CN104583462A - 镁材与树脂零件的复合品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镁材与树脂零件的复合品及其制造方法；其技术手段为：藉由将镁材浸渍于电解液并施加电压，使镁材一边的表面形成阳极氧化皮膜，运用阳极氧化皮膜使树脂零件与镁材接合进而制造复合品。电解液为将磷酸二氢钠及氢氧化钠溶于纯水中所形成。例如：磷酸二氢钠与氢氧化钠的重量混合比R1为：1∶2≦R1＜2∶1，且电压为20V～50V。

Description

镁材与树脂零件的复合品及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种镁材与树脂零件的复合品及其制造方法。
背景技术
作为将树脂零件与金属材料接合的方法，使用嵌入成形用模具的方法是广为人知的。具体而言，将铁或是钢铁制的金属零件插入模具的型腔内，在此状态下将溶融树脂射出至型腔内，金属零件的一部分在所需形状的树脂零件内嵌入成形。
此外，作为将铝材与树脂零件接合的方法，广为人知的方法是于铝材表面形成具有多个孔径在25nm以上的孔洞的阳极氧化皮膜，以射出成形等方式使树脂的一部分侵蚀进阳极氧化皮膜的孔洞内。
先前技术文献：专利文献1(国际公开编号2004/055248号说明书)。
因此近年来，为了零件的各种轻量化或高强度化，使用镁材来取代铝材，期望镁材与树脂零件接合。本发明的目的在于有鉴于这些状况，提供一种镁材与树脂零件能够以更好的效率来制造的方法。
发明内容
藉由本发明，提供一种镁材与树脂零件的复合品的制造方法，包括：将镁材浸渍于磷酸二氢钠与氢氧化钠溶于纯水所产生的电解液中；对浸渍过前述电解液的前述镁材施加电压，使前述镁材表面形成阳极氧化皮膜；以及藉由让树脂零件的一部分填入前述阳极氧化皮膜上多数的孔洞内而使前述镁材与前述树脂零件接合。
藉由本发明，提供一种复合品，该复合品运用包含将镁材浸渍于磷酸二氢钠与氢氧化钠溶于纯水所产生的电解液的工艺、对浸渍过前述电解液的前述镁材施加电压，使前述镁材表面形成阳极氧化皮膜的工艺以及藉由让树脂零件的一部分填入前述阳极氧化皮膜上多数的孔洞内而使前述镁材与前述树脂零件接合的工艺在内的镁材与树脂零件的复合品的制造方法制造。
根据上述可知，本发明的有益效果是：
藉由本发明，使用氢氧化钠与磷酸二氢钠混合成的电解液让镁材形成阳极氧化皮膜，藉此，树脂零件可稳定的接合。
附图说明
图1：本发明实施例的镁材与树脂零件的复合品构造的剖面示意图。
图2：本发明实施例的镁材与树脂零件的复合品制造方法的流程说明
图。
图3：本发明实施例中，于镁材上形成的阳极氧化皮膜的剖面图。
图4：本发明实施例中，将树脂零件接合于镁材上的阳极氧化皮膜的
方法其中一例的断面示意图。
图5A：本发明实施例中，于镁材上形成阳极氧化皮膜的第一参数示意
图。
图5B：本发明实施例中，于镁材上形成阳极氧化皮膜的第二参数示意
图。
图6A：本发明实施例中，于镁材上形成阳极氧化皮膜的第三参数示意图。
图6B：本发明实施例中，于镁材上形成阳极氧化皮膜的第四参数示意图。
图7A：本发明实施例中，于镁材上形成阳极氧化皮膜的第五参数示意图。
图7B：本发明实施例中，于镁材上形成阳极氧化皮膜的第六参数示意图。
符号说明
1    复合品      25    闸门
2    镁材        3     阳极氧化皮膜
2A   表面        4     树脂零件
2B   其他面      5A    多孔质层
20   射出成形机  5B    绝缘层
21   模具        6     孔洞
21A  下模        S101  步骤S101
21B  上模        S102  步骤S102
