CN102020940A

CN102020940A - 金属与塑胶接合结构及其制造方法

Info

Publication number: CN102020940A
Application number: CN2009101763080A
Authority: CN
Inventors: 范淑惠; 庄元立; 邱耀弘
Original assignee: Chenming Mold Industrial Corp
Current assignee: Chenming Mold Industrial Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明揭露了一种金属与塑胶接合结构及其制造方法，该金属与塑胶接合结构包括金属件、金属介质层、粘结层和塑胶件。金属介质层通过金属喷射的方式设置在金属件的表面，且背对金属件的表面具有多个孔隙。粘结层设置在金属介质层的具有多个孔隙的表面，且粘结层渗入各孔隙内。塑胶件设置在粘结层的背对金属介质层的表面。粘结层可通过加热或加压的方式渗入金属介质层的孔隙内，当粘结层固化后，便可产生锚栓效应，使金属与塑胶紧密结合。

Description

金属与塑胶接合结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属与塑胶接合结构及其制造方法，特别涉及一种可通过产生锚栓效应以紧密结合金属与塑胶的接合结构及其制造方法。

背景技术

由于金属具有高硬度和高延展性，而塑胶具有高可塑性，所以当两者结合使用时，其用途将会非常广泛，如制造计算机用机壳。然而，传统制造机壳的方式通常通过铝件和塑胶件借助粘着剂来粘着铝件和塑胶件而组成机壳。铝件与塑胶件的粘合方法是通过点胶机将粘着剂以点状分布或长条状分布的方式形成在铝件或塑胶件的表面，再通过上述的点状或条状的粘着剂将铝件与塑胶件结合。

然而，传统的结合铝件与塑胶件的方式具有下述缺点：

第一，粘着剂的接合强度低(仅为大约20kgf/cm²-35kgf/cm²)，容易导致接合结构不稳固，容易发生脱落的情况；

第二，粘着剂通常需要在接合数小时至数天后，才能达到百分之百的接合强度。因此将造成生产速度缓慢，不符合经济效益的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种金属与塑胶结合结构及其制造方法，以解决传统技术的接合方式不牢固及结合速度缓慢的问题。

根据本发明的一个目的，提出一种金属与塑胶接合结构，该结构包括金属件、金属介质层、粘结层和塑胶件。金属介质层设置在金属件的表面，且金属介质层的在背对金属件的表面形成多个孔隙。粘结层设置在金属介质层的具有多个孔隙的表面，且粘结层渗入各孔隙内。塑胶件设置在粘结层的背对金属介质层的表面上。

金属件的与金属介质层面对的表面通过粗化处理形成粗糙面。

粗化处理为喷砂方式、刷磨方式或拉丝方式。

孔隙散布于金属介质层的孔隙比率介于5％至50％之间。

粘结层可为环氧树脂、快干胶、光硬化树脂或热可塑性塑胶等广泛使用的粘结剂。

塑胶件与粘结层是通过超音波融接法、压合法或热压融接法相结合的。

金属件为铁、铁合金、铝、铝合金、镁、镁合金、铜、铜合金、钛或钛合金等金属或金属合金。

金属喷射方式为真空等离子体熔射、火焰线材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰熔射、大气等离子体熔射或音速粉末熔射。

金属介质层通过金属喷射法喷涂于金属件的表面，使金属介质层具有多个孔隙。

塑胶件的一侧设有多个沟槽，粘结层渗入沟槽内，以紧密结合塑胶件与粘结层。

金属件通过压铸方式、弯折方式或铆接方式制成。

此外，本发明还提出一种金属与塑胶接合结构制造方法，所述方法包括下列步骤：

首先，通过金属喷射的方式在金属件的表面形成金属介质层，且金属介质层具有多个孔隙。接着，在金属介质层具的有多个孔隙的表面涂布粘结层，粘结层渗入到各孔隙内。最后，通过粘结层将塑胶件贴附于背对金属介质层的表面。

金属件的面对金属介质层的表面通过粗化处理形成粗糙面。

粗化处理可为喷砂方式、刷膜方式或拉丝方式。

粘结层可为环氧树脂、快干胶、光硬化树脂胶、热可塑性塑胶或胶水。

塑胶件与粘结层可以通过超音波融接法、压合法或热压接合法相结合。

金属件可为铁、铁合金、铝、铝合金、镁、镁合金、铜、铜合金、钛或钛合金等金属或金属合金。

金属喷射方式可为真空等离子体熔射、火焰线材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰熔射、大气等离子体熔射或音速粉末熔射。

