类型的热源（例 如，电加热器、加热毯、加热灯、加热枪或烤箱）来替代热包116或作为热包116的补充。绝 热体118可用于防止热从固化区域流失。
[0023] 图1B图示了一些实施方式的装置130的示意性顶视图，其包括转化层104、溶 胶-凝胶层106和固化的粘合剂层108以及铝补片110和铝部件102。在一些实施方式中， 铝补片110包括两个部分，即较大的底部和较小的顶部。例如，底部的直径可比顶部直径大 约1. 2~2倍。在特定实例中，底部直径为约6英寸，而顶部直径为约4. 5英寸。各部分的 厚度可以为约〇. 025英寸~0. 075英寸，例如约0. 040英寸。如上所述，各部分可以用粘合 剂粘接用底漆或转化涂层和溶胶-凝胶材料的组合进行预处理。两部分可以用环氧粘合剂 附接在一起（或预先粘接）。相同的粘合剂可用于铝补片110与铝部件之间，即形成固化的 粘合剂层108。
[0024] 加工实例
[0025] 图2图示了一些实施方式的利用粘合剂但不利用粘合剂粘接用底漆而使铝补片 与铝部件结构性粘接的方法200所对应的工艺流程图。方法200可开始于在操作202的过 程中将污物从铝部件表面上去除。污物的一些实例包括油漆、底漆和氧化铝等。操作202 可包括利用砂轮将铝部件表面磨光，利用压缩空气、丙酮和/或皱纹布清洁表面，用以丙酮 润湿的无绒擦布擦拭表面，之后在丙酮于部分表面上干燥之前立即用干燥无绒擦布擦拭表 面。磨光、压缩空气清洁和/或丙酮擦拭与干燥可重复一次或多次。例如，顺序可包括磨 光、压缩空气清洁、丙酮擦拭与干燥、磨光和压缩空气清洁（作为最终步骤）。使用180砂砾 Merit纸（获自Saint-GobainAbrasives，Inc.，Stephenville，TX)以+/-90 和+/_45 度图 样进行的最终砂光可用于确保清洁度、去除氧化物和粘接溶胶-凝胶所需的表面形貌。
[0026] 在以清洁压缩空气吹扫的新磨光表面上可施加转化涂层。总之，在操作202过程 中形成清洁表面。清洁表面的特征可以是不存在有机污物并且不存在表面氧化的表面。清 洁表面在表面上具有最小化的金属污染，并且相比于未经处理的表面可具有提高的表面粗 糙度来帮助粘接。不受任何特定理论的限制，据信结构性粘接的粘合力和耐久性受表面化 学和氧化的有效消除的影响最大。尽管额外的表面粗糙度可通过提高可用表面积和提供一 定程度的机械互锁或对抗粗糙面边缘的剪切力而起到帮助作用，不过表面粗糙度的效果与 清洁并然后以下述方式处理表面的化学效果相比并不明显。
[0027] 方法200可如下进行：在操作204的过程中在铝部件的清洁表面上沉积转化涂层。 在一些实施方式中，在操作202后很快进行操作204以防止对清洁表面的污染。例如，操作 202和204的间隔可小于60分钟，并且在一些实施方式中，小于15分钟。转化涂层可喷涂 在清洁表面上。在一些实施方式中，可使用其他沉积技术，例如浸泡、浸渍、旋涂和刷涂。以 下给出了转化涂层的各种实例。
[0028] 在操作204中，在清洁表面上形成转化层。例如，使转化涂层停留足够的时长，直 至形成闪光的金色至棕褐色层。对于铝合金，转化涂层停留时间可以为约30秒~3分钟。 可冲洗转化涂层并使其干燥。干燥时间在约l〇°C~35°C的温度可以为约60分钟~120分 钟。溶胶-凝胶材料可施加在干燥的转化层上。在一些实施方式中，在转化涂层干燥后8小 时以内施加溶胶-凝胶材料，更特别是4小时以内，甚至更特别是2小时以内。较长的时间 可以引起转化层中的不必要的变化，例如转化层变得疏水并导致较差的结构性粘接性能。
[0029] 在一些实施方式中，操作204还包括用水冲洗转化层，并使转化层干燥除水约30 分钟~约240分钟的时间，更特别约60分钟~约120分钟的时间。这些水干时间是对约 10°C~35°C的温度规定的，可根据环境条件而改变。冲洗控制了转化涂层的厚度，并消除了 界面处残余的酸。干燥的上限用于控制转化涂层的水分含量，并防止其变得过于干燥或脱 水，脱水可使其变得疏水并不利地影响其与溶胶-凝胶层粘接的能力。
[0030] 方法200可如下进行：在操作208的过程中在转化层上沉积溶胶-凝胶材料。溶 胶-凝胶材料可喷涂在转化层上。也可使用其他沉积技术，例如浸泡、浸渍、旋涂和刷涂。在 一些实施方式中，可使用喷淋技术。该技术包括使用溶胶-凝胶材料充分喷涂转化层，并使 过量的溶胶-凝胶材料流出转化层的表面。在一些实施方式中，在所沉积的溶胶-凝胶干 燥之前，可以将额外的溶胶-凝胶材料喷涂在上面。该操作可重复多次以在表面上沉积足 够量的溶胶-凝胶材料。应理解的是，所沉积的溶胶-凝胶材料可能不干燥。在其上喷涂 额外的溶胶-凝胶材料之前，溶胶_凝胶必须保持湿润约〇. 5分钟~5分钟，例如，约2分 钟（取决于所用的具体溶胶-凝胶制剂）。
