CN105755469A - 铝-树脂复合体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于增加铝和树脂之间的结合力的具有改善的结构的铝-树脂复合体，并提供了制造该铝-树脂复合体的方法。所述铝-树脂复合体可以包括：铝，被化学蚀刻溶液蚀刻，以形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面；树脂，渗入不平坦表面以与铝结合。

Description

铝-树脂复合体及其制造方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种铝-树脂复合体及其制造方法，更具体地讲，涉及一种具有增加铝和树脂之间的结合力的改善的结构的铝-树脂复合体以及制造该铝-树脂复合体的方法。
背景技术
电子产品需要在设计和功能上的更多创新。具体地讲，许多移动产品采用金属材料以实现精致的设计。然而，大部分金属材料引起电磁拦截。为了防止这样的电磁拦截，已经考虑使用金属-树脂复合体。如果使用金属树脂复合体，则可以在实现差异化设计的同时克服诸如电磁拦截的功能问题。在金属-树脂复合体中，金属和树脂之间的结合力是决定产品质量的重要因素之一。因此，已经进行用于增加金属和树脂之间的结合力的各种尝试。
发明内容
至少一个实施例的一方面在于提供一种具有改善的结构以增加铝和树脂之间的结合力的铝-树脂复合体以及一种制造该铝-树脂复合体的方法。
至少一个实施例的一方面在于提供一种用于通过简化制造工艺来改善生产率的具有改善的结构的铝-树脂复合体以及制造该铝-树脂复合体的方法。
本公开的另外的方面将在下面的描述中部分地进行阐述，并部分地通过该描述将是明显的，或者可以通过本公开的实施而获知。
根据实施例的一方面，铝-树脂复合体包括：铝，被化学蚀刻溶液蚀刻，以形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面；树脂，渗入不平坦表面以与铝结合。
化学蚀刻溶液可以包括盐酸。
不平坦表面可以具有反梯度形状。
树脂可以包括聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的至少一种材料。
根据示例性实施例的一方面，制造铝-树脂复合体的方法包括以下步骤：使用表面处理溶液去除形成在铝的表面上的氧化物膜，在铝的表面上形成抗氧化保护膜，使用蚀刻溶液去除抗氧化保护膜，在铝的表面上形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面，使树脂渗入不平坦表面。
表面处理溶液可以包括包含碱性源和正金属离子的溶液。
碱性源的含量可以在25g/L和500g/L之间。
正金属离子的含量可以在2g/L和50g/L之间。
蚀刻溶液可以包括浓度为35g/L至150g/L的盐酸。
树脂可以包括聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的至少一种材料。
不平坦表面可以具有不规则的反梯度形状。
所述方法可以包括去除附着在不平坦表面上的异物。
可以通过去污工艺和超声清洗工艺中的至少一种工艺来去除附着在不平坦表面上的异物。
可以通过去污工艺使不平坦表面浸在浓度为300g/L至450g/L的硝酸中。
所述方法可以包括使不平坦表面阳极化。
可以使用从硫酸溶液、磷酸溶液、草酸溶液和铬酸溶液中选择的至少一种溶液来使不平坦表面阳极化。
所述方法可以包括在不平坦表面上形成精细的不平坦结构。
不平坦表面可以包括可溶解的胺和肼水合物中的至少一种材料，以形成精细的不平坦结构，并可以利用具有在pH8和pH10之间的pH值的溶液处理不平坦表面。
附图说明
通过下面结合附图对实施例的描述，本公开的这些和/或其他方面将变得明显且更容易理解，在附图中：
图1示出根据本公开的实施例的铝-树脂复合体可应用到的电子产品的示例；
图2示出根据本公开的实施例的铝-树脂复合体可以应用到的电子产品的另一示例；
图3示出根据本公开的实施例的铝-树脂复合体；
图4是示出在制造根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的方法中的根据本公开的第一实施例的铝处理的流程图；
图5是示出在制造根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的方法中的根据本公开的第二实施例的铝处理的流程图；
