專利名稱：高介電流體接頭墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬墊片，特別是涉及那些在電解液存在的情況下夾于相鄰 元件之間的墊片，在這種情況下如果不進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)，電解液可導(dǎo)致墊片作 為金屬導(dǎo)電通路造成相鄰元件部分的電解腐蝕。
背景技術(shù)：
在眾多應(yīng)用中，金屬墊片常用于提供相鄰元件之間的流體緊密封。其中 一種應(yīng)用是用于油冷卻器芯子的墊片，這種墊片具有圍繞將被密封的流體口 的金屬浮凸，并包括多個(gè)螺栓孔開口，以使用于將各元件相互夾緊并將墊片 夾于其間的螺栓通過(guò)。在一些情況下發(fā)現(xiàn)相鄰元件易腐蝕，并認(rèn)為金屬墊片 至少部分地作為這些元件之間的導(dǎo)電通路，建立了一個(gè)不希望有的腐蝕電池， 在流體存在時(shí)，導(dǎo)致相鄰元件之間不希望有的電解腐蝕。 一般認(rèn)為該腐蝕電 池由裝配螺栓、墊片、暴露于栓結(jié)法蘭和墊片內(nèi)外的流體(電解液)以及不 同栓結(jié)法蘭材料組成。當(dāng)前使用的墊片代表性地涂覆有彈性體，以加強(qiáng)墊片 和相鄰元件之間界面的密封。當(dāng)這種涂層在某些領(lǐng)域提供某種程度的絕緣值時(shí)，發(fā)現(xiàn)墊片上螺栓孔周圍和模具限位塊(standoff)部位附近，金屬墊片芯 附近材料注射點(diǎn)處，彈性體材料在使用中會(huì)磨損，使得這些區(qū)域的金屬芯暴 露于被夾設(shè)的元件中，建立導(dǎo)電通路，帶來(lái)電鍍鋅的腐蝕問(wèn)題。因此，當(dāng)需 要并期望用彈性材料來(lái)加強(qiáng)墊片的全面密封能力時(shí)，其不足以防止電鍍鋅的 腐蝕，特別是安裝和使用墊片期間，材料被磨損的螺栓孔區(qū)域周圍的腐蝕。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的墊片在易磨損區(qū)域，例如螺栓孔周圍，優(yōu)選覆蓋整個(gè) 墊片芯，設(shè)有暴露的PEEK材料墊片表面。根據(jù)第一實(shí)施例，該墊片芯由鋼 或其他金屬材料制成，而后涂覆PEEK材料。該P(yáng)EEK材料具有提供高介電
絕緣性能的優(yōu)點(diǎn)，作為電屏障以中斷通過(guò)墊片的金屬導(dǎo)電通路。在此前己確 認(rèn)該導(dǎo)電通路至少對(duì)電鍍鋅電池的建立起作用，而該電鍍鋅電池則導(dǎo)致夾緊設(shè)置的鄰接元件的腐蝕。在第二實(shí)施例中，墊片的整個(gè)芯由PEEK制成，例 如由一片PEEK材料沖壓制成。在這兩個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明，在PEEK 區(qū)域之上應(yīng)用一彈性體層以加強(qiáng)墊片的密封。然而，該彈性體并不應(yīng)用于那 些易磨損的區(qū)域，例如螺栓孔附近；在這些區(qū)域僅PEEK暴露出，并可承受 這些狀況；在為彈性體的粘接提供基底時(shí)，保持期望的絕緣性能。根據(jù)進(jìn)一 步的特征，PEEK材料可在流體的邊緣被遮蓋，或從流體口的邊緣除去，以 提高彈性體材料至金屬芯子材料的可選粘附力。因此，將PEEK材料應(yīng)用于中心墊片，特別是應(yīng)用于耐磨螺栓孔區(qū)域， 可提供期望得到的高介電絕緣性能，以中斷不采用PEEK材料時(shí)會(huì)存在的通 過(guò)墊片的金屬導(dǎo)電通路，上層彈性體提供期望得到的密封性能，以加強(qiáng)墊片 的密封性能。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合以下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳 細(xì)描述，其中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的墊片的平面圖；圖2是金屬墊片芯的平面圖；圖3是圖2中金屬墊片芯涂覆PEEK材料后的平面圖； 圖4是展示暴露的中心金屬的邊緣的流體口的放大平面圖；圖5是無(wú)彈性體材料的螺栓孔和限位塊區(qū)域的平面圖； 圖6是螺栓孔和限位塊區(qū)域的剖視圖；圖7是沿圖4中7-7線的剖視圖，其設(shè)有彈性體層；圖8是另一可選墊片的平面圖；圖9是與圖8中墊片相關(guān)的由PEEK材料制成的另一可選芯的平面圖；以及圖10是沿圖8中10-10線的剖視圖。 具體實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例構(gòu)造的金屬墊片10,如圖3、 4所示，包括作為墊 片結(jié)構(gòu)框架或主干的墊片芯12 (圖1)。