一种金属橡胶复合垫圈的加工方法与流程

本发明涉及橡胶注塑成型技术领域，尤其涉及一种金属橡胶复合垫圈的加工方法。

背景技术：

金属橡胶复合垫圈主要包括金属件和橡胶层，其中金属件作为垫圈骨架，可以使垫圈具有一定的强度和硬度。与普通橡胶垫圈相比，金属橡胶复合垫圈不仅具有密封性，而且具有良好的结构稳定性。

在现有技术中，金属橡胶复合垫圈的加工方法主要包括以下两种：(1)在金属件上注射未经硫化的橡胶，注塑完成后再通过硫化处理使橡胶与金属件粘合；(2)在金属件的表面上浸涂胶水，然后将橡胶层粘结在金属件上。但是，采用以上两种方法制作的金属橡胶复合垫圈，金属件与橡胶层之间的结合强度较差，容易发生橡胶层脱落的现象，大大降低了金属橡胶复合垫圈的使用寿命。另外，方法(1)中硫化处理的时间长，大大增加了生产周期，降低了生产效率。

因此，亟需一种新型的金属橡胶复合垫圈的加工方法以解决上述技术问题。

技术实现要素：

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种金属橡胶复合垫圈的加工方法，以解决现有技术中存在的金属件与橡胶层之间的结合强度较差、生产效率低的技术问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属橡胶复合垫圈的加工方法，包括：

s1.对金属件进行阳极氧化处理，使所述金属件的表面上产生微裂纹，所述微裂纹的宽度范围为0.2μm～1μm，长度范围为1μm～10μm；

s2.对所述金属件浸涂偶联剂，使所述偶联剂进入所述微裂纹内；

s3.对所述金属件进行橡胶注塑，使所述橡胶注射入所述微裂纹内并通过所述偶联剂与所述金属件结合，以在所述金属件的表面上粘附橡胶层形成所述金属橡胶复合垫圈，且注塑时使用的所述橡胶为经硫化处理后的橡胶。

进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

进一步地，在步骤s1中，对所述金属件进行阳极氧化处理时使用的电解液包括硫酸、草酸和/或乳酸。

进一步地，在步骤s1中，阳极氧化的温度为28℃～38℃。

进一步地，在步骤s1中，阳极氧化的时间为20min～35min，阳极氧化的电流密度为0.6a/dm²～1.2a/dm²。

进一步地，在步骤s1和步骤s2之间还包括：对所述偶联剂进行水解，水解后偶联剂溶液的浓度为2％～5％。

进一步地，在步骤s2和步骤s3之间还包括：对浸涂在所述金属件上的偶联剂进行固化。

进一步地，在对浸涂在所述金属件上的偶联剂进行固化后还包括：将所述金属件放入注塑模具中，并对所述金属件进行预热。

进一步地，在步骤s3中，注塑速度为80mm/s～100mm/s。

进一步地，在步骤s3中，注塑压力为60mpa～100mpa。

本发明的有益效果为：

本发明提供的金属橡胶复合垫圈的加工方法，通过对金属件进行阳极氧化处理，使金属件的表面上产生微裂纹，从而增加了偶联剂与金属件之间的结合面积，进而提高了橡胶层与金属件之间的结合强度，有效地避免了橡胶层脱落现象的发生，大大提高了金属橡胶复合垫圈的使用寿命；另外，由于无需再通过硫化处理来使橡胶层与金属件粘合，所以可以直接利用硫化处理后的橡胶，省去了硫化处理的时间，提高了生产效率；最后，将微裂纹的宽度控制在0.2μm～1μm的范围内，且长度控制在1μm～10μm的范围内，不仅有利于保证金属件1自身的强度以及橡胶层与金属件结合的强度，而且更便于控制阳极氧化时电解液的温度，无需利用专门的压缩制冷机将电解液温度控制在一个较低的温度，从而有利于阳极氧化的实施且节约了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的金属橡胶复合垫圈的加工流程图；