图6是示出在制造根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的方法中的根据本公开的第三实施例的铝处理的流程图；
图7示出用于测量根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的结合强度的测试的铝-树脂复合体；
图8是示出当将不同种类的蚀刻溶液应用于铝-树脂复合体时根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的结合强度的表格；
图9是示出经受图4的根据第一实施例的铝处理的第一种铝(Al6063)的不平坦表面的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图10是示出经受图4的根据第一实施例的铝处理的第二种铝(Al7075)的不平坦表面的SEM图像；
图11A至图11D是示出经受图5的根据第二实施例的铝处理的第二种铝(Al7075)的不平坦表面随时间的SEM图像；
图12A是示出经受图4的根据第一实施例的铝处理的第一种铝(Al6063)的不平坦表面的SEM图像(比较示例)，图12B是示出经受图6的根据第三实施例的铝处理的第一种铝(Al6063)的不平坦表面的SEM图像。
具体实施方式
现在将对实施例做出详细参考，实施例的示例在附图中示出，其中，同样的附图标记始终指示同样的元件。下面通过参照附图描述实施例以解释本发明。
在下文中，参照附图来详细地描述本公开的实施例。在下面的描述中，术语“前端”、“后端”、“上部”、“下部”、“上端”、“下端”等是基于附图定义的，各个组件的形状和位置不受该术语的限制。术语“铝”用作铝和铝合金的统称。扫描电子显微镜(SEM)图像中标出的单位“um”表示“μm”。
图1示出根据本公开的实施例的铝-树脂复合体应用到的电子产品的示例，图2示出根据本公开的实施例的铝-树脂复合体应用到的电子产品的示例。
如图1所示，铝-树脂复合体1可以应用于移动终端100的外观，例如，以实现精致的设计。
如图2所示，铝-树脂复合体1可以应用于显示设备200的外观，例如，以利用金属材料提供奢华的外观。
然而，除了移动终端100和显示设备200之外，铝-树脂复合体1可应用到的家用电器还可以包括诸如冰箱和空调的各种类型的电子产品，金属材料可以应用于这些电子产品，例如，用于设计差异化。
图3示出根据本公开的实施例的铝-树脂复合体1。
如图3所示，铝-树脂复合体1可以包括铝10和树脂20。
术语“铝”用作铝和铝合金的统称。铝合金可以包括日本工业标准(JIS)中指定的锻造铝合金的第A1000至A7000号(耐腐蚀铝合金、高强度铝合金和耐热铝合金)以及铸造铝合金的ADC1至ADC12(用于压铸的铝合金)。铸造合金可以被成形为通过压铸方法铸造的组件或者在经受压铸方法之后机器加工的组件。锻造合金可以被成形为作为中间产品的板或者通过热压这样的板机器加工的组件。
可以在铝10上形成不平坦表面30。化学蚀刻溶液可以施用在铝10上以形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面30。平均突起-凹陷间隔RSm和最大高度Rz在JIS(JISB0601:2001)中被规定，并通过使用形状测量设备测量不平坦表面30来获得这些值。不平坦表面30可以形成为具有以0.2μm至50μm的不规则间隔布置的不平坦结构。不平坦表面30可以形成为具有不平坦结构，所述不平坦结构可绘制0.2μm至30μm的最大高度的粗糙度曲线。
不平坦表面30可以具有反梯度(countergradient)形状。更具体地讲，不平坦表面30可以具有不规则的反梯度形状。
当通过电子显微镜放大时，可以看见不平坦表面30呈现出以0.5μm和10μm之间的间隔形成的立方体孔的形状。当通过电子显微镜放大时，可以看见不平坦表面30呈现出以1μm和5μm之间的间隔形成的立方体孔的形状。当不平坦表面30呈现出以1μm和5μm之间的间隔形成的立方体孔的形状时，如果在不平坦表面30上注射树脂20，则可以获得在铝10和树脂20之间的40MPa或更大的强剪切破坏力。
树脂20可以渗入(penetrate，或“穿入”)不平坦表面30以与铝10结合。
更具体地讲，可以通过注射成型方法使树脂20渗入不平坦表面30以与铝10结合。
树脂20可以具有流动性以容易地渗入形成在铝10的不平坦表面30上的立方体孔。
树脂20可以具有高抗拉强度。
