CN104985750A - 一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法 - Google Patents

一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，包括以下处理步骤：步骤一，前处理：将铝合金进行抛光，去油脂，碱洗，水洗，中和，水洗；步骤二，氧化处理：将经过前处理的铝合金在氧化性环境中进行化学氧化；步骤三，表面活化：将经过氧化处理的铝合金用活化剂进行表面活化处理。本发明的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，能够极大的提升金属和塑胶的粘接强度。本发明的制备方法简单易行，适于大规模生产应用。

Description

一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法
技术领域
本发明涉及金属处理领域，尤其是指一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法。
背景技术
随着金属在消费电子领域，特别是众多工业涉及领域，需要用到塑胶和金属的结合设计。最常见的两种塑胶/金属结合机，平板电脑和笔记本电脑中需求增加，急需一种更有效的塑胶/金属结合技术，该技术需要有更高的结合强度，更简化的生产工艺，更高的设计自由度，更轻的重量和更小的体积。
日本大成(Taisei)公司发明了纳米注塑工艺(NMT)，在该公司的一系列专利中(WO 2007/040245等)披露，其采用特殊的化学腐蚀技术(T处理)，将金属表面可控的腐蚀出一层具有纳米尺度大小(20-50nm)的孔洞。特殊改性的塑胶材料通过注塑成型，可以渗入这些纳米尺度的孔洞并与金属紧密的结合在一起，实现金属和塑胶的无介质粘接。最容易实现该技术和目前应用最广泛的金属为铝及其合金。该技术由于具有上文中提到的诸多优点，已经在手机行业中迅速普及。
但是，日本大成公司的T处理技术存在一些明显的不足，其中之一就是对塑胶材料的选择性过高，并且粘接强度不足。采用该技术，目前只有特殊改性的聚苯硫醚(PPS)，聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有较好的结合力，且仍然不能满足很多应用的需求，常常出现金属塑胶接合面开裂的问题。
发明内容
本发明目的是针对以上现有技术的不足，提供一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，解决了现有技术中粘结力不足的缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，包括以下处理步骤：
步骤一，前处理：将铝合金进行抛光，去油脂，碱洗，水洗，中和，水洗；
步骤二，氧化处理：将经过前处理的铝合金在氧化性环境中进行化学氧化；
步骤三，表面活化：将经过氧化处理的铝合金用活化剂进行表面活化处理。
优选的，所述前处理中的去油脂的方法为使用表面活性剂洗涤；碱洗的方法为使用质量百分比浓度为0.5％-5％的强碱水溶液，在20℃-80℃的温度下浸泡5s-10min；所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾，水洗的方法为使用去离子水反复冲洗或浸泡2至10次；中和的方法为使用质量百分比浓度为0.5％-5％的强酸水溶液，在20℃-80℃的温度下浸泡5s-10min，所述强酸为盐酸，硫酸，硝酸，磷酸等其他常见的强酸性试剂。
优选的，所述前处理中碱洗的方法为使用质量百分比浓度1％-3％的氢氧化钠水溶液，在40℃-60℃的温度下浸泡30s-5min。
优选的，所述前处理中中和的方法为使用质量百分比浓度为1％-3％的盐酸水溶液，在40℃-60℃的温度下浸泡30s-5min。
优选的，所述氧化处理中的氧化性环境为强氧化剂的酸性溶液或强氧化剂的碱性溶液，所述强氧化剂的酸性溶液包括酸性高锰酸钾溶液，酸性氯酸钾溶液，酸性过氧化氢溶液，酸性次氯酸钠溶液，酸性重铬酸钾溶液等强氧化剂中的一种或多种；所述强氧化剂的碱性溶液包括碱性氯酸钾溶液，碱性过氧化氢溶液，碱性次氯酸钠溶液，碱性重铬酸钾溶液中的一种或多种；所述强氧化剂的酸性溶液中氧化剂的质量百分比浓度为0.1％-5％，酸性溶液的pH值为0-3；所述强氧化剂的碱性溶液中氧化剂的质量百分比浓度为0.1％-5％，碱性溶液的pH值为11-14；化学氧化的方法为将铝合金浸泡在上述氧化性环境中，浸泡温度为20℃-80℃，浸泡时间为5s-20min。