图2是本发明实施例提供的金属橡胶复合垫圈的结构示意图。

图中：

1-金属件；2-橡胶层。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图2所示，本实施例提供一种金属橡胶复合垫圈的加工方法，包括：s1.对金属件1进行阳极氧化处理，使金属件1的表面上产生微裂纹，微裂纹的宽度范围为0.2μm～1μm，长度范围为1μm～10μm；s2.对金属件1浸涂偶联剂，使偶联剂进入微裂纹内；s3.对金属件1进行橡胶注塑，使橡胶注射入微裂纹内并通过偶联剂与金属件1结合，以在金属件1的表面上粘附橡胶层2形成金属橡胶复合垫圈，且注塑时使用的橡胶为经硫化处理后的橡胶。

本实施例提供的金属橡胶复合垫圈的加工方法，通过对金属件1进行阳极氧化处理，使金属件1的表面上产生微裂纹，从而增加了偶联剂与金属件1之间的结合面积，进而提高了橡胶层2与金属件1之间的结合强度，有效地避免了橡胶层2脱落现象的发生，大大提高了金属橡胶复合垫圈的使用寿命；另外，由于无需再通过硫化处理来使橡胶层2与金属件1粘合，所以可以直接利用硫化处理后的橡胶，省去了硫化处理的时间，提高了生产效率；最后，将微裂纹的宽度控制在0.2μm～1μm的范围内，且长度控制在1μm～10μm的范围内，不仅有利于保证金属件1自身的强度以及橡胶层2与金属件1结合的强度，而且更便于控制阳极氧化时电解液的温度，无需利用专门的压缩制冷机将电解液温度控制在一个较低的温度，从而有利于阳极氧化的实施且节约了生产成本。

需要指出的是，金属件1可采用铝合金、碳钢或铜合金等材料，在本实施例中金属件1选用的是铝合金材料。橡胶层2可采用硫化处理后的丁腈橡胶或顺丁橡胶等，在本实施例中橡胶层2选用的是丁腈橡胶，当然，在其他实施例中，橡胶层2的材料还可以根据实际需求进行调整，并且橡胶层2并不仅限于选用橡胶类的材料，还可以采用塑料等能够通过注塑成型的材料，在此不作限制。在本实施例中，通过注塑仅在金属件1的顶面上粘附了橡胶层2，在其他实施例中，还可以在金属件1的底面上粘附橡胶层2，或者顶面和底面均粘附橡胶层2，或者对金属件1进行全面地粘附橡胶层2。另外，金属橡胶复合垫圈的结构和形状也不仅限于图2所示的结构和形状，可根据实际需求进行调整。

具体地，偶联剂为硅烷偶联剂。首先，由于阳极氧化形成的微裂纹内含有大量的羟基基团，水解后的硅烷偶联剂可以与羟基基团形成金属-o-si键，从而提高了硅烷偶联剂与金属件1之间的结合力，进而进一步增强了橡胶层2与金属件1之间的结合强度；其次，硅烷偶联剂可以通过范德华力以及分子间吸引力对橡胶基团产生强烈的吸引力，从而改善橡胶基团对金属件1表面的张力和润湿能力，使橡胶层2更易于粘附在金属件1上；最后，硅烷偶联剂还可以减小应力集中现象的发生，由于聚合物在固化过程中会发生收缩，所以容易在结合处产生较大附加应力，导致应力集中的现象发生，而硅烷偶联剂可以在橡胶层2与金属件1之间形成界面层，且其模量介于橡胶层2与金属件1的模量之间，从而使收缩产生的附加应力逐层均匀地传递，大大避免了应力集中现象的发生。

具体地，在步骤s1之前还包括：对金属件1进行打磨和清洗。优选地，可以利用打磨机先对金属件1进行粗磨，例如采用120目的砂纸粗磨，去除金属件1表层的氧化层和划痕，再对金属件1进行细磨，例如采用600目砂纸细磨，将金属件1的表面打磨光亮。当打磨完成后，再对金属件1进行清洗，以去除金属件1表面的灰尘、油污等杂质。清洗时可采用碱性溶液、酸性溶液和/或有机溶液，在此不作限制。在本实施例中，先将打磨后的金属件1放入浓度为2％的氢氧化钠溶液中浸泡2min，然后取出水洗，再将金属件1放入浓度为2％的硝酸溶液中浸泡2min，最后取出水洗后，将金属件1浸入丙酮中，并利用超声波清洗15min。