注射在铝10的不平坦表面30上的树脂20可以渗入形成在铝10的不平坦表面30中的立方体孔，并被固化。在形成在铝10的不平坦表面30中的立方体孔中固化的树脂20不会容易地与铝10分开。即，注射在铝10的不平坦表面30上的树脂20可以与铝10物理地结合。铝10和位于不平坦表面30上的树脂20之间的完全的物理结合可以被理解为“锚固效应(anchoreffect)”。
由于当预定的力或更大的力施加到树脂20时在形成在铝10的不平坦表面30上的立方体孔中固化的树脂20可能断裂，因此树脂20的抗拉强度越高，铝-树脂复合体1的剪切力越大。铝-树脂复合体1的剪切力可以被理解为铝-树脂复合体1的结合力的指标。铝-树脂复合体1的剪切力越大，表示在铝-树脂复合体1的铝10和树脂20之间的结合力越强。
树脂20可以是聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的至少一种材料。
树脂20的剪切力可以按照聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的顺序减小，树脂20的抗拉强度和流动性也可以按照相同的顺序减小。即，树脂20的抗拉强度和流动性可以按照聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的顺序减小。
图4是示出在制造根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的方法中的根据本公开的第一实施例的铝处理的流程图。将参照图3和图4给出下面的描述。
根据本公开的第一实施例，制造铝-树脂复合体1的方法可以包括铝处理。
如图4所示，根据本公开的第一实施例的铝处理可以包括浸渍(pickling)S1。通过浸渍S1，可以去除附着在铝10的表面上的异物。可以将铝10浸在脱脂槽中以去除附着在铝10的表面上的乳液或油。
在浸渍S1中，可以使用酸溶液。酸溶液可以是硝酸或硫酸。在浸渍S1中，可以使用碱溶液从铝10的表面去除异物。
在浸渍S1中，可以添加表面活性剂以防止诸如指纹的污点，必要时可以添加另一种添加剂。
根据第一实施例的铝处理可以包括表面处理S2。可以使用表面处理溶液执行表面处理S2以去除形成在铝10的表面上的氧化物膜，并且在铝10的表面上形成抗氧化保护膜。
可以通过浸渍处理和喷涂处理中的至少一种来执行表面处理S2。当通过浸渍处理来执行表面处理S2时，如果处理槽是根据待被处理的对象的形状设计的，则除了平板之外也可以处理具有复杂形状的结构。
表面处理溶液可以处于20℃和40℃之间的温度，执行表面处理S2的时间段可以在60秒和300秒之间。
表面处理溶液可以是包含碱性源和正金属离子的溶液。
表面处理溶液的碱性源可以是具有低成本的、可以获得铝的足够溶解量的氢氧化钠溶液NaOH或者氢氧化钾溶液KOH。然而，表面处理溶液的碱性源不限于氢氧化钠溶液NaOH和氢氧化钾溶液KOH。表面处理溶液中的碱性源含量可以在25g/L和500g/L之间。
表面处理溶液的正金属离子可以是除了铝离子之外的任何离子，只要它们具有与铝10的电势差即可。正金属离子可以是锌(Zn)离子、铅(Pb)离子、锡(Sn)离子、锑(Sb)离子或镉(Cd)离子。根据实施例，鉴于改善铝10和树脂20之间的粘着并减小环境负荷，Zn离子和Sn离子可以是优选的。根据实施例，在Zn离子和Sn离子中Zn离子可以是更优选的。表面处理溶液中的正金属离子含量可以在2g/L和50g/L之间。
可以通过混合正金属离子源来准备正金属离子，并将正金属离子添加到表面处理溶液。如果将Zn离子用作正金属离子，则正金属离子源可以是氮化锌、硼酸锌、氯化锌、硫酸锌、溴化锌、碱式碳酸锌或氧化锌。如果将Sn离子用作正金属离子，则正金属离子源可以是氯化锡、氮化锡、溴化锡、二氧化锡、草酸锡、氧化锡、碘化锡、硫酸锡、硫化锡或硬脂酸锡。
在表面处理S2中，表面处理溶液中的碱性源可以去除形成在铝10的表面上的氧化物膜，正金属离子可以与铝10的已经去除了氧化物膜的表面执行取代反应，以在铝10的表面上形成抗氧化保护膜，从而防止在铝10的表面上形成氧化物膜。氧化物膜可以是氧化铝。
在表面处理S2中，当基于溶解的铝的重量、比重和表面积计算时，铝的溶解量(在深度方向上的蚀刻量)可以在0.5μm和15μm之间。当铝的溶解量在0.5μm和3μm之间时，可以在去除氧化物膜的同时增大表面积，从而引起蚀刻能力(etchability)的改善。可以通过改变处理温度和处理时间来调节铝的溶解量。
