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金属与塑料的复合体的制备方法及复合体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种金属与塑料的复合体的制备方法，其包括如下步骤：提供镁合金基体；对镁合金基体进行两次微蚀以粗化镁合金基体的表面；对两次微蚀后的镁合金基体进行电化学腐蚀，使该镁合金基体表面形成多个孔洞，该多个孔洞的孔径为70~400nm，且孔洞间相互交错连通，孔洞的深度为60~800nm；注射熔融塑料于镁合金基体形成有孔洞的表面，以形成金属与塑料的复合体。该方法工艺简单、绿色环保，由该方法制得的复合体的金属与塑料的结合强度高。本发明还提供由上述方法所制得的金属与塑料的复合体。

Description

金属与塑料的复合体的制备方法及复合体
技术领域
本发明涉及一种金属与塑料的复合体的制备方法及由该方法所制得的复合体。
背景技术
目前镁合金与塑件结合的方式仍大量采用胶粘的方式。为提高胶粘的结合力，除选用高性能的粘胶外，常对镁合金工件进行表面处理，如阳极氧化。镁合金经过阳极氧化工艺可在其表面形成一层阳极氧化膜，这层阳极氧化膜具有多孔性。但使用该种方法制得的镁合金与塑料件之间的结合力不强，限制了其进一步的应用。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种镁合金与塑料件结合牢固的复合体的制备方法。
另外，还有必要提供一种上述方法所制得的复合体。
一种金属与塑料的复合体的制备方法，其包括如下步骤：
提供镁合金基体；
分别使用碳酸钠溶液和水合柠檬酸溶液对镁合金基体进行两次微蚀，以粗化镁合金基体的表面；
对两次微蚀后的镁合金基体进行电化学腐蚀，以含有硅酸钠、氢氧化钾及柠檬酸的水溶液为电解液，使该镁合金基体表面形成多个孔洞，该多个孔洞的孔径为70~400nm，且孔洞间相互交错连通，孔洞的深度为60~800nm；
注射熔融塑料于镁合金基体形成有孔洞的表面，以形成金属与塑料的复合体。
一种金属与塑料的复合体，其包括镁合金基体、形成于镁合金基体表面的塑料件，该镁合金基体的表面形成有多个孔洞，该多个孔洞的孔径为70~400nm，且孔洞间相互交错连通，孔洞的深度为60~800nm。
本发明所述复合体的制备方法，先使用碳酸钠溶液和水合柠檬酸分别对镁合金基体进行微蚀，再使用含有硅酸钠、氢氧化钾及柠檬酸的水溶液为电解液对镁合金基体进行电化学腐蚀，最终使镁合金基体表面形成类似珊瑚礁状的粗糙结构，然后注射熔融的塑料于镁合金基体表面。该方法工艺简单、绿色环保，由该方法制得的复合体金属与塑料的结合强度高。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的复合体的剖视示意图；
图2是本发明较佳实施方式的镁合金基体微蚀后的扫描电镜图；
图3是本发明较佳实施方式的镁合金基体电化学腐蚀后的扫描电镜图。
主要元件符号说明
复合体 100
镁合金基体 11
塑料件 13
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明一较佳实施方式的金属与塑料的复合体100的制备方法包括如下步骤：
(1) 提供镁合金基体11。
(2) 对该镁合金基体11进行常规的脱脂除油处理。
(3) 对该镁合金基体11进行两次微蚀。首先将镁合金基体11浸泡于质量百分浓度为1%~5%的碳酸钠溶液中进行微蚀，然后将镁合金基体11浸泡于质量百分浓度为0.1%~0.5%的水合柠檬酸溶液中进行微蚀。微蚀可使镁合金基体11表面的部分金属溶解于碳酸钠溶液和水合柠檬酸溶液中，从而粗化镁合金基体11的表面。经两次微蚀后镁合金基体11的表面形貌请参见图2，镁合金基体11表面形成不规则的多个凹坑。
(4) 对微蚀后的镁合金基体11进行电化学腐蚀。如图3所示，经电化学腐蚀后该镁合金基体11表面形成类似珊瑚礁状的粗糙结构，并形成有多个孔洞，该多个孔洞的孔径大小不一，孔径的范围为70~400nm。
电化学腐蚀以镁合金基体11作为阳极，不锈钢为阴极，使用的电解液为含有浓度为20~50g/L的硅酸钠、浓度为10~40g/L的氢氧化钾，及浓度为5~20g/L的柠檬酸的水溶液，电解液的温度为室温，通过镁合金基体11表面的电流密度为0.2-0.5mA/cm2，处理时间为9-18min。
(5) 对电化学腐蚀后的镁合金基体11进行水洗并烘干。
(6) 在镁合金基体11的表面进行注射成型塑料件13以形成金属与塑料的复合体100。将表面形成有多个孔洞的镁合金基体11放入注塑成型设备中，注射熔融的塑料于镁合金基体11的表面，高流动性的塑料将流入镁合金基体11的孔洞中。注射于镁合金基体11的表面的塑料可为各种塑料材料，优选含有玻璃纤维的聚苯硫醚(PPS)塑料。
请再次参阅图1，本发明一较佳实施方式的复合体100，其包括镁合金基体11、形成于镁合金基体11表面的若干塑料件13。该镁合金基体11的表面形成有多个孔洞，该多个孔洞的孔径为70~400nm，孔洞的深度为60~800nm。所述塑料件13的部分塑料嵌入到该多个孔洞中，从而使得塑料件13牢固地结合于镁合金基体11。
采用Instron万能材料试验机测试复合体100的镁合金基体11与塑料件13的结合强度，测试表面抗拉强度达到10MPa以上，剪切强度达到20MPa以上，这说明复合体100的镁合金基体11与塑料件13之间结合牢固。
本发明所述复合体100的制备方法，先使用碳酸钠溶液和水合柠檬酸分别对镁合金基体11进行微蚀，再使用含有硅酸钠、氢氧化钾及柠檬酸的水溶液为电解液对镁合金基体11进行电化学腐蚀，最终使镁合金基体11表面形成类似珊瑚礁状的粗糙结构，并形成多个孔洞，然后注射熔融的塑料于镁合金基体11表面。该方法工艺简单、绿色环保，由该方法制得的复合体100的金属与塑料的结合强度高。

