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1、第9期钱寅国等.氟橡胶涂覆金属密封板材的研制553氟橡胶涂覆金属密封板材的研制钱寅国,谢苏江,童壮根(华东理工大学机械与动力工程学院,上海200237)摘要:以氟橡胶(FKM)为涂层材料,采用浸涂工艺制备FKM涂覆金属密封板材,并对其性能进行研究。结果表明,FKM涂覆金属密封板材具有良好的压缩回弹性能、耐介质性能和抗蠕变能力,各项性能达到或超过国内外同类产品水平,能够满足发动机密封要求。关键词:氟橡胶;金属;密封板材;涂覆中图分类号:TQ333.93;TQ336.4+2文献标识码:B文章编号:1000890X(2010)
2、09055305汽车、摩托车发动机内的介质为空气、燃油混合气和润滑油,发动机在工作时处于高温、高压、高频不规则振动状态,导致渗漏成为发动机普遍存在的问题,严重影响整车质量。由于工况特殊,发动机密封垫片除要求具备优良的密封性能外,还应具有出色的耐高温、耐腐蚀和耐燃油性能,传统的金属(如铜、铝和不锈钢等)和橡胶垫片等单一结构密封垫片已不能满足使用要求。石棉/橡胶复合垫片耐高温和耐腐蚀性能较差,易渗漏,污染环境,已逐渐被淘汰。柔性石墨垫片强度较低,易发生应力松弛,也不能满足发动机密封的要求。在金属基材上涂覆橡胶材图1FKM涂覆金属密封板
3、材结构示意料,利用橡胶的弹塑性和金属的尺寸稳定性可以1.1金属基材很好地弥补密封面的表面缺陷,消除温度和压力金属基材主要为碳钢板、不锈钢板和铝板等,波动对密封性能的影响,从而对发动机起到很好为密封材料提供抗变形能力,通常厚度为0.20~的密封效果。0.25mm。考虑基本的弹性和耐腐蚀性要求,本本工作在金属表面涂覆氟橡胶(FKM)涂层,工作采用厚度为0.20mm的不锈钢薄板作为金制备FKM涂覆金属密封板材,并对其性能进行属基材。研究。1.2橡胶涂层根据发动机密封工况,常用的橡胶涂层主要1结构和材料组成有FKM和NBR等,通常厚度不大于0
4、.1mm,橡胶涂层主要为密封材料提供弹塑性、耐热性能和FKM涂覆金属密封板材主要由金属基材和耐介质性能。NBR价格适宜且耐油性能优良,但橡胶涂层组成,分为单面涂层和双面涂层,其结构最高使用温度只有125,无法满足要求。FKM如图1所示。拥有极其优异的耐热(最高工作温度达250)、作者简介:钱寅国(1983),男,安徽枞阳县人,华东理工大学耐酸碱、耐燃油和耐溶剂性能,因此本工作选用在读硕士研究生,主要从事流体密封的研究。FKM作为橡胶涂层材料。554橡胶工业2010年第57卷2配方FKM必须合理
5、配合,通过塑炼、混炼和硫化才能达到所需要的性能。26型FKM工艺性能、物理性能和耐介质性能较好,来源广泛,因此本工作选用26型FKM。FKM的配合剂主要有补强填充剂、吸酸剂[13]和硫化剂等。FKM是一种自补强的特种橡胶,通常不需要再补强,但添加适当的补强填充剂图2FKM涂覆金属密封板材工艺流程示意可以使其功能和成本更适应用户需要。常用的补强填充剂主要有热裂法炭黑(炭黑N990)、喷雾炭获得较好的粘合效果,必须进行一定的处理,如采用热硫化粘合和胶粘剂处理等。常用的Chemlok黑、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡、氧化钙和碳纤维等,607(洛德公
6、司产品)是硅橡胶、FKM与金属粘合用量通常为10~30份。吸酸剂也称为稳定剂,作的硅烷类专用胶粘剂。采用Chemlok607粘合的用是解决FKM加工过程中产生的氟化氢对金属的腐蚀和污染问题,使硫化反应顺利进行。常用制品可采用低压或高压硫化,且含胺类硫化剂的的吸酸剂主要有氧化镁、氢氧化钙、氧化锌、氧化胶料粘合效果较好,而含过氧化二苯甲酰的胶料铅和二盐基亚磷酸铅等,用量通常为5~10份。不宜采用该胶粘剂。本工作采用Chemlok607对上述吸酸剂各有特点,如氧化镁耐热性好,氧化铅金属基材进行浸涂,浸涂后在室温或不超过硫化耐酸性好,氧化钙和氢氧化
7、钙压缩变形小且有利温度下晾干。于消除气泡,氧化锌和二盐基亚磷酸铅可改善胶FKM混炼后制浆,制浆过程就是将FKM混[5]料的流动性且耐水性较好。根据密封板材的要炼胶溶解,以获得浓度和干燥速度适宜的涂料。求,本工作主要选择氢氧化钙、氧化锌和氧化镁等FKM常用溶剂有丙酮、乙酸乙酯、丁酮、丁酯、环作为组合吸酸剂,以获得较好的耐热性能、消泡性己酮和甲基异丁基甲酮等,溶解性以丙酮、乙酸乙能和低压缩永久变形。FKM硫化剂主要有胺酯、丁酮和丁酯较好,环己酮和甲基异丁基甲酮略#差。考虑胶浆的涂覆和挥发性能,本工作采用丁类、酚醇类和过氧化物类。3硫化剂属于胺类
8、,易于分散,能够改善胶料工艺性能,同时硫化胶的酯和环己酮混合溶剂,用量约为300份,制备的胶耐热性能和抗撕裂性能也较好。浆固形物质量分数约为0.3。通过试验确定胶料配方为:FKM