22   空间        S103  步骤S103
23   型腔        S104  步骤S104
24   树脂
具体实施方式
以下的详细说明，为说明本发明典型实施例，并非为了限定本发明的范围。
如图1的剖面图所示，图中揭示出一种复合品1，其具有一镁材，且具有运用在镁材某一边的表面2A形成的阳极氧化皮膜3，与树脂零件4接合的结构。
接着，对镁材与树脂零件的复合品的制造方法的说明，使用图2所示的流程图来说明。
刚开始，以步骤S101对镁材2施以冲压加工，使其成形为所需形状。接着，以步骤S102，在镁材2上生成接合用皮膜，进而形成多孔的阳极氧化皮膜3。
再者，以步骤S103，将树脂零件4接合于形成的阳极氧化皮膜3上。如图1所示，树脂零件4侵蚀进阳极氧化皮膜3的孔洞6内，并与镁材2接合，藉此，形成镁材2与树脂零件4的复合品1。
再者，以步骤S104，对复合品1进行后处理。该后处理是将镁材2的其他面2B进行涂装。另外，不施行步骤S104就结束处理也是可以的。
接下来，针对步骤S102中，接合用皮膜的形成处理，进行详细说明。
首先，镁材2的脱脂处理与中和处理依需求进行。接着，将镁材2放入电解槽。电解槽中，贮留着强碱性物质及弱酸性物质融于纯水所得到的电解液。强碱性物质，举例来说，可使用氢氧化钠。弱酸性物质，则是磷酸钠，更具体来说，可使用磷酸二氢钠(NaH2PO4)。氢氧化钠与磷酸二氢钠，对纯水40L，分别可用1kg至3kg不等。再者，电解液的温度，调整在30℃～40℃之间。镁材2作为阳极使用，阴极则可使用不锈钢板之类的结构。并且，在电压10V～50V的范围内以直流法进行电气分解，例如进行3分钟～10分钟。
藉此，如图3的剖面形状所示，于镁材2某一边的表面2A上形成有深度约0.5～1.5μ的多孔的阳极氧化皮膜3。阳极氧化皮膜3，包括有于其表面密集开有细长型孔洞6的多孔质层5A、以及位于从多孔质层5A底部至金属面延伸，薄且细致的绝缘层5B。另外，在阳极氧化皮膜3表面形成的多数个孔洞6的直径约为20～100nm。阳极氧化皮膜3成形后，将镁材2以纯水洗净，并以热风进行干燥作业。
再者，针对步骤S103中，将树脂零件4与镁材2接合的工艺，进行说明。
图4中，示出了在此工艺中所使用的射出成形机的其中一个实施例。射出成形机20，其上下具有可打开的模具21，在下模21A跟上模21B之间，形成有用以设置镁材2的空间22。再者，上模21B，由配合树脂零件4的形状的型腔23，以及填充进型腔23的树脂24通过的闸门25所形成。另外，闸门25连接着在图示中省略的树脂24的供给源。
树脂24，可使用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PPS(聚苯硫醚)等各种树脂及硅氧树脂。另外，考虑到镁材2与树脂24的线膨胀的差异，作为前述射出成形所制成的树脂成形体的树脂材，可吸收其线膨胀差距的弹性率，更优地，可选择具有10000Mpa以下的弹性率且具有耐热水性及耐药性的树脂。作为适宜的树脂24，如PBT、PE或是PP等烯烃类树脂。另外，将烯烃类树脂混合其他的树脂使用也是可以的。
树脂零件4成形时，将模具21打开，于空间22内设置镁材2。镁材2的阳极氧化皮膜3朝上，即是阳极氧化皮膜3与闸门25相对设置。将模具21关闭后，将已熔融的树脂24加压填充进型腔内，与此同时填入阳极氧化皮膜3的多数孔洞。
在这之后，打开模具，得到如图1所示的复合品1。复合品1具有构成树脂零件4的树脂24侵蚀进阳极氧化皮膜3的多数孔洞6内并接合的结构。
这种方式制造出来的复合品1中，使用抗压测试机针对抗压强度所测定的结果显示，镁材2与树脂零件4的接合强度，可达到20N以上的抗压强度。另外，将树脂零件4与镁材接合的工艺中，运用加热压着方法或其他的方法都是可以的。