該芯12具有用于使流體通過(guò)墊片10 進(jìn)行輸送的至少一個(gè)流體口 14。該墊片IO可包括，例如，夾設(shè)于油冷卻器 和發(fā)動(dòng)機(jī)模塊(圖均未示)之間的油冷卻器墊片，以在油冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)模 塊之間形成流體緊密封。該墊片IO進(jìn)一步包括至少一個(gè)、優(yōu)選至少兩個(gè)螺栓 孔開口 16，該螺栓孔開口 16貫穿過(guò)墊片芯12并與流體口 14間隔設(shè)置，用 于使將油冷卻器緊固于發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的裝配螺栓(圖未示)通過(guò)。當(dāng)裝配螺栓 與螺栓孔開口 16緊密配合時(shí)，可壓緊墊片10以在油冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)模塊之 間形成流體緊密封，從而防止在油冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)模塊之間輸送的流體滲漏， 從墊片接口溢出。流體口 14和螺栓孔開口 16以較其最終尺寸稍大的尺寸形成，如圖2所 示，其中虛線表示流體口 14和螺栓孔開口 16的最終尺寸。根據(jù)圖l-7所示的第一較佳實(shí)施例，墊片芯12由普通碳鋼或其他非PEEK 材料制成，優(yōu)選沖壓碳鋼制成。根據(jù)本發(fā)明，該墊片芯12首先被涂覆純PEEK (polyethyletherkeytone，聚醚醚酮)離散型涂層，如圖3所示。較佳的涂層 厚度為大約2pm。所示與本發(fā)明良好結(jié)合的材料可采用Techline Coatings公 司的產(chǎn)品"Techtrix7100"。該P(yáng)EEK材料可與鋼載體良好結(jié)合，并具有高介 電性能，以在墊片芯12周圍形成電絕緣屏障，將通過(guò)墊片IO的任何導(dǎo)電通 路斷開，這將在以下詳細(xì)說(shuō)明中進(jìn)行解釋。一旦墊片芯12被涂上PEER材料層18，即采用彈性體層20外涂層。該 彈性體層20優(yōu)選橡膠基，并模鑄于墊片芯12和PEEK層18周圍，使得墊片 芯12和PEEK層18由彈性體層20基本封裝——除了下面描述的一定區(qū)域。 優(yōu)選彈性體是硅基注射成型彈性體，可為那些當(dāng)前用于有關(guān)現(xiàn)有油冷卻器芯 子墊片生產(chǎn)中的彈性體，這些應(yīng)用中彈性體材料直接粘合于金屬芯，而不采 用居間的PEEK層。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可知除了一種可采用的彈性 體材料，可以預(yù)見本發(fā)明還可采用各種適宜PEEK和預(yù)期的墊片應(yīng)用的彈性 體。當(dāng)前用于現(xiàn)有油冷卻芯子墊片生產(chǎn)和用作本發(fā)明的彈性體層20的該硅彈 性體根據(jù)Federal-Mogul材料規(guī)格R7725準(zhǔn)備。在應(yīng)用彈性體層20之前，優(yōu)選從流體口 14去除PEEK材料18，以使墊 片芯12的未涂覆環(huán)形邊緣22暴露出，該邊緣22直接圍繞無(wú)PEEK材料18
的流體口 14，如圖4所示。實(shí)際上，未涂覆邊緣22可通過(guò)先涂覆再除去PEEK 材料18來(lái)處理，或通過(guò)在應(yīng)用PEEK材料期間將邊緣區(qū)域22遮蓋住來(lái)處理， 以保護(hù)其免于應(yīng)用PEEK材料18。無(wú)論那種情況，PEEK材料18設(shè)置于流體 口 14周圍退后0.070英寸處，并遠(yuǎn)離凸起的工具限位塊結(jié)構(gòu)24，以使墊片芯 12的裸鋼顯露，僅用于直接將彈性體材料20粘合于這些區(qū)域，墊片10的所 有其他區(qū)域由PEEK覆蓋，并通過(guò)彈性體層20封裝。
一旦墊片芯12被涂覆PEEK層18，并被修整或者被遮蓋以防止流體口 14周圍存在PEEK材料，即將該P(yáng)EEK涂覆墊片芯12設(shè)于模具中，并將彈 性體材料20澆鑄于墊片芯12周圍，覆蓋墊片芯12上PEEK涂覆和暴露金屬 區(qū)域，使得墊片芯12由彈性體材料20完全封裝，除了下面記載的流體口 16 周圍。如圖5、 6所示，彈性體層20覆蓋除了螺栓孔開口 16的環(huán)形邊緣區(qū)域 26外的所有區(qū)域。因此，該邊緣區(qū)域26涂覆有高介電PEEK層材料18，而 未涂覆彈性體材料20。墊片10也具有工具限位塊區(qū)域24，該限位塊區(qū)域24 因突出于墊片平面，故易磨損。這些區(qū)域24也可被保護(hù)免于應(yīng)用彈性體層 20，但仍涂覆高介電PEEK層18。流體口 14的環(huán)形邊緣區(qū)域22無(wú)PEEK材 料，而由彈性體材料20覆蓋，如圖7所示。
