CN104943059B - 一种铝合金和塑料的复合体制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝合金和塑料的复合体制作方法，该复合体为塑料包裹于铝合金外表面，包括以下步骤：S1、对铝合金表面进行除油、除尘和粗蚀刻处理；S2、将步骤S1制得的铝合金浸没于蚀刻液中进行细蚀刻，制得表面具有细纹或细孔的铝合金，并且制得的细纹或细孔上覆盖有一层蚀刻液溶剂的涂层；S3、将蚀刻后的铝合金进行水洗；S4、将水洗后的铝合金进行干燥；S5、铝合金和塑料注塑一体成型，得到复合体。步骤S2所述蚀刻液为环己酮和含氮元素的精工光油的混合溶液。本发明的蚀刻液中混合精工光油，在铝合金蚀刻的同时精工光油附着于铝合金表面形成涂层，可阻止细纹因铝合金自身张力膨胀复原，保持细纹和细孔的宽度和深度，便于与塑料注塑结合。

Description

一种铝合金和塑料的复合体制作方法
技术领域
本发明涉及金属与塑料注塑一体成型的金属前处理技术领域，具体涉及一种铝合金和塑料的复合体制作方法。
背景技术
铝或铝合金作为3C 产品的外壳或零组件，其与其它材料连接的方法有焊接、机械连接及粘接。其中焊接是铝或铝合金最主要的连接方法。但当铝或铝合金与塑件连接时，就需要用到粘接的方法。所述粘接方法，是指利用胶粘剂作为中间的界面材料，将铝或铝合金与塑件结合于一体的方法。
所述粘接方法虽然可以实现铝或铝合金与塑件间的连接，但其存在以下缺点：粘结强度不够高，其结合力一般仅达0.5MPa ；难以自动化，受操作者熟练程度影响；工作温度受胶粘剂性能影响，一般只能在-50-100℃的温度范围内正常工作；在环境光、热、湿气等因素下，胶粘剂会产生老化断裂等现象；大部分胶粘剂有毒，操作过程中会散发有刺激性的气体，危害人体健康。
目前，人们通过研究发现，将铝或铝合金经过某些特殊的表面蚀孔处理后可直接与注塑塑料相结合，且二者之间的结合力较强。该特殊的表面蚀孔处理包括：水溶液浸渍，如将铝或铝合金浸渍于水溶性的胺类化合物的稀溶液中，利用水溶液的弱碱性使铝或铝合金表面微细地浸蚀，在浸渍的同时发生胺类化合物分子向铝或铝合金表面的吸附；以及阳极氧化处理，即使铝或铝合金表面形成多孔的氧化铝膜。然而，经上述成孔处理后的铝或铝合金仅能与单一种类的树脂具有较强的结合力，且需要对与其相结合的塑料进行特殊的改性处理，因而限制了上述方法的应用。
发明内容
本发明旨在提供一种增强铝合金与塑料结合强度的铝合金和塑料的复合体制作方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种铝合金和塑料的复合体制作方法，该复合体为塑料包裹于铝合金外表面，包括以下步骤：
S1、对铝合金表面进行除油、除尘和粗蚀刻处理；
S2、将步骤S1制得的铝合金浸没于蚀刻液中进行细蚀刻，制得表面具有细纹或细孔的铝合金，并且制得的细纹或细孔上覆盖有一层蚀刻液溶剂的涂层；
S3、将蚀刻后的铝合金进行水洗；
S4、将水洗后的铝合金进行干燥；
S5、铝合金和塑料注塑一体成型，得到复合体。
进一步地，步骤S2所述蚀刻液为环己酮和含氮元素的精工光油的混合溶液。
进一步地，所述环己酮和精工光油的重量配比为1：0.8。
进一步地，所述精工光油为1300系列。
进一步地，步骤S2的蚀刻时间为50秒。
进一步地，步骤S2所述涂层为精工光油涂层，涂层厚度为0.05±0.01mm。
进一步地，步骤S3的水洗溶液为白电油。
进一步地，步骤S2所述的细纹宽度或细孔直径为20-40nm。
进一步地，步骤S1所述除油、除尘和粗蚀刻处理，具体包括：