如上所述，根据本发明的金属与塑胶接合结构及其制造方法，可通过金属介质层具有一定的孔隙率，而可将粘结层填入孔隙内，当粘结层固化后便可与金属介质层紧密接合，使本发明金属与塑胶接合结构及其制造方法可紧密并快速接合金属与塑胶。

附图说明

图1是本发明的金属与塑胶接合结构的示意图；

图2是本发明的金属与塑胶接合结构进行双面执行的示意图；

图3是本发明的金属与塑胶接合结构通过喷涂陶瓷粉末以形成两相固溶的示意图；

图4是本发明的金属与塑胶接合结构的制造方法的步骤流程图。

具体实施方式

参照图1，图1是本发明的金属与塑胶接合结构的示意图。在图1中，金属与塑胶接合结构包括金属件11、金属介质层12、粘结层13和塑胶件14。

金属件11可以通过压铸法、弯折法、铆接法由铁或铁合金、铝或铁合金、镁或镁合金、铜或铜合金、钛或钛合金等金属或金属合金制成。

金属介质层12是通过金属喷射(metal spray)的方式将金属粒子涂布在金属件11的一个面上而形成的。金属喷射的方式可为真空等离子体熔射、火焰线材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰熔射、大气等离子体熔射或音速粉末熔射。此外，金属件11的面对金属介质层12的面还可通过粗化处理法形成为粗糙面111，以增强金属件11与金属介质层12的结合能力。粗化处理法可以通过喷砂方式、刷磨方式或拉丝方式来执行，然而不限于此。此外，当将金属粒子喷涂在金属件11形成金属介质层12时，金属介质层12的背对金属件11的面将形成多个孔隙121，而各孔隙121散布在金属介质层12的孔隙率可介于5％至50％之间，使金属介质层12形成多孔隙结构。

粘结层13设置在金属介质层12的具有多个孔隙121的面上。由于粘结层13具有流动性，因此粘结层13的一部分可渗入各孔隙121内。粘结层13可以是环氧树脂(epoxy)、快干胶、光硬化树脂(UV胶)或热可塑性塑胶等广泛使用的粘结剂。此外，为了使粘结层13与金属介质层12更加紧密的结合，可通过加热的方式增加粘结层13的流动性并使粘结层13的微结构(micro structure)活化，或者通过加压的方式使粘结层13进一步深入地渗透到金属介质层12的孔隙121内。

塑胶件14可经由注射成型(injection molding)机加热后以熔融状态注射到粘结层13的一侧，并通过超音波融接法、压合法或热压接合法与粘结层13相结合，当塑胶件14冷却凝固后即可使塑胶件14设置在粘结层13的一侧。塑胶件14可以由工程塑胶制成，工程塑胶例如为聚碳酸树脂(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲醛树脂/聚氧化甲烯树脂(POM)、聚丙烯树脂(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨甲基酸脂(PU)、聚氯乙烯(PVC)、不饱和聚脂(PP)、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚碳酸树脂-丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC-ABS)等材料。

由于部份粘结层13已渗入到孔隙121内，所以当粘结层13硬化后，粘结层13可与金属介质层12形成锚栓效应(Anchor bolt effect)而与金属介质层12紧密结合。通过产生该锚栓效应，可以使本发明的金属与塑胶接合结构的接合强度比一般的胶水接合强度大35kgf/cm²以上，甚至50kgf/cm²以上，远远远高于传统的仅以脱水进行金属与塑胶相接合的强度，因而可形成稳固的接合结构。

此外，在塑胶件14的与该粘结层13接合的表面还可形成多个沟槽141，而粘结层13可渗入沟槽141内，使塑胶件14可通过沟槽141更紧密地与粘结层13相结合。

此外，本发明的金属与塑胶接合结构还可以以双面执行的方式设置双层或多层的金属与塑胶接合结构，从而可应用于模造电路或连接器的制造，如图2所示。

此外，本发明的金属与塑胶接合结构还可以在喷涂金属粒子形成金属介质层12的同时喷涂陶瓷粉末15，以产生两相固溶(two phase solid-solution)的现象，从而可进一步增强接合强度，如图3所示。

请参照图4，图4是本发明的金属与塑胶接合结构制造方法的步骤流程图。在图4中，金属与塑胶接合结构的制造方法包括下列步骤：

S11：通过金属喷射法在金属件的表面上形成金属介质层，并且金属介质层形成多个孔隙；

S12：在金属介质层的具有多个孔隙的表面上涂布粘结层，粘结层渗入各孔隙内；以及

S13：将塑胶件通过粘结层贴附于粘结层的背对金属介质层的表面。

其中，金属与塑胶接合结构的制造方法不限于上述方法，也可以先使粘结层与塑胶件相结合后，再使部分粘结层嵌入金属介质层的孔隙内，使金属件与塑胶件相结合，也可成形成接合结构。