优选的，所述氧化处理中的氧化性环境为强氧化剂的酸性溶液，所述酸性溶液中氧化剂的质量百分比浓度为0.5％-3％，所述酸性溶液包括酸性高锰酸钾溶液，酸性氯酸钾溶液，酸性过氧化氢溶液以及酸性重铬酸钾溶液中的一种或者多种，所述酸性溶液的pH值为0-3；化学氧化的方法为将铝合金浸泡在上述氧化性环境中，浸泡温度为20℃-50℃，浸泡时间为5s-10min。
优选的，所述氧化处理中的氧化性环境为强氧化剂的碱性溶液，所述碱性溶液的质量百分比浓度为1.5％-4％，所述碱性溶液包括碱性高锰酸钾溶液，碱性次氯酸钠溶液以及碱性重铬酸钾溶液中，所述pH值为11-14，化学氧化的方法为将铝合金浸泡在上述氧化性环境中，浸泡温度为40℃-80℃，浸泡时间为1min-15min。
优选的，所述表面活化处理中的活化剂为胺类物质；所述胺类物质为氨水，乙二胺，水合肼以及三乙胺中的一种或多种，处理工艺为浸泡，活化剂的质量百分比浓度为0.5％-10％，浸泡温度为20℃-60℃，浸泡时间为30s-20min。
优选的，所述表面活化处理中的活化剂为乙二胺或水合肼，处理方法为浸泡，活化剂的质量百分比浓度为2％-6％，浸泡温度40℃-60℃，浸泡时间为1min-10min。
本发明的有益技术效果：本发明的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，能够极大的提升金属和塑胶的粘接强度。本发明的制备方法简单易行，适于大规模生产应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法实施例中金属塑胶测试整体件的结构示意图；
附图中，1-金属片，4-塑胶件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中使用的金属粘接力测试标准参照日本大成化学专利中的标准，具体如下：
如图1所示为金属塑胶测试整体件，金属和塑胶的结合面面积为0.5平方厘米。
在所有对比实验中，保持相同的注塑条件，料筒温度250℃-270℃，模温140℃。结合力测试为双向拉伸测试。
实施例1
将5052铝件切割成45mm*18mm*1.6mm的金属片，抛光去油脂，在40℃的质量百分比浓度为0.5％的氢氧化钠溶液中浸泡5min，取出洗净，再于40℃的质量百分比浓度为1％的盐酸中浸泡3min，取出洗净。将前处理好的金属片浸入质量百分比浓度为1％的酸性高锰酸钾溶液中，温度50℃，pH＝1，浸泡时间10min，然后取出洗净。将氧化处理好的金属片浸入质量百分比浓度为3％的乙二胺溶液中，温度60℃，时间5min，然后取出洗净，40℃烘干，得到样品1。
实施例2
将5052铝件切割成45mm*18mm*1.6mm的金属片，抛光去油脂，在50℃的质量百分比浓度为1％氢氧化钠溶液中浸泡2min，取出洗净，再于40℃的质量百分比浓度为2％盐酸中浸泡2min，取出洗净。将前处理好的金属片浸入2％的酸性氯酸钾溶液中，温度40℃，pH＝2，浸泡时间15min，然后取出洗净。将氧化处理好的金属片浸入质量百分比浓度为4％的乙二胺溶液中，温度60℃，时间5min，然后取出洗净，40℃烘干，得到样品2。
实施例3
将5052铝件切割成45mm*18mm*1.6mm的金属片，抛光去油脂，在60℃的质量百分比浓度为2％氢氧化钠溶液中浸泡3min，取出洗净，再于50℃的质量百分比浓度为1％的硫酸中浸泡2min，取出洗净。将前处理好的金属片浸入质量百分比浓度为4％的酸性过氧化氢溶液中，温度40℃，pH＝0，浸泡时间20min，然后取出洗净。将氧化处理好的金属片浸入质量百分比浓度为2％的水合肼溶液中，温度50℃，时间10min，然后取出洗净，40℃烘干，得到样品3。
实施例4
将5052铝件切割成45mm*18mm*1.6mm的金属片，抛光去油脂，在40℃的质量百分比浓度为3％氢氧化钠溶液中浸泡1min，取出洗净，再于50℃的2％硫酸中浸泡1min，取出洗净。将前处理好的金属片浸入质量百分比浓度为3％的碱性次氯酸钠溶液中，温度40℃，pH＝14，浸泡时间10min，然后取出洗净。将氧化处理好的金属片浸入3％的水合肼溶液中，温度40℃，时间15min，然后取出洗净，40℃烘干，得到样品4。
实施例5
将5052铝件切割成45mm*18mm*1.6mm的金属片，抛光去油脂，在50℃的质量百分比浓度为1％氢氧化钠溶液中浸泡2min，取出洗净，再于60℃的1％硫酸中浸泡1min，取出洗净。将前处理好的金属片浸入质量百分比浓度为2％的碱性重铬酸钾溶液中，温度50℃，pH＝12，浸泡时间15min，然后取出洗净。将氧化处理好的金属片浸入质量百分比浓度为4％的三乙胺溶液中，温度50℃，时间15min，然后取出洗净，40℃烘干，得到样品5。
将样品1到样品5与参比样品(市售日本大成NMT金属片)进行结合力对比实验，实验中采用辰东CP6013塑胶。对比数据如下：
