与“塑胶包液态硅胶”类似,“五金包硅胶”也是一种二次注塑或嵌入注塑工艺,核心是将金属部件(五金)和液态硅胶通过模具结合成一个整体部件。
这种工艺结合了金属的结构强度、刚性、导电性和硅胶的柔软触感、密封性、绝缘性。
特性 | 五金(如不锈钢、铜、铝等) | 硅胶 | 结合后的优势 |
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结构功能 | 高强度、高刚性、可作为支撑骨架或功能件 | 柔软、易变形 | 强韧与柔韧并存:金属提供核心结构支撑和固定点,硅胶提供外部保护和缓冲。 |
手感/触感 | 坚硬、冰冷、光滑(有时易打滑) | 柔软、亲肤、温润、阻尼感强 | 极致用户体验:将冰冷坚硬的金属变为握感舒适、防滑、亲肤的产品。 |
密封性 | 几乎无弹性,密封差 | 极佳的气密性和水密性 | 实现完美密封:硅胶在金属外围形成密封圈,实现高等级防水防尘。 |
电气性能 | 良导体(导电、导热) | 优良的电绝缘性、隔热性 | 功能隔离与保护:硅胶可以包裹在金属导体外部,起到绝缘、防止触电、隔热的作用。 |
耐腐蚀性 | 易氧化、生锈(需处理) | 化学惰性、耐腐蚀 | 延长寿命:硅胶层保护金属部分免受外界环境(水、盐、化学品)的侵蚀。 |
美观 | 金属质感、高档 | 可调色、半透明/全透明 | 设计多样化:可以实现"金属若隐若现"的效果,提升产品美观度和价值感。 |
“五金包硅胶”的核心挑战同样在于粘接。金属与硅胶是两种完全不同类型的材料,必须通过特殊处理才能实现牢固结合。
这是最常用、最可靠的方法。
第一步:五金件的制备与处理
机械处理:对需要包胶的金属区域进行喷砂、打磨,增加表面粗糙度,创造机械互锁的微观结构。
化学处理:使用专用的 “硅胶与金属粘接底涂剂” 。在金属表面均匀涂覆一层底涂剂,然后烘干。这层底涂剂作为“中间人”,一头与金属化学键合,另一头与硅胶在硫化过程中化学键合。
等离子处理:也可以用于清洁和活化金属表面,提升粘接效果。
加工:通过冲压、CNC、压铸等方式制造出金属零件。
预处理(最关键步骤):这是决定结合力好坏的核心。
第二步:放入模具并注塑/模压硅胶
将处理好的五金件精确地放入硅胶模具的指定位置。
合模,通过注塑机将液态硅胶 注入模具,使硅胶包裹住五金件的特定区域。
加热模具,使液态硅胶在一定温度和时间下硫化成型。在此过程中,硅胶与金属表面的底涂剂发生化学反应,形成牢固的共价键结合,同时也会渗入金属粗糙的表面,形成机械互锁。
嵌件注塑:与上述流程类似,是通用的叫法。
手工包覆:对于小批量或原型,可以手工将混炼好的固态硅胶胶料放入模具与五金件一起模压,但效率和质量不如液态硅胶注塑。
粘接技术:这是最大的挑战。必须选择与特定金属和硅胶类型都完美匹配的底涂剂。涂覆的均匀性和厚度直接影响最终质量。
金属预处理:清洁度至关重要。任何油污、灰尘、氧化层都会导致粘接失败。
模具设计:需要精确考虑硅胶的缩水率、五金件的精准定位与固定(防止在注塑压力下移位)、以及流道设计以确保硅胶能均匀充满并良好包覆。
热膨胀系数差异:金属和硅胶的热膨胀系数相差巨大。在硫化冷却过程中,如果设计不当,会产生巨大的内应力,导致硅胶开裂或包覆不牢。
包胶结构设计:为了增加结合力,通常会在需要包胶的金属部位设计孔、凹槽、倒刺等结构,让硅胶注入后形成“锚点”,实现强有力的机械互锁,辅助化学粘接。
厨具:
锅柄、锅铲柄、刀具柄:这是最经典的应用。金属部分插入柄内,通过包覆的硅胶提供绝热和舒适防滑的握感。
消费电子:
高端智能手机的侧键:内部的金属按键结构(提供清脆手感)被外部硅胶完全包裹,实现整体防水。
可穿戴设备:手表的后壳(金属传感器区域)与硅胶表带的一体化包覆。
医疗领域:
手术器械手柄:提供精准、防滑、舒适的操作感,并可高温消毒。
医疗设备密封件:金属接口外部包硅胶,实现无菌环境的密封。
汽车工业:
传感器密封件:金属传感器外壳被硅胶包裹,实现密封、绝缘和减震。
连接器:金属插针外围包覆硅胶,起到密封和绝缘作用。
生活用品:
高级门把手:金属核心,外层包覆硅胶,手感舒适且安静。
特性 | 塑胶包硅胶 | 五金包硅胶 |
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核心结合物 | 塑胶(高分子) | 五金(金属) |
结合原理 | 主要依赖专用粘合剂/自粘性硅胶的化学键合,辅以机械互锁。 | 主要依赖底涂剂的化学键合,并强烈依赖机械互锁(孔、槽等结构)。 |
工艺温度 | 塑胶注塑温度高(200-300°C+),需注意对已硫化硅胶的影响。 | 硅胶硫化温度相对较低(通常150-200°C),对金属件影响小。 |
设计重点 | 模具精度、材料缩水率匹配、防止硅胶变形。 | 金属结构设计(增加锚点)、表面处理质量、底涂剂选择。 |
产品感觉 | 刚柔并济,外部硬内部软或硬软结合。 | 内核强硬,外表柔软,通常是“软包硬”的触感。 |
五金包硅胶是一项对前处理、材料和模具要求都极高的工艺,但其带来的产品功能、手感和可靠性提升也是无可替代的,是高端制造的代表性工艺之一。
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