LSR（液态硅胶）包五金件工艺中，气泡和分层是最常见的质量痛点，直接影响产品密封性、力学性能和使用寿命。其核心原因在于界面结合力不足（分层）和型腔空气 / 挥发物未有效排出（气泡）。以下从表面预处理、模具排气、工艺参数三大维度提出 3 种系统化解决方案：

方案一：五金件表面 “活化 + 锚定” 预处理，根治分层隐患

分层的本质是 LSR 与五金件界面结合力不足，根源在于五金件表面存在油污、氧化层或低表面能状态，导致 LSR 无法有效浸润与键合。通过 “物理粗化 + 化学活化” 双重处理，可将界面结合力提升 60% 以上。

核心措施：

精密清洁除杂

先用碱性脱脂剂（如磷酸钠溶液，浓度 5%）超声清洗 10 分钟，去除五金件（如不锈钢、黄铜）表面冲压油、防锈剂等油污；

再用无水乙醇二次超声清洗 5 分钟，彻底去除残留脱脂剂，烘干后立即进入下道工序（避免二次污染）。

物理锚定增强

对五金件包胶区域进行喷砂处理：选用 800-1200 目氧化铝砂，压力控制在 0.2-0.3MPa，形成 Ra1.0-1.5μm 的粗糙表面（微观 “锯齿状” 结构），机械锚定面积增加 50%；

若五金件精度要求高（如精密端子），改用激光微雕刻：在表面加工 0.05-0.1mm 深的网格纹（间距 0.2-0.3mm），既不破坏尺寸精度，又能形成 “机械锁扣”。

化学活化提效

喷砂 / 雕刻后立即进行等离子活化处理：采用 Ar+O₂混合气体（比例 3:1），功率 300-500W，处理时间 20-30s，通过高能粒子轰击去除氧化层，引入羟基（-OH）、羰基（C=O）等极性基团，使五金件表面能从 30mN/m 提升至 50mN/m 以上（LSR 表面能约 25-30mN/m，实现 “高能浸润”）；

对不锈钢等惰性金属，额外涂覆硅烷偶联剂底漆（如 KH-550，浓度 2-3%）：底漆分子一端与五金表面羟基反应，另一端与 LSR 硅氧键交联，形成 “化学桥接”，界面剥离强度从 1.5N/cm 提升至≥6N/cm。

方案二：模具 “多级排气 + 真空辅助” 系统优化，消除气泡根源

气泡主要源于型腔空气未排净（机械气泡）或五金件 / 胶料挥发物残留（化学气泡）。通过模具结构优化与排气方式升级，可将气泡不良率从 5% 降至 0.1% 以下。

核心措施：

全流程排气路径设计

主排气槽：在五金件边缘、胶料流动末端开设0.015-0.02mm 深、2-3mm 宽的锯齿形排气槽（避免溢胶），配合 “倒锥型” 排气出口（直径从 0.5mm 渐扩至 2mm），加速空气排出；

局部透气钢辅助：在五金件凹槽、拐角等易困气区域，采用孔隙率 20-30% 的透气钢（如 PM-35） 制作型芯，通过透气钢内部微孔将局部空气导出至模具外部；

分型面微缝排气：模具分型面研磨至 Ra≤0.8μm，配合 0.005-0.01mm 的配合间隙，允许微量气体排出但阻止胶料溢出。

真空辅助排气强化

采用模内真空系统：合模前通过透气钢 / 排气槽抽真空至 - 0.095MPa，维持至胶料填充 90% 后停止，确保型腔空气残留率＜0.5%；

五金件预热除挥发物：包胶前将五金件在 120℃烘箱中预热 30 分钟，去除表面吸附的水分、油污挥发物（避免高温硫化时挥发物膨胀形成气泡）。

胶料流动导向优化

模具浇口设计为扇形 / 针点式，避免胶料直冲五金件形成湍流裹气；

胶料流动路径采用 “渐变式” 截面（从浇口到末端截面积递增 10%），降低剪切速率（控制在 500-1000s⁻¹），减少剪切生热导致的局部挥发。

方案三：“分段注塑 + 梯度硫化” 工艺参数优化，兼顾填充与结合

LSR 流动性高但黏度对剪切敏感，注塑参数不当易导致 “湍流裹气”；硫化参数失衡则会影响胶料交联密度与界面反应充分性。通过工艺参数精准调控，可同时解决气泡与分层。

核心措施：

分段注射：控制胶料流动稳定性，减少气泡

低速填充阶段（0-40% 型腔体积）：采用低注射速度（30-50mm/s）、低压力（50-80bar），让胶料平缓覆盖五金件表面，排出初始空气；

高速填充阶段（40-90% 型腔体积）：提升速度至 60-100mm/s、压力至 100-150bar，利用 LSR 剪切稀化特性（黏度随剪切速率升高而降低）快速填充型腔，但需避免速度过高导致湍流；

保压补缩阶段（90-100% 型腔体积）：降至低速（20-30mm/s）、压力 80-100bar，持续 5-10s，补偿胶料硫化初期收缩，消除微缝气泡。

梯度硫化：强化界面反应与胶料交联，避免分层

低温预硫化（120-130℃，10-20s）：胶料初步交联定型，同时促进 LSR 活性基团（如 Si-H）与五金表面极性基团反应，形成初期化学键；

高温深度硫化（150-160℃，30-60s）：提升交联密度（凝胶含量≥95%），确保胶料力学性能达标；

二次硫化（120℃，2-4h）：去除残留小分子（如低聚硅氧烷），避免小分子迁移至界面削弱粘接力，使压缩永久变形率≤8%（150℃×22h 测试）。

胶料温度与模具温度匹配

LSR 料筒温度控制在 25-35℃（避免预交联），模具温度保持 140-150℃（高于胶料硫化起始温度），确保胶料接触模具后快速凝胶，减少流动时间过长导致的气泡滞留。

验证效果与典型案例

某汽车传感器 LSR 包不锈钢五金件（φ8mm，包胶厚度 0.5mm）通过以上方案优化后：

‌气泡不良率：从 8% 降至 0.05%（通过 X 射线检测无内部气泡）；

分层不良率：从 12% 降至 0.1%（90° 剥离测试断裂面均为 LSR 本体断裂，而非界面分离）；

可靠性：通过 - 40℃~125℃冷热冲击 500 次、振动测试（20G 加速度）后，无气泡破裂、界面脱层，满足 IP67 防水要求。

总结

LSR 包五金件的气泡与分层问题需 “标本兼治”：方案一通过表面预处理构建 “机械锚定 + 化学键合” 双重界面结合力，解决分层核心；方案二通过模具排气系统升级，切断气泡产生路径；方案三通过工艺参数精准调控，确保胶料稳定填充与充分反应。三者协同可实现 “零气泡、零分层” 的高质量成型，满足汽车、医疗、工业等高端领域的严苛要求。