S11、将铝合金浸入脱脂剂水溶液五分钟；
S12、取出铝合金并用水溶液漂洗干净；
S13、将S12漂洗后的铝合金浸入酸性稀释水溶液中进行粗蚀刻；
S14、取出铝合金并用水溶液漂洗干净。
进一步地，步骤S12和步骤S14所述水溶液为碱性溶液；步骤S13所述酸性稀释水溶液为王水，蚀刻时间为30秒。
本发明所提供的铝合金和塑料的复合体制作方法选用环己酮作为溶液，加入可溶于环己酮的精工光油制成蚀刻液，精工光油为弱碱性，对铝合金有蚀刻作用。精工光油的成分包含：环氧系树脂、脲醛树脂、乙二醇单（一）丁基醚、二甲苯和异丁醇，脲醛树脂中含有氮元素，氮元素为惰性元素，精工光油的弱碱性会引起铝合金表面上出现超细蚀刻和化学性吸收，化学吸收形成一层精工光油涂层，精工光油中含有氮元素，氮元素吸附在铝合金表面使细纹和细孔维持稳定。通常蚀刻液蚀刻铝合金后，需要对铝合金表面进行冲洗，铝合金表面的蚀刻液冲洗干净后，铝合金会因为自身张力膨胀复原，蚀刻的细纹和细孔恢复原状或者变小，因此需要延长蚀刻时间，将蚀刻细纹或细孔蚀刻得更大一点，如此便增加了时间成本；而本发明在蚀刻过程，氮元素附着在铝合金表面，氮元素为惰性元素，则可保持细纹和细孔的宽度和深度，避免蚀刻的细纹和细孔恢复原状或者变小，便于与TPU注塑结合；并且精工光油可承受水洗，因此可存储，不会出现一段时间细纹和细孔密合的现象。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面对本发明作进一步的描述。
一种铝合金和塑料的复合体制作方法，该复合体为塑料包裹于铝合金外表面，包括以下步骤：
S1、对铝合金表面进行除油和除尘处理；
S2、将S1制得的铝合金放入蚀刻液中进行蚀刻，制得表面具有细纹或细孔的铝合金，
S3、将经步骤S2蚀刻后的铝合金进行水洗，将蚀刻液冲洗干净；
S4、将水洗后的铝合金放入烘箱进行干燥；
S5、铝合金和塑料注塑一体成型，得到塑料包裹在铝合金外表面的复合体。
上述步骤S2所述蚀刻液为环己酮和含氮元素的精工光油的混合溶液；环己酮作为溶液，加入可溶于环己酮的精工光油制成蚀刻液，精工光油为弱碱性，对铝合金有蚀刻作用。精工光油的成分包含：环氧系树脂、脲醛树脂、乙二醇单（一）丁基醚、二甲苯和异丁醇，脲醛树脂中含有氮元素，氮元素为惰性元素，精工光油的弱碱性会引起铝合金表面上出现超细蚀刻和化学性吸收，化学吸收形成一层精工光油涂层，精工光油中含有氮元素，氮元素吸附在铝合金表面使细纹和细孔维持稳定。细蚀刻后用电子显微镜观察铝合金表面，可看到锯齿状的表面，以及在表面的氮原子。通常蚀刻液蚀刻铝合金后，需要对铝合金表面进行冲洗，铝合金表面的蚀刻液冲洗干净后，铝合金会因为自身张力膨胀复原，蚀刻的细纹和细孔恢复原状或者变小，因此需要延长蚀刻时间，将蚀刻细纹或细孔蚀刻得更大一点，如此便增加了时间成本；而本发明在蚀刻过程，氮原子附着在铝合金表面，氮元素为惰性元素，则可保持细纹和细孔的宽度和深度，避免蚀刻的细纹和细孔恢复原状或者变小，便于与TPU注塑结合。环己酮和精工光油的重量配比为1：0.8；在此比重下，蚀刻时间为50秒，便可得到厚度为涂层厚度为0.05±0.01mm精工光油涂层，细纹宽度或细孔直径为20-40nm；精工光油选用1300系列。将注塑后的复合体切开，并用电子显微镜观察其剖面，可以看到在铝合金表面上塑料熔体会进入到细纹和细孔的凹陷处的底部，铝合金的变形量（弯曲直径）为1mm或更小。还可以看到树脂和合金之间分界线上有100nm或更小的锯齿边，塑料也进入到这些锯齿凹陷的底部，增强了粘接强度。本发明所述塑料为TPU，即热固性聚胺脂，分子式—NH-COO—。