在步骤s1中，对金属件1进行阳极氧化处理时使用的电解液包括硫酸、草酸和/或乳酸。在本实施例中，对金属件1进行阳极氧化处理时使用的电解液由去离子水、无水乙醇、硫酸、草酸和乳酸组成。其中，硫酸浓度为140～160g/l，草酸浓度为14～16g/l，乳酸浓度为3～5g/l。

进一步地，在步骤s1中，阳极氧化的温度为28℃～38℃。将电解液配置好后，还需将电解液放入水浴锅中进行预热，将电解液预热至阳极氧化的温度28℃～38℃后，将金属件1放入电解液中，对金属件1进行阳极氧化处理。一般情况下，常规阳极氧化的温度需要控制在20℃以下，此时需要利用专门的压缩制冷机来对电解液的温度进行严格控制，而本实施例中将阳极氧化的温度相对提高，一方面，有利于提升阳极氧化的速度，另一方面，无需使用压缩制冷机，降低了设备成本，而且阳极氧化的温度范围相对较大，且用水浴的方式来控制阳极氧化的温度，相对更易于控制。进一步地，阳极氧化的时间为20min～35min，阳极氧化的电流密度为0.6a/dm²～1.2a/dm²。在本实施例中，阳极氧化的温度为35℃，阳极氧化的时间为30min，阳极氧化的电流密度为1a/dm²。在上述阳极氧化条件下，即可在金属件1的表面上获得所需的微裂纹特征。

在步骤s1和步骤s2之间还包括：对偶联剂进行水解。优选地，联剂可采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或3-巯丙基三甲氧基硅烷。优选地，利用乙醇和去离子水的溶液对偶联剂进行水解。水解时间为3min～10min。进一步地，水解后偶联剂溶液的浓度为2％～5％。在本实施例中，选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂。具体的水解方法为：按体积份计，将无水乙醇75份，去离子水25份，偶联剂5份混合后搅拌均匀，在室温下水解8min。

在本实施例中，对金属件1浸涂偶联剂时，先在室温下将金属件1放入偶联剂中浸泡2min，确保偶联剂进入到微裂纹内，然后将金属件1从偶联剂中取出，最后利用压缩空气吹去表面多余的偶联剂。在浸涂偶联剂和去除多余的偶联剂时，优选地将有微裂纹的表面朝上。

在步骤s2和步骤s3之间还包括：对浸涂在金属件1上的偶联剂进行固化。优选地，固化温度范围为110℃～160℃，固化时间为15min～30min。在本实施例中，先将浸涂偶联剂后的金属件1自然晾置1h，再将其放入鼓风式干燥箱中进行150℃的高温固化，固化时间为20min。

在对浸涂在金属件1上的偶联剂进行固化后还包括：将金属件1放入注塑模具中，并对金属件1进行预热。优选地，金属件1的预热温度范围为80℃～120℃，预热时间范围为1min～3min。在本实施例中，预热温度为100℃，预热时间为2min。

进一步地，在步骤s3之前还包括：对橡胶进行烘干。本实施例采用的烘干方法为：将丁腈橡胶平铺在托盘中，然后放入鼓风式干燥箱中干燥3h，干燥温度为90℃。

在步骤s3中，优选的注塑速度为80mm/s～100mm/s。提高注塑速度有利于排出微裂纹内的空气，使橡胶能够完全进入到微裂纹内与微裂纹全面地接触，从而保证橡胶层2与金属件1之间的结合强度。

进一步地，在步骤s3中，优选的注塑压力为60mpa～100mpa，注塑模温为110℃～130℃，保压时间为10s～18s。在本实施例中，注塑模温为120℃，保压时间为15s。

实施例二

本实施例提供另外一种金属橡胶复合垫圈的加工方法，本实施例与实施例一的区别之处在于，所选用的偶联剂不同，且相应的偶联剂的水解和固化方法有所不同，同时橡胶注塑时的保压时间不同。

具体地，偶联剂为3-巯丙基三甲氧基硅烷。水解方法为：按体积份计，无水乙醇90份，去离子水10份，硅烷偶联剂2份，混合后向溶液中滴加乙酸，使溶液的ph＝4，搅拌并均匀后，在室温下水解8min。对浸涂在金属件1上的偶联剂固化时，不再自然晾置1h，而是直接将金属件1放入鼓风式干燥箱中进行120℃的高温固化，固化时间为20min。橡胶注塑时的保压时间为12s。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。