如上所述，藉由本实施例，使用氢氧化钠与磷酸二氢钠所混合而成的电解液，使镁材2形成阳极氧化皮膜3，使其能与树脂零件4接合。
以下依据实施例详细说明：
如图5A所示的实施例中，电解液，是于纯水40L中溶入2kg的磷酸二氢钠而成。电解液温度为35℃，通电时间为5分钟。电压在10V～50V的范围内，间隔10V进行实验。结果为，伴随任一电压下镁材2表面被电解液腐蚀劣化，并不会形成阳极氧化皮膜3。因此，可得知仅有磷酸二氢钠并不适合阳极氧化皮膜3的形成。
如图5B所示的实施例中，电解液，是于纯水40L中溶入2kg的磷酸二氢钠、1kg的氢氧化钠而成。电解液温度为35℃，通电时间为5分钟。电压在10V～50V的范围内，间隔10V进行实验。结果为，任一电压下，镁材2表面被电解液腐蚀而劣化的同时，并不会形成阳极氧化皮膜3。因此，可得知本条件并不适合阳极氧化皮膜3的形成。
如图6A所示的实施例中，电解液，是于纯水40L中溶入500g的氢氧化钠而成。电解液温度为35℃，通电时间为5分钟。电压在10V～50V的范围内，间隔10V进行实验。结果为，在施加电压为10V时，镁材2表面产生劣化。施加电压为20V、30V、40V的状况下，可形成阳极氧化皮膜3。于此，运用这些条件下形成的阳极氧化皮膜3，使树脂零件4与镁材2接合，并以抗压强度测试来调查接合强度，在施加电压为20V、30V、40V的各种状况下，树脂零件4的接合强度的平均值，依序为20N、50N、30N。但可能会有接合强度不均、接合不完全的状况发生。并且，施加电压为50V的状况下，镁材2表面不会产生劣化，树脂零件4因而无法与其接合。因此，可得知这种电解液并不适合阳极氧化皮膜3的形成。另外，溶于纯水的氢氧化钠的量越是增加，镁材2的劣化就越是明显。
如图6B所示的实施例中，电解液，是于纯水40L中溶入1kg的磷酸二氢钠、2kg的氢氧化钠而成。电解液温度为35℃，通电时间为5分钟。电压在10V～50V的范围内，间隔10V进行实验。结果为，在施加电压为10V时，镁材2表面产生劣化，并有接合不完全的状况。运用以施加20V的电压而形成的阳极氧化皮膜3，所制造出的复合品1中，树脂零件4的接合强度平均值为60N。同样地，在施加电压为30V、40V的状况下，树脂零件4的接合强度平均值分别为50N及30N。施加电压为50V的状况下，表面不会产生劣化，因而无法接合。因此，可得知这种电解液在20V～40V之间会形成阳极氧化皮膜，使树脂零件4可接合。
如图7A所示的实施例中，电解液，是于纯水40L中溶入2kg的磷酸二氢钠、2kg的氢氧化钠而成。电解液温度为35℃，通电时间为5分钟。电压在10V～50V的范围内，间隔10V进行实验。结果为，在施加电压为10V时，复合品1的接合强度平均值为40N。再者，施加电压为20V、30V、40V、50V时，复合品1的接合强度平均值依序为50N、70N、70N、20N。镁材2的表面，在施加电压仅为10V及20V便产生劣化，30V则不会产生劣化。因此，这种电解液在10V～50V的范围内，可使树脂零件4稳定地接合。再者，从镁材2的表面状态与接合强度两边的观点来看，可得知施加电压在30V～40V是较理想的条件。
如图7B所示的实施例中，电解液，是于纯水40L中溶入3kg的磷酸二氢钠、3kg的氢氧化钠而成。电解液温度为35℃，通电时间为5分钟。电压在10V～50V的范围内，间隔10V进行实验。结果为，在施加电压为10V时，复合品1的接合强度平均值为80N。施加电压为20V、30V、40V、50V时，复合品1的接合强度平均值依序为70N、85N、55N、50N。镁材2的表面，虽然在施加电压仅为10V及20V便产生劣化，30V以上则不会产生劣化。因此，这种电解液在10V～50V的范围内，可使树脂零件4稳定地接合。另外，实施例中的电解液，一部分在电解槽中结晶化。此现象被认为是，相对于40L的纯水，磷酸二氢钠及碳酸氢钠的混合量过多，电解液已饱和所致。