根据第一实施例的铝处理可以包括蚀刻S3。可以使用蚀刻溶液执行蚀刻S3以去除抗氧化保护膜，然后形成铝10的不平坦表面30。通过执行蚀刻S3，可以在铝10的表面上产生粗糙度差异，结果，铝10可以与树脂20牢固地物理结合。通过蚀刻S3，可以形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面30。
蚀刻溶液可以去除在表面处理S2中形成的抗氧化保护膜，然后蚀刻铝10的表面，从而形成具有反梯度形状的不平坦表面30。
蚀刻溶液可以是化学蚀刻溶液。蚀刻溶液可以是盐酸(盐酸溶液)。更具体地讲，蚀刻溶液可以是浓度为35g/L至150g/L的盐酸(盐酸溶液)。换言之，蚀刻溶液可以是浓度为3％至15％的盐酸(盐酸溶液)。蚀刻溶液可以是浓度为5％至10％的盐酸(盐酸溶液)。可以通过浸渍处理和喷涂处理中的至少一种来施用蚀刻溶液。蚀刻溶液可以处于20℃和40℃之间的温度，执行蚀刻S3的时间段可以在20秒和600秒之间。
如图8的表格所示，当蚀刻溶液是盐酸(盐酸溶液)时，可以确保在铝10和树脂20之间的足够的结合强度MPa。当蚀刻溶液是盐酸(盐酸溶液)时，测量铝10和树脂20之间的结合强度MPa为27.132MPa。当蚀刻溶液是磷酸(磷酸溶液)、硫酸(硫酸溶液)或硝酸(硝酸溶液)时，不能确保目标结合强度MPa。因此，盐酸(盐酸溶液)可以优选地用作示例性的蚀刻溶液。
通过执行蚀刻S3，可以在铝10的表面上形成具有反梯度形状的不平坦表面30。当基于溶解的铝的重量、比重和表面积计算时，铝的溶解量(在深度方向上的蚀刻量)可以在1μm和50μm之间。当铝的溶解量在5μm和20μm之间时，通过蚀刻形成的不平坦表面30的表面粗糙度显示出最大值，从而引起在铝10和树脂20之间的最大结合强度MPa。例如，可以通过改变处理温度和处理时间来调节铝的溶解量。通过人工调节铝的溶解量，可以调节蚀刻速度和稳定性。为了调节铝的溶解量，可以溶解六水合氯化铝。六水合氯化铝的浓度可以在15％和50％之间，更具体地讲，在35％和45％之间。
根据第一实施例的铝处理可以包括去污S4。可以执行去污S4以去除附在不平坦表面30上的异物。
在蚀刻S3期间在强酸环境下不溶解的除了铝之外的其他金属组分或硅组分可能变成颗粒状的黑色污物(术语“污物(smut)”是在金属镀覆工业中使用的常用术语)。从不平坦表面30去除这样的污物的处理温度可以在25℃和40℃之间，从不平坦表面30去除这样的污物的处理时间可以在30秒和300秒之间。
在去污S4中，可以使用硝酸(硝酸溶液)。硝酸(硝酸溶液)的浓度可以在300g/L和450g/L之间。硝酸(硝酸溶液)的浓度可以在10％和40％之间。根据实施例，浓度可以优选地在15％和35％之间。在去污S4中，可以将铝10的不平坦表面30浸在硝酸(硝酸溶液)中。
根据第一实施例的铝处理还可以包括超声清洗S5。可以执行超声清洗S5以去除附着在不平坦表面30上的异物，类似于去污S4。即，可以通过去污S4和超声清洗S5中的至少一个来去除附着在不平坦表面30上的异物。
如果污物卡在具有反梯度形状的立方体孔中，则可能难以通过去污S4(即，通过将不平坦表面30浸在硝酸(硝酸溶液)中)完全去除污物。因此，根据实施例，可以将不平坦表面30浸在施加有超声波的水槽中以执行超声清洗，由此物理地去除污物。
在根据第一实施例的铝处理的各个操作之间，可以执行清洗。即，可以在浸渍S1、表面处理S2、蚀刻S3和去污S4之后执行清洗。
制造铝-树脂复合体1的方法还可以包括使树脂20渗入不平坦表面30。
图5是示出在制造根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的方法中的根据本公开的第二实施例的铝处理的流程图。将参照图3和图5给出下面的描述，另外，将省略与以上参照图4所描述的相同的描述。
如图5所示，根据第二实施例的铝处理可以包括全部的根据第一实施例的铝处理。
根据第二实施例的铝处理还可以包括使不平坦表面30阳极化。即，根据第二实施例的铝处理可以包括阳极化S7。
可以利用从硫酸溶液、磷酸溶液、草酸溶液和铬酸溶液中选择的至少一种溶液使不平坦表面30阳极化。
阳极化S7可以对不平坦表面30的表面积的扩展以及铝10和树脂20之间的化学结合力做出贡献。
