CN105522811A - 一种金属塑料复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属塑料复合材料的制备方法，属于材料制备领域。其特征在于：通过原料混合干燥、表面处理、粗化处理和喷涂的金属基体与塑料层共混粉料在高温下模压成型，制备了结合性较好的塑料金属复合材料。通过对制备工艺的改进制得结核性较好的塑料金属复合材料，有效解决了材料孔隙组织不严密的问题，并大幅提高了材料的结合强度，本发明所述的复合材料的制备方法，制备工艺简单，易于操作，适合工业化生产。

Description

一种金属塑料复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种金属塑料复合材料的制备方法。
背景技术
近年来随着科技的快速进步，伴随着材料科学投入研发力度的加大，研究人员发现，相对于传统的单一材料，聚合物／金属复合材料具有高比强、高硬度、耐磨损等突出优点，有的甚至具有金属与聚合物特性以外的优异性能。然而金属与聚合物结合性能较差一直影响聚合物／金属复合材料的应用。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种金属塑料复合材料的制备方法。
一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）用真空干燥箱对PES65%～75%，PTFE15%～25%，LCP4%～8%，石墨3%～5%，MoS20.8%～1%干燥，采用涡流式高效混料机混料5～6h；
（2）金属表面处理：碱洗除油→水洗→酸洗除锈→中和→水洗→表调→磷化→水洗→烘干→备用；此工艺可以去除表面氧化物、油污、灰尘；且经过磷化处理后的钢板能在其表面形成不溶性的一层磷酸盐保护膜，具有很好的防锈能力和附着力；
（3）用射吸式喷丸对金属表面进行粗化处理；压力为0.4～0.6MPa，铸钢丸硬度一般为40～50HRC，喷丸速度为60m／s，喷丸距离控制在200～400mm，喷丸角度为60°～80°；喷丸处理使金属基体表面产生一定的粗糙度，提高基体表面疲劳强度；喷丸还能使基体表面活化，从而提高喷涂层的结合强度；
（4）进行预热：将温度控制在80～120℃之内，预热可以去除金属基体的表面水分和湿气使基体接触式和喷涂粒子的界面温度提高，而且工件的热膨胀会减少涂层应力以及避免涂层开裂，使基体和涂层的结合强度提高；
（5）静电喷涂：喷涂电压40～90kV；喷涂电流10～20μA；流速压力0.30～0.60MPa；雾化压力0.30～0.50MPa；供粉压力0.1～0.3MPa；供粉量200～300g／min；喷枪口至工件的距离120～300mm；喷涂厚度约为50μm；
（6）利用热压烧结炉加热加压并进行温度压力的控制，烧结的温度设定要高于塑料的熔点或粘流温度，同时必须考虑塑料热稳定性，以防发生分解；将模具表面清理干净，放入真空加热到380℃时开模，在凸凹模表面均匀地喷上脱模剂，待模具冷却后，将经过表面预处理和PES静电喷涂工序的金属基体作为嵌件放入模具凹腔中，将制得的PES塑料层混料平铺在PES喷涂层上，平铺厚度为3～6mm；加压至4～6MPa，以15～20℃／min的速度升温，在此过程中为避免型坯产生夹层起泡，放气2～3次；待温度升至330～340℃后保持恒温25～35min，然后加压至10～12MPa，并升温至370～380℃后保持恒温50～70min，最后在保压条件下冷却使模具温度降到120℃左右脱模。
本发明所述的一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述干燥温度为170℃，干燥时间为5h。
本发明所述的一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述粗化处理时间为2h。
本发明所述的一种金属塑料复合材料的制备方法，通过对制备工艺的改进制得结核性较好的塑料金属复合材料，有效解决了材料孔隙组织不严密的问题，并大幅提高了材料的结合强度，本发明所述的复合材料的制备方法，制备工艺简单，易于操作，适合工业化生产。
具体实施方式
一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）用真空干燥箱对PES65%～75%，PTFE15%～25%，LCP4%～8%，石墨3%～5%，MoS20.8%～1%干燥，采用涡流式高效混料机混料5～6h；
（2）金属表面处理：碱洗除油→水洗→酸洗除锈→中和→水洗→表调→磷化→水洗→烘干→备用；此工艺可以去除表面氧化物、油污、灰尘；且经过磷化处理后的钢板能在其表面形成不溶性的一层磷酸盐保护膜，具有很好的防锈能力和附着力；
（3）用射吸式喷丸对金属表面进行粗化处理；压力为0.4～0.6MPa，铸钢丸硬度一般为40～50HRC，喷丸速度为60m／s，喷丸距离控制在200～400mm，喷丸角度为60°～80°；喷丸处理使金属基体表面产生一定的粗糙度，提高基体表面疲劳强度；喷丸还能使基体表面活化，从而提高喷涂层的结合强度；
（4）进行预热：将温度控制在80～120℃之内，预热可以去除金属基体的表面水分和湿气使基体接触式和喷涂粒子的界面温度提高，而且工件的热膨胀会减少涂层应力以及避免涂层开裂，使基体和涂层的结合强度提高；
（5）静电喷涂：喷涂电压40～90kV；喷涂电流10～20μA；流速压力0.30～0.60MPa；雾化压力0.30～0.50MPa；供粉压力0.1～0.3MPa；供粉量200～300g／min；喷枪口至工件的距离120～300mm；喷涂厚度约为50μm；
（6）利用热压烧结炉加热加压并进行温度压力的控制，烧结的温度设定要高于塑料的熔点或粘流温度，同时必须考虑塑料热稳定性，以防发生分解；将模具表面清理干净，放入真空加热到380℃时开模，在凸凹模表面均匀地喷上脱模剂，待模具冷却后，将经过表面预处理和PES静电喷涂工序的金属基体作为嵌件放入模具凹腔中，将制得的PES塑料层混料平铺在PES喷涂层上，平铺厚度为3～6mm；加压至4～6MPa，以15～20℃／min的速度升温，在此过程中为避免型坯产生夹层起泡，放气2～3次；待温度升至330～340℃后保持恒温25～35min，然后加压至10～12MPa，并升温至370～380℃后保持恒温50～70min，最后在保压条件下冷却使模具温度降到120℃左右脱模。
本发明所述的一种金属塑料复合材料的制备方法，步骤（1）中所述干燥温度为170℃，干燥时间为5h。步骤（3）中所述粗化处理时间为2h。复合材料的结合强度主要受塑料工作层PES的影响，利用BP神经网络对材料各成分配比进行优化。当塑料工作层配比PES，LCP，PTFE，石墨及MoS2的质量分数分别为70.5%，20.5%，4.6%，3.5%，0.9%时，金属基体与塑料工作层有最高结合强度为70N。