进一步地，步骤S1所述除油、除尘和粗蚀刻处理，具体包括：
S11、将铝合金浸入脱脂剂水溶液五分钟；
S12、取出铝合金并用水溶液漂洗干净；
S13、将S12漂洗后的铝合金浸入酸性稀释水溶液中进行粗蚀刻；
S14、取出铝合金并用水溶液漂洗干净。
步骤S12和步骤S14所述水溶液为碱性溶液；步骤S12和步骤S14采用碱性溶液冲洗，是为了中和酸性的脱脂剂水溶液和酸性的粗蚀刻溶液，由于碱性溶液和酸性脱脂剂水溶液无需特定，在此便不一一列举；步骤S13所述酸性稀释水溶液为王水，王水具有腐蚀性，可迅速将铝合金粗蚀刻，使铝合金表面粗糙，粗蚀刻后再进行细蚀刻，增强复合强度；粗蚀刻时间为30秒。
以上内容是结合具体的优选方式对本发明所作的进一步详细说明，不应认定本发明的具体实施只局限于以上说明。对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，均应视为由本发明所提交的权利要求确定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝合金和塑料的复合体制作方法，该复合体为塑料包裹于铝合金外表面，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对铝合金表面进行除油、除尘和粗蚀刻处理；
S2、将步骤S1制得的铝合金浸没于蚀刻液中进行细蚀刻，制得表面具有细纹或细孔的铝合金，并且制得的细纹或细孔上覆盖有一层蚀刻液溶剂的涂层，所述蚀刻液为环己酮和含氮元素的精工光油的混合溶液，所述精工光油的成分包含：环氧系树脂、脲醛树脂、乙二醇单（一）丁基醚、二甲苯和异丁醇，精工光油选取1300系列；
S3、将蚀刻后的铝合金进行水洗；
S4、将水洗后的铝合金进行干燥；
S5、铝合金和塑料注塑一体成型，得到复合体。
2.根据权利要求1所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：所述环己酮和精工光油的重量配比为1：0.8。
3.根据权利要求2所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：步骤S2的蚀刻时间为50秒。
4.根据权利要求3所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：步骤S2所述涂层为精工光油涂层，涂层厚度为0.05±0.01mm。
5.根据权利要求4所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：步骤S3的水洗溶液为白电油。
6.根据权利要求5所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：步骤S2所述的细纹宽度或细孔直径为20-40nm。
7.根据权利要求1所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：步骤S1所述除油、除尘和粗蚀刻处理，具体包括：
S11、将铝合金浸入脱脂剂水溶液五分钟；
S12、取出铝合金并用水溶液漂洗干净；
S13、将S12漂洗后的铝合金浸入酸性稀释水溶液中进行粗蚀刻；
S14、取出铝合金并用水溶液漂洗干净。
8.根据权利要求7所述的铝合金和塑料的复合体制作方法，其特征在于：步骤S12和步骤S14所述水溶液为碱性溶液；步骤S13所述酸性稀释水溶液为王水，蚀刻时间为30秒。
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