可以在使树脂20渗入不平坦表面30之前使不平坦表面30阳极化。由于阳极化S7可以修饰铝-树脂复合体1的外观，因此可以在铝10和树脂20的结合之后(即，在使树脂20渗入不平坦表面30之后)执行阳极化S7。在阳极化S7期间，可以将铝10和树脂20放置在用于阳极化的溶液中，一部分树脂20可以被用于阳极化的溶液中包括的强酸溶液腐蚀。树脂20的耐腐蚀性可以按照聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的顺序增加。根据示例性测试结果，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)受这样的强酸溶液的影响微小。然而，当聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)用作所述树脂时，在形成亚微米(小于1微米)或纳米级别(小于几十纳米)的粗糙度中的纳米粘结技术(NAT)可能不获得铝和具有低流动性的树脂之间的足够的结合力。
根据第二实施例的铝处理还可以包括浸渍S6。可以在超声清洗S5之后和阳极化S7之前执行浸渍S6。按照与浸渍S1相同的方式执行浸渍S6，因此，将省略关于浸渍S6的进一步描述。
在浸渍S6和阳极化S7之后，可以执行清洗。即，在浸渍S6之后，可以执行清洗。另外，在阳极化S7之后，可以执行清洗。
图6是示出在制造根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的方法中的根据本公开的第三实施例的铝处理的流程图。参照图3和图6给出下面的描述，省略与以上参照图4所描述的相似的描述。
如图6所示，根据第三实施例的铝处理可以包括全部的根据第一实施例的铝处理。
根据第三实施例的铝处理还可以包括形成精细的不平坦结构的操作S8。根据第三实施例的铝处理还可以包括在不平坦表面30上形成精细的不平坦结构的操作S8。
精细的不平坦结构可以均具有微米(μm)级别的尺寸。精细的不平坦结构可以具有小于通过蚀刻S3形成的不平坦表面30的不平坦结构的级别的级别。
不平坦表面30可以形成有可溶解的胺和肼水合物中的至少一种以在其上形成精细的不平坦结构，可以利用具有在pH8和pH10之间的pH值的溶液处理不平坦表面30。处理温度可以在80℃和95℃之间，处理时间可以在30秒和300秒之间。
图7示出用于测量根据本公开的实施例的铝-树脂复合体的结合强度的测试的铝-树脂复合体。
图7中示出的测试的铝-树脂复合体2可以通过嵌件注射成型(insertinjectionmolding)来形成。可以制备经受根据第一实施例的铝处理、根据第二实施例的铝处理和根据第三实施例的铝处理中的任意一种的铝10。此后，可以通过嵌件注射成型将铝10与树脂20结合。铝10可以与树脂20在50mm2的面积上结合，尽管结合面积不限于50mm2。在完成测试的铝-树脂复合体2之后，结合强度测试设备(未示出)可以用来测量铝10和树脂20之间的结合强度(抗拉强度)。
描述至少一个实施例的实验示例。然而，实施例不限于描述的示例。
通过电子显微镜进行的观察使用高分辨率扫描电子显微镜(HR-SEM)型电子显微镜S-4800(日立)以在5kV和7kV之间的电压下观察。
通过形状测量设备进行的观察使用SV-3000(三丰)。
将万能试验机T0-102(TESTONE)用作结合强度测试设备。
金相显微镜BXiS(奥林巴斯)用来测量阳极化部分。
<实验示例1>(与铝合金Al6063的结合)
准备厚度为1.6mm的铝合金(Al6063)板并切割成均具有45mm×18mm的尺寸的矩形形状的多个铝合金片。然后，在测试槽中准备水，并将用于铝合金的脱脂剂(Al清洁膏(BURIM公司))和硝酸加入到水中，以在50℃下形成5％的溶液。将铝合金片浸在溶液中5分钟，然后充分地清洗。接连地，在另一个测试槽中在25℃下制备表面处理溶液，将铝合金片浸在表面处理溶液中1分钟，然后充分地清洗。然后，在另一个测试槽中在30℃下制备盐酸浓度为7％、六水合氯化铝浓度为45％的溶液，将铝合金片浸在溶液中2分钟，然后充分地清洗。接连地，在另一个测试槽中在25℃下制备浓度为15％的硝酸溶液，将铝合金片浸在硝酸溶液中1分钟，然后充分地清洗。然后，在室温下制备超声清洗浴，超声清洗3分钟，然后将铝合金片放入到加热至70℃的暖风干燥机中以干燥15分钟。此后，通过电子显微镜观察铝合金片的一个测试片。观察结果显示，具有大约10μm至50μm的直径的铝晶界在深度方向上比外围被蚀刻得更深，并且具有1μm至5μm的尺寸的立方体不规则地布置在整个表面上。图9的SEM图像示出了观察的结果。此后，将另一个测试片放在形状测量设备上，测量测试片的在JIS(JISB0601:2001)中指定的平均突起-凹陷间隔RSm和最大高度Rz。测得的RSm为0.1mm，测得的Rz为35μm。将经受表面处理的三十个铝合金片取出，通过140吨的卧式注射机(沙迪克(Sodick))注射树脂，由此获得图7的测试的铝-树脂复合体。此后，使用结合力测试设备以对测试的铝-树脂复合体执行拉伸断裂测试。为了执行拉伸断裂测试，结合力测试设备以10mm/min的速度延伸测试的铝-树脂复合体。当聚邻苯二甲酰胺(PPA)用作树脂时，测得55MPa的剪切破坏力。当聚苯硫醚(PPS)用作树脂时，测得40MPa的剪切破坏力。另外，当聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)用作树脂时，测得30MPa的剪切破坏力。