Claims (3)

1.一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）用真空干燥箱对PES65%～75%，PTFE15%～25%，LCP4%～8%，石墨3%～5%，MoS20.8%～1%干燥，采用涡流式高效混料机混料5～6h；
（2）金属表面处理：碱洗除油→水洗→酸洗除锈→中和→水洗→表调→磷化→水洗→烘干→备用；
（3）用射吸式喷丸对金属表面进行粗化处理；压力为0.4～0.6MPa，铸钢丸硬度一般为40～50HRC，喷丸速度为60m／s，喷丸距离控制在200～400mm，喷丸角度为60°～80°；
（4）进行预热，将温度控制在80～120℃之内；
（5）静电喷涂：喷涂电压40～90kV；喷涂电流10～20μA；流速压力0.30～0.60MPa；雾化压力0.30～0.50MPa；供粉压力0.1～0.3MPa；供粉量200～300g／min；喷枪口至工件的距离120～300mm；喷涂厚度约为50μm；
（6）将模具表面清理干净，放入真空加热到380℃时开模，在凸凹模表面均匀地喷上脱模剂，待模具冷却后，将经过表面预处理和PES静电喷涂工序的金属基体作为嵌件放入模具凹腔中，将制得的PES塑料层混料平铺在PES喷涂层上，平铺厚度为3～6mm；加压至4～6MPa，以15～20℃／min的速度升温，放气2～3次；待温度升至330～340℃后保持恒温25～35min，然后加压至10～12MPa，并升温至370～380℃后保持恒温50～70min，最后在保压条件下冷却使模具温度降到120℃左右脱模。
2.如权利要求1所述的一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述干燥温度为170℃，干燥时间为5h。
3.如权利要求1所述的一种金属塑料复合材料的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述粗化处理时间为2h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107351501A (zh) * 2017-07-27 2017-11-17 江苏大学 一种耐磨金属基复合材料及其制备方法
CN110774686A (zh) * 2019-11-01 2020-02-11 嘉善欧本轴承有限公司 一种高分子固体复合自润滑材料及其加工工艺
CN110861367A (zh) * 2019-11-01 2020-03-06 嘉善欧本轴承有限公司 一种复合自润滑板材及其制备方法

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