其中，上述金属件的面对金属介质层的表面可以以喷砂方式、刷磨方式或拉丝方式进行粗化处理来形成粗糙面，以增强与金属介质层的结合能力。此外，金属件的材料可以是铁或铁合金、铝或铁合金、镁或铁合金、铜或铁合金、钛或铁合金等金属或金属合金的金属材料，并且通过以压铸、弯折或铆接等制造工艺制成。

此外，金属喷射的方式可为真空等离子体熔射、火焰线材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰熔射、大气等离子体熔射或音速粉末熔射。此外，孔隙散布在金属介质层的孔隙率介于5％至50％之间，使金属介质层形成多孔隙结构。

此外，粘结层可为环氧树脂、快干胶、光硬化树脂(UV胶)或热可塑性塑胶等广泛使用的粘结剂。

此外，塑胶件可为工程塑胶，如聚碳酸树脂(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲醛树脂/聚氧化甲烯树脂(POM)、聚丙烯树脂(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨甲脂酸脂(PU)、聚氯乙烯(PVC)、不饱和聚脂(PP)、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚碳酸树脂-丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC-ABS)等材料。其中，塑胶件可经由注射成型装置由熔融状态注射到至粘结层的一侧，并可通过超音波融接法或热压接合法与粘结层相结合。

因为部分粘结层渗入孔隙内，所以当粘结层硬化后，粘结层可与金属介质层形成锚栓效应而与金属介质层紧密结合，从而可使本发明的金属与塑胶接合的强度比一般的胶水接合强度大35kgf/cm²以上，甚至50kgf/cm²以上，远远高于传统的仅以胶水进行金属与塑胶相接合的强度，因而可形成稳固的接合结构。

此外，在塑胶件的面对粘结层的表面还可形成多个沟槽，可通过粘结层渗入沟槽内使塑胶件与粘结层更紧密地相结合。

综上所述，本发明的金属与塑胶接合结构及其制造方法，可通过部分粘结层渗入金属介质层的孔隙内，当粘结层硬化后便与金属介质层产生锚栓效应，从而紧密结合金属件与塑胶件。

以上所述仅为举例性，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范围，而对本发明进行的等效修改或变更，均应包含在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种金属与塑胶接合结构，所述金属与塑胶接合结构包括：

金属件；

金属介质层，设置在所述金属件的表面上，所述金属介质层在背对所述金属件的表面具有多个孔隙；

粘结层，设置在所述金属介质层的具有所述多个孔隙的表面上，且所述粘结层渗入各孔隙；以及

塑胶件，设置在所述粘结层的背对所述金属介质层的表面上。

2.如权利要求1所述的金属与塑胶结合结构，其中，所述金属件的面对所述金属介质层的表面通过粗化处理形成粗糙面。

3.如权利要求1所述的金属与塑胶结合结构，其中，所述孔隙散布于所述金属介质层的孔隙率介于5％至50％之间。

4.如权利要求1所述的金属与塑胶结合结构，其中，所述金属介质层通过金属喷射法喷涂在所述金属件的表面上，使所述金属介质层具有所述多个孔隙。

5.如权利要求1所述的金属与塑胶结合结构，其中，所述塑胶件的面对所述粘结层的一侧设有多个沟槽，所述粘结层渗入所述多个沟槽内。

6.一种金属与塑胶接合结构制造方法，所述方法包括下列步骤：

通过金属喷射法在金属件的表面上形成金属介质层，并且所述金属介质层在背对所述金属件的表面具有多个孔隙；

在该金属介质层的具有所述多个孔隙的表面涂布粘结层，且所述粘结层渗入所述多个孔隙；以及

通过所述粘结层将塑胶件贴附于所述粘结层的背对所述金属介质层的表面。

7.如权利要求6所述的金属与塑胶结合结构制造方法，其中，所述金属件的面对所述金属介质层的表面通过粗化处理形成粗糙面。

8.如权利要求6所述的金属与塑胶结合结构制造方法，其中，所述孔隙散布于所述金属介质层的孔隙率系介于5％至50％之间。

9.如权利要求6所述的金属与塑胶结合结构制造方法，其中，所述塑胶件与所述粘结层通过超音波融接法、压合法或热压接合法相结合。

10.如权利要求6所述的金属与塑胶结合结构制造方法，其中，所述塑胶件的一侧形成有多个沟槽，所述塑胶件通过所述多个沟槽嵌合于所述粘结层。