<实验示例2>(与铝合金Al7075的结合)
准备厚度为1.6mm的铝合金(Al7075-T6)板，并执行与以上实验示例1中描述的测试相同的测试。当通过电子显微镜观察测试片时，观察的结果显示，无法清楚地分辨铝晶界，并且分布着不规则的不平坦表面和不规则的孔。测得不规则分布的孔为0.5μm至10μm的各种尺寸。图10的SEM图像示出了观察的结果。此后，将另一个测试片放在形状测量设备上，并且测量测试片的RSm和Rz。测得的RSm为0.09mm，测得的Rz为12μm。将经受表面处理的十个铝合金片取出，通过140吨的卧式注射机(沙迪克)注射聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，由此获得图7的测试的铝-树脂复合体。此后，使用结合力测试设备以对测试的铝-树脂复合体执行拉伸断裂测试。为了执行拉伸断裂测试，结合力测试设备以10mm/min的速度延伸测试的铝-树脂复合体。此时，测得30MPa的非常强的平均剪切破坏力。
<实验示例3>(与铝合金Al7075_阳极化的结合)
准备厚度为1.6mm的铝合金(Al7075-T6)板，并执行除了干燥之外的与以上实验示例1中描述的测试相同的测试。另外，按照在20℃下将13V的恒定电压施加到浓度为20％的硫酸溶液的这样的方式来应用一般的阳极化，浸渍铝合金片2分钟、10分钟和30分钟。接连地，在室温下制备清洗浴，在清洗浴中清洗铝合金片。然后，将铝合金片放入到加热至70℃的暖风干燥机中以干燥15分钟。此后，通过电子显微镜观察浸渍不同时间的铝合金片的一个测试片。观察结果显示，自从10分钟的浸渍时间过去时，具有大约5nm至大约10nm的直径的孔形成在铝的表面上。随着阳极化时间增加，氧化物膜在表面上生长，通过蚀刻形成的立方体孔逐渐被生长的氧化物膜填充。图11A至图11D的SEM图像显示了观察的结果。作为比较示例，图11A示出经受根据第一实施例的铝处理的第二种铝(Al7075)。图11B示出当2分钟的浸渍时间过去时的铝。图11C示出当10分钟的浸渍时间过去时的铝，图11D示出当30分钟的浸渍时间过去时的铝。此后，通过光学显微镜观察测试片的部分(section)。观察的结果显示，形成了0.5μm至3μm的氧化物膜，随着浸渍时间增加，氧化物膜生长至填充立方体孔以使不平坦表面平坦。将经受表面处理的铝合金片取出，通过140吨的卧式注射机(沙迪克)注射聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，由此获得图7的测试的铝-树脂复合体。此后，使用结合力测试设备以对测试的铝-树脂复合体执行拉伸断裂测试。为了执行拉伸断裂测试，结合力测试设备以10mm/min的速度延伸测试的铝-树脂复合体。作为测试结果，测得与实验示例2相比增加了大约2MPa至3MPa的33MPa的结合力，并且结合力随着浸渍时间的增加而减小。在实验示例2中，形成由于蚀刻产生的具有反梯度形状的立方体孔，以由于锚固效应确保铝-树脂结合力，然而在实验示例3中，在实验示例2中形成的表面上形成铝氧化物膜以向表面提供凝胶型的粘着力，从而对结合力的增加做出贡献。因为形成的氧化物膜填充通过蚀刻形成的立方体孔以防止树脂渗入，所以可以预见结合力根据时间消逝而降低的现象。
<实验示例4>(与铝合金Al6063_形成精细的不平坦结构的结合)
准备厚度为1.6mm的铝合金(Al6063)板，并执行除了干燥之外的与以上实验示例1中描述的测试相同的测试。另外，将三乙胺(TEA)添加到存储有加热至90℃的蒸馏水的测试槽中以形成pH9的溶液。然后，将测试片浸在溶液中大约2分钟。接连地，在室温下制备清洗浴。在清洗浴中清洗测试片，然后将测试片放到加热至70℃的暖风干燥机中以干燥15分钟。此后，通过电子显微镜观察测试片的一个测试片。观察的结果显示，精细的突起形成在通过蚀刻形成的立方体孔的表面上。图12B的SEM图像示出了观察的结果。作为比较示例，图12A示出经受根据第一实施例的铝处理的第一种铝(Al6063)的不平坦表面。将经受表面处理的铝合金片取出，通过140吨的卧式注射机(沙迪克)注射聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，由此获得图7的测试的铝-树脂复合体。此后，使用结合力测试设备以对测试的铝-树脂复合体执行拉伸断裂测试。为了执行拉伸断裂测试，结合力测试设备以10mm/min的速度延伸测试的铝-树脂复合体。作为测试结果，测得与实验示例1相比增加了大约2MPa的32MPa的结合力。