参比 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5
结合力/MPa 24 32 29 30 31 28
从数据可知，采用本发明的金属片与目前市售产品相比，与塑胶的结合强度大大提高。同时，本方法制程简单，原料易得，适合大规模生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：包括以下处理步骤：
步骤一，前处理：将铝合金进行抛光，去油脂，碱洗，水洗，中和，水洗；
步骤二，氧化处理：将经过前处理的铝合金在氧化性环境中进行化学氧化；
步骤三，表面活化：将经过氧化处理的铝合金用活化剂进行表面活化处理。
2.如权利要求1所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述前处理中的去油脂的方法为使用表面活性剂洗涤；碱洗的方法为使用质量百分比浓度为0.5％-5％的强碱水溶液，在20℃-80℃的温度下浸泡5s-10min；所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾，水洗的方法为使用去离子水反复冲洗或浸泡2至10次；中和的方法为使用质量百分比浓度为0.5％-5％的强酸水溶液，在20℃-80℃的温度下浸泡5s-10min，所述强酸为盐酸，硫酸，硝酸，磷酸等其他常见的强酸性试剂。
3.如权利要求2所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述前处理中碱洗的方法为使用质量百分比浓度1％-3％的氢氧化钠水溶液，在40℃-60℃的温度下浸泡30s-5min。
4.如权利要求2所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述前处理中中和的方法为使用质量百分比浓度为1％-3％的盐酸水溶液，在40℃-60℃的温度下浸泡30s-5min。
5.如权利要求1所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述氧化处理中的氧化性环境为强氧化剂的酸性溶液或强氧化剂的碱性溶液，所述强氧化剂的酸性溶液包括酸性高锰酸钾溶液，酸性氯酸钾溶液，酸性过氧化氢溶液，酸性次氯酸钠溶液，酸性重铬酸钾溶液等强氧化剂中的一种或多种；所述强氧化剂的碱性溶液包括碱性氯酸钾溶液，碱性过氧化氢溶液，碱性次氯酸钠溶液，碱性重铬酸钾溶液中的一种或多种；所述强氧化剂的酸性溶液中氧化剂的质量百分比浓度为0.1％-5％，酸性溶液的pH值为0-3；所述强氧化剂的碱性溶液中氧化剂的质量百分比浓度为0.1％-5％，碱性溶液的pH值为11-14；化学氧化的方法为将铝合金浸泡在上述氧化性环境中，浸泡温度为20℃-80℃，浸泡时间为5s-20min。
6.如权利要求5所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述氧化处理中的氧化性环境为强氧化剂的酸性溶液，所述酸性溶液中氧化剂的质量百分比浓度为0.5％-3％，所述酸性溶液包括酸性高锰酸钾溶液，酸性氯酸钾溶液，酸性过氧化氢溶液以及酸性重铬酸钾溶液中的一种或者多种，所述酸性溶液的pH值为0-3；化学氧化的方法为将铝合金浸泡在上述氧化性环境中，浸泡温度为20℃-50℃，浸泡时间为5s-10min。
7.如权利要求5所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述氧化处理中的氧化性环境为强氧化剂的碱性溶液，所述碱性溶液的质量百分比浓度为1.5％-4％，所述碱性溶液包括碱性高锰酸钾溶液，碱性次氯酸钠溶液以及碱性重铬酸钾溶液中，所述pH值为11-14，化学氧化的方法为将铝合金浸泡在上述氧化性环境中，浸泡温度为40℃-80℃，浸泡时间为1min-15min。
8.如权利要求1所述的用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述表面活化处理中的活化剂为胺类物质；所述胺类物质为氨水，乙二胺，水合肼以及三乙胺中的一种或多种，处理工艺为浸泡，活化剂的质量百分比浓度为0.5％-10％，浸泡温度为20℃-60℃，浸泡时间为30s-20min。
9.如权利要求8所述的一种用于金属塑胶复合注塑的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述表面活化处理中的活化剂为乙二胺或水合肼，处理方法为浸泡，活化剂的质量百分比浓度为2％-6％，浸泡温度40℃-60℃，浸泡时间为1min-10min。
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