蚀性的环境中,它们也能胜过现有的预处理技术,或者在添加到现有的工艺中时,也能提高现有预处理的性能。


与使用六氟化物的配方相比,索尔维聚合物基配方在广泛的浓度、接触时间和温度范围内显示出更好的稳健性,并确保了更有凝聚力的失效模式。索尔维金属处理全球业务发展经理樊兆玉博士补充说:"与有机硅烷配方相比,后者也很明显,突出了我们的磷基聚合物解决方案相对于硅烷的优势,即使那些是双功能的,"。此外,Addibond™021还表明,它可以大大改善现有的钛锆(TiZr)预处理的性能。


可持续的好处


这些结果清楚地证明,Addibond™聚合物可以成为一个有效的推动者,在更广泛的应用中利用铝和其他轻金属的轻量化潜力,同时在制造过程中满足更高的可持续性标准。


索尔维估计,坚持使用经过其先进的新型聚合物解决方案预处理的铝材,可使车辆平均重量减轻20%,燃料消耗减少10%,或每公里平均减少13克二氧化碳。"简单地说,4克Addibond™可以使每辆车每年减少300公斤的二氧化碳排放量,"索尔维工业流程解决方案营销总监Julie Mollet说。"到2030年,大约有10亿辆内燃机车在流通,这就意味着可能减少2600万吨的二氧化碳排放。在使用Addibond™处理过的铝材时,例如在大型电池组件的粘合部件中,也可以大大节省电动汽车的电力消耗。"


此外,Addibond™帮助部件制造商和装配商提高金属表面处理的兼容性,以符合更严格的HSE标准和法规。这些配方不含铬酸盐、重金属和氟化物,消除了操作员接触有毒物质的风险。此外,与硅烷技术相比,所产生的槽液在一段时间内高度稳定,不含凝胶。这反过来又意味着槽液有更长的使用寿命,需要更少的浴液补充,从而最大限度地减少了添加剂的消耗,并使处理和回收的工艺用水减少。


最先进的技术


聚合物预处理技术已经成为高端和大规模生产的汽车制造商使用的配方的一部分。樊兆玉博士总结说:"粘合剂粘合已成为连接金属部件的最先进技术,我们的创新Addibond™解决方案在轻量化游戏中发挥了重要作用,为该过程增加了更大的可靠性、坚固性和可持续性。”


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