根据如上所述的实施例中的至少一个，通过在铝上形成具有反梯度形状的不平坦表面，而不是使用粘结剂，能够增加铝和树脂之间的结合力。
根据实施例中的至少一个，通过使用注射成型方法以使树脂渗入铝的不平坦表面，能够增加铝和树脂之间的结合力，以改善铝-树脂复合体的生产率。
根据实施例中的至少一个，通过限制用于向铝的表面提供结合力(粘着强度)的表面处理化学试剂(诸如氟)的使用，能够使环境污染最小化。
根据实施例中的至少一个，通过调节具有反梯度形状的不平坦表面的形状和尺寸，能够改善树脂的渗透性，从而引起铝和树脂之间的物理结合力的改善。
虽然已经示出并描述本公开的一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，实施例的范围限定在权利要求及其等同物中。

Claims (15)

1.一种制造铝-树脂复合体的方法，所述方法包括以下步骤：
使用表面处理溶液去除形成在铝的表面上的氧化物膜，在铝的表面上形成抗氧化保护膜；
使用蚀刻溶液去除抗氧化保护膜，在铝的表面上形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面；以及
使树脂渗入不平坦表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，表面处理溶液包括包含碱性源和正金属离子的溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，碱性源的量在25g/L和500g/L之间。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，正金属离子的量在2g/L和50g/L之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，蚀刻溶液包括浓度为35g/L至150g/L的盐酸。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，树脂包括聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，不平坦表面具有不规则的反梯度形状。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括去除附着在不平坦表面上的异物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过去污工艺和超声清洗工艺中的至少一种工艺来去除附着在不平坦表面上的异物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过去污工艺使不平坦表面浸在浓度为300g/L至450g/L的硝酸中。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括使不平坦表面阳极化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用从硫酸溶液、磷酸溶液、草酸溶液和铬酸溶液中选择的至少一种溶液来使不平坦表面阳极化。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在不平坦表面上形成精细的不平坦结构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，不平坦表面包括可溶解的胺和肼水合物中的至少一种材料，以形成精细的不平坦结构，并利用具有在pH8和pH10之间的pH值的溶液处理不平坦表面。
15.一种铝-树脂复合体，包括：
铝，被化学蚀刻溶液蚀刻，以形成具有50μm至150μm的平均突起-凹陷间隔RSm和2μm至35μm的最大高度Rz的表面粗糙度的不平坦表面；以及
树脂，渗入不平坦表面以与铝结合。
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