由以上的结果，例如如图5A的实施例所示，仅以磷酸二氢钠与纯水形成电解液的状况，用于制造复合品1的阳极氧化皮膜3无法形成。这被认为是因为处理中的镁材2的表面的融解速度超过阳极氧化皮膜3的生成速度，使镁材表面被削除的比例变多，其表面进而产生劣化。此一现象，在施加电压较低的状况下特别明显地显现出来。相对于此，施加电压上升，阳极氧化皮膜3的生成速度进而提升，镁材2表面的劣化亦被阳极氧化皮膜3的产生所控制住。
再者，如图6A的实施例所示，仅以氢氧化钠与纯水形成电解液的状况下所形成的阳极氧化皮膜3，难以稳定地拥有充分的接合强度。
相对于此，如图6B及图7B的实施例所示，于氢氧化钠加入磷酸二氢钠的状况，能够形成用于制造复合品1的阳极氧化皮膜3。这被认为是因为被添加进氢氧化钠的磷酸二氢钠，发挥了作为镁材2溶解速度的调节剂的功用，并调整镁材2表面的溶解速度，与阳极氧化皮膜3生成之间的平衡性，因而可形成具有充分接合强度的阳极氧化皮膜3。
再者，溶于纯水的磷酸二氢钠的重量不比氢氧化钠的重量多出太多的状况下，可得到稳定的接合强度。这样的磷酸二氢钠与氢氧化钠的重量比R1满足以下关系：1：2≦R1＜2：1。而，重量比R1的较理想比例为1：1。此时对镁材2施加的电压为10V以上，举例来说，10V～50V为理想。藉此，能够制造出，树脂零件4与镁材2能够稳定地接合，并具有充分接合强度的复合品1。
另外，各实施例中的复合品，可适用于个人计算机、移动电话等电器、电子产品的零件，建材，建筑物的屋内、外装置，船舶，飞机，铁路车辆，以及车子等的内、外装置、牌照等装饰品，各种大小及形状的镁材与树脂零件的复合品。
上述是依据图式所示的实施例详细说明本发明的构造、特征及作用效果，惟以上所述仅为本发明较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，因此举凡与本发明意旨相符的修饰性变化，只要在均等范围内都应涵属于本发明专利范畴内。

Claims (8)

1.一种镁材与树脂零件的复合品的制造方法，其特征在于，包括：
将镁材浸渍于磷酸二氢钠与氢氧化钠溶于纯水所产生的电解液中；
对浸渍过前述电解液的前述镁材施加电压，使前述镁材表面形成阳极氧化皮膜；以及
藉由让树脂零件的一部分填入前述阳极氧化皮膜上多数的孔洞内而使前述镁材与前述树脂零件接合。
2.如权利要求1所述的镁材与树脂零件的复合品的制造方法，其特征在于：前述磷酸二氢钠与前述氢氧化钠的重量混合比R1满足以下关系：1：2≦R1＜2：1。
3.如权利要求1所述的镁材与树脂零件的复合品的制造方法，其特征在于：对前述镁材施加的电压为10V～50V。
4.如权利要求1所述的镁材与树脂零件的复合品的制造方法，其特征在于：前述磷酸二氢钠与前述氢氧化钠的重量比例为1：1。
5.一种镁材与树脂零件的复合品，其特征在于，所述复合品采用如权利要求1所述的制造方法制成。
6.如权利要求5所述的镁材与树脂零件的复合品，其特征在于：前述磷酸二氢钠与前述氢氧化钠的重量混和比例R1满足以下关系：1：2≦R1＜2：1。
7.如权利要求5所述的镁材与树脂零件的复合品，其特征在于：对前述镁材施加的电压为10V～50V。
8.如权利要求5所述的镁材与树脂零件的复合品，其特征在于：前述磷酸二氢钠与前述氢氧化钠的重量比例为1：1。
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