使用中，墊片IO設(shè)于油冷卻器芯子(圖未示)的裝配凸緣和發(fā)動(dòng)機(jī)模塊 (圖未示)的相關(guān)凸緣或裝配區(qū)域之間，且裝配螺栓(圖未示)被引導(dǎo)穿過(guò) 凸緣上對(duì)齊的開口以及墊片10的螺栓孔開口 16。 PEEK層18的磨損和粘合 強(qiáng)度大于彈性體材料20的磨損和粘合強(qiáng)度，因此可抵抗由于螺栓插入螺栓孔 開口 16并暴露裸金屬芯12產(chǎn)生的磨損。PEEK材料18特別是螺栓孔開口 16 附近的PEEK材料18的高介電性能，具有將墊片IO與電鍍鋅腐蝕電池的任 何導(dǎo)電通路隔離的效果，否則在電解液流經(jīng)開口 16并與墊片IO暴露的金屬 芯區(qū)域12相遇時(shí)可能存在該電鍍鋅腐蝕電池。高介電PEEK材料已顯示中斷 這種麻煩的腐蝕電池，以防止沒(méi)有PEEK材料18時(shí)可能導(dǎo)致的墊片10和配 合元件的腐蝕，特別是也沒(méi)有彈性體存在的螺栓孔開口 16的區(qū)域和限位塊區(qū) 域24，但限位塊區(qū)域24仍涂覆有PEEK材料18。
圖8-10舉例說(shuō)明了本發(fā)明的另一可選實(shí)施例，其中墊片30具有與墊片 10結(jié)構(gòu)大致相同的至少一個(gè)流體口 32和至少一個(gè)、優(yōu)選至少兩個(gè)螺栓孔開 口34。在該實(shí)施例中，墊片30包括完全由PEEK材料制成的芯36，該芯36 上除螺栓孔開口 34周圍的邊緣區(qū)域40外的區(qū)域模鑄一層彈性體38，該螺栓 孔開口 34完全為PEEK材料，而未涂覆彈性體38。該墊片與第一實(shí)施例具 有相同的優(yōu)點(diǎn)。很明顯，根據(jù)以上描述可以對(duì)本發(fā)明做各種改變和修改。因此，可以理 解，除上述特定實(shí)施例外，本發(fā)明可在其權(quán)利要求范圍內(nèi)實(shí)施。
權(quán)利要求
1、 一種墊片組件，包括至少一個(gè)金屬墊片層，具有貫穿其中以輸送流體媒質(zhì)的開口； PEEK材料涂層，應(yīng)用于所述至少一個(gè)墊片層的至少一部分；以及 不同于所述PEEK材料的彈性密封材料層，應(yīng)用于所述至少一個(gè)墊片層 的至少一部分。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述彈性密封材料應(yīng)用于所述 PEEK材料的至少一部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所述PEEK材料的至少一區(qū)域是暴露的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述彈性密封材料應(yīng)用于所述 PEEK材料的至少一部分和所述至少一墊片層的至少一部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述PEEK材料與所述開口的 后部區(qū)域間隔開，使得所述邊緣區(qū)域無(wú)所述PEEK材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述彈性材料應(yīng)用于所述邊緣 區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述至少一個(gè)墊片層包括至少 一個(gè)涂覆所述PEEK材料而無(wú)所述彈性體材料的螺栓孔。
8、 一種墊片組件，包括由PEEK材料制成的墊片本體，具有至少一個(gè)流體口和至少一個(gè)螺栓孔 開口；以及應(yīng)用于所述PEEK材料的彈性密封材料層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的墊片組件，其特征在于，所述螺栓孔無(wú)所述彈性體 材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種墊片組件，具有至少一個(gè)流體輸送口和至少一個(gè)螺栓孔。該墊片包括PEEK材料，該P(yáng)EEK材料可作為材料層涂覆該墊片的金屬芯的至少一個(gè)部分。一彈性密封材料層應(yīng)用于所述PEEK材料的至少一部分。
文檔編號(hào)F02F11/00GK101124394SQ200580040734
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者約翰·B·科夫林, 維賈·博姆阿雷迪, 阿維德·卡斯勒 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾公司