Claims (8)

1.一种金属与塑料的复合体的制备方法，其包括如下步骤：
提供镁合金基体；
分别使用碳酸钠溶液和水合柠檬酸溶液对镁合金基体进行两次微蚀，以粗化镁合金基体的表面，使镁合金基体表面形成多个凹坑；
对两次微蚀后的镁合金基体进行电化学腐蚀，以含有硅酸钠、氢氧化钾及柠檬酸的水溶液为电解液，使该镁合金基体表面形成多个孔洞，该多个孔洞的孔径为70~400nm，孔洞的深度为60~800nm；
注射熔融塑料于镁合金基体形成有孔洞的表面，以形成金属与塑料的复合体。
2.如权利要求1所述的金属与塑料的复合体的制备方法，其特征在于：电化学腐蚀的工艺参数为：该电化学腐蚀以镁合金基体作为阳极，不锈钢为阴极，电解液中硅酸钠、氢氧化钾及柠檬酸的浓度分别为20~50g/L、10~40g/L及5~20g/L，通过镁合金基体表面的电流密度为0.2-0.5mA/cm2，处理时间为9-18min。
3.如权利要求1所述的金属与塑料的复合体的制备方法，其特征在于：所述碳酸钠溶液的质量百分浓度为1%~5%。
4.如权利要求1所述的金属与塑料的复合体的制备方法，其特征在于：所述水合柠檬酸溶液的质量百分浓度为0.1%~0.5%。
5.一种金属与塑料的复合体，其包括镁合金基体、形成于镁合金基体表面的塑料件，其特征在于：该镁合金基体的表面形成有多个孔洞，该多个孔洞的孔径为70~400nm，孔洞的深度为60~800nm。
6.如权利要求5所述的金属与塑料的复合体，其特征在于：该塑料件中的塑料流入孔洞中而与镁合金基体结合成一体。
7.如权利要求5所述的金属与塑料的复合体，其特征在于：所述镁合金基体表面的多个孔洞的形成方式为：经碳酸钠溶液和水合柠檬酸分别对镁合金基体进行微蚀，再使用含有硅酸钠、氢氧化钾及柠檬酸的水溶液为电解液对镁合金基体进行电化学腐蚀。
8.如权利要求5所述的金属与塑料的复合体，其特征在于：所述塑料件为含有玻璃纤维的聚苯硫醚塑料。
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