[0031] 操作208还可以包括根据溶胶-凝胶材料在转化层表面上的流动来验证转化层是 否无水膜残迹（waterbreakfree)。例如，如果溶胶-凝胶材料没有流动成沿转化层表面 上连续的片，则表面并非无水膜残迹，并且必须通过去除转化层并重复操作202~204来再 次整理表面。操作204结束和操作208开始之间的时间间隔可小于2小时，或更特别小于 1小时。
[0032] 在一些实施方式中，在溶胶-凝胶材料施加到转化层上之前，制备溶胶-凝胶材料 并使其静置一段时间。例如，溶胶_凝胶材料可以由两种组分混合而成，即，2部分的试剂 盒。溶胶-凝胶材料可具有活化期，其取决于溶胶-凝胶混合物中发生的水解和缩合反应 的速度。等待过长（例如，多于10小时或对一些溶胶-凝胶材料多于24小时）可引起溶 胶-凝胶混合物中的过度聚合，并形成胶体颗粒。这减少了溶胶-凝胶混合物中提供表面 粘合力的有效组分。相反，在颗粒形成时有效成分在溶液中用尽。例如，溶胶-凝胶材料在 施用溶胶-凝胶材料之前可静置约15分钟~60分钟，例如约30分钟。
[0033] 在操作208的过程中，在转化层上形成溶胶-凝胶层。溶胶-凝胶必须停留对于 特定制剂而言充足的时间，并在其干燥之前保持最短时间的湿润，通常为2分钟。可采用约 10°C~35°C的温度。在一些实施方式中，使溶胶-凝胶材料干燥至少约30分钟。
[0034] 方法200可如下进行：在操作212的过程中在溶胶-凝胶层上沉积粘合剂。在一些 实施方式中，在完成操作208之后一段时间内（例如，24小时内，或更特别在2小时内）进 行操作212。可使用各种类型粘合剂，例如环氧粘合剂、室温固化膏粘合剂、膜粘合剂、压敏 粘合剂、紫外线（UV)固化性粘合剂、聚氨酯粘合剂、聚酰亚胺粘合剂或硅粘合剂。压敏粘合 剂的一些具体实例包括速度胶带（speedtape)，其是具有粘合剂的金属箱，被设计为在高 速气流下固定该胶带并用于飞机的外壳和装饰（appliqu6)。在一些实施方式中，溶胶-凝 胶材料包括与施加在溶胶-凝胶层上以提供更强粘接的粘合剂类型相匹配的官能团。
[0035] 方法200可如下进行：在操作214的过程中使粘合剂层与铝补片接触，随后固化粘 合剂。固化后，粘合剂层形成铝部件和铝补片之间的结构性粘接。
[0036] 转化涂层实例
[0037] 转化涂层是对金属结构体（例如铝结构体）特定的涂层，其中这些金属结构体的 表面经历了与转化涂层的化学反应并在这些表面上形成了保护性涂层。换言之，金属结构 体和转化涂层均有助于形成保护性涂层，并且保护性涂层包括金属组分以及一种或多种转 化涂层组分。保护涂层的厚度可以为约10纳米~800纳米，或更特别为100纳米~200纳 米。
[0038] 铝结构体的清洁表面上所用的转化涂层可以是铬酸盐转化涂层或 磷酸盐转化涂层。铬酸盐转化涂层的一些具体实例包括IRIDITEi)(获自 MacDermid，Inc.，Waterbury，CT)和ALOD1NE3)'.(获自HenkelCorporation,Dusseldorf, 德国）。铬酸盐转化涂层可根据MIL-DTL-5541(铝和铝合金上的化学转化涂层）而施加在 铝结构体上。
[0039] 在一些实施方式中，转化涂层含有六价铬。例如，转化涂层可含有30重量％~60 重量％的铬酸。其他组分可包括约10重量％~30重量％的氟硼酸钾、约10重量％~30 重量％的氰铁酸钾、约1重量％~10重量％的氟化钠和约10重量％~30重量％的氟锆酸 钾。
[0040] 在一些实施方式中，转化涂层可基本上不含六价铬。例如，可使用磷酸盐转化涂 层。磷酸盐转化涂层可包括磷酸和/或磷酸盐（例如，磷酸锰、磷酸铁或磷酸锌）的稀溶液， 并形成不溶性结晶磷酸盐的层（例如，在处理铝结构时为磷酸铝）。
[0041] 溶胶-凝胶实例
[0042] 用于结构性粘接的溶胶-凝胶材料可以是金属氧化物和硅烷偶联剂的混合物。其 可以是反应性金属醇盐前体的水溶液，该反应性金属醇盐前体通过溶胶-凝胶过程演变为 涂层。溶胶-凝胶过程是一系列反应，其中，首先可溶性金属物种（通常为金属醇盐或金属 盐）水解形成金属氢氧化物物种，然后，该金属氢氧化物物种通过缩合反应形成固体颗粒 和/或凝胶网络。可溶性金属物种通常包含被设定为与粘接结构体中的树脂对应的有机配 体。在溶液中金属氢氧化物缩合（即，胶溶）形成杂化有机/无机聚合物。根据反应条件， 金属聚合物可缩合为胶体粒子或它们可以生长形成网状凝胶。可将聚合物基质中的有机与 无机组分的比率控制为使特定应用的性能最大化。
[0043] 可使用各种溶胶-凝胶材料。在一些实施方式中，溶胶_凝胶材料是水溶性的，例 如获自波音公司（C