CN105835276A - 金属和塑料复合体的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种金属和塑料复合体的制造方法，该金属和塑料复合体通过蚀刻金属构件的表面并在蚀刻表面上形成热塑性树脂而结合，该制造方法可以包括：形成在金属构件的暴露表面上印刷图案或字符的印刷层以及用于保护其上的印刷图案的保护层；去除油脂并进行清洁，以去除金属构件的背面的钝化氧化膜，以便与塑料部分耦合为一体；通过使用并蚀刻在pH 3至4.5范围内的氯化铁溶液对表面进行表面处理，从而在背面形成微小凹凸；去除在表面处理工艺中产生的污物；以及进行模塑，以用于使塑料部分和金属构件形成为一体。

Description

金属和塑料复合体的制造方法

技术领域

本发明涉及用金属和塑料材料一体形成的复合体的制造方法，并且更具体地，涉及这样一种复合体的制造方法，其中，将塑料材料物理地耦合并结合在铝基板上，并且在不排放环境污染物的情况下改善了耦合结构。

背景技术

通常，在诸如电子设备或家用电器或车辆的内部材料的外壳以及侧视镜的部件中，除了耐久性和耐腐蚀性之外，漂亮的外观是非常重要的，并且该部件由诸如铝或镁的金属材料和塑料的复合体形成。

在相关技术的金属和塑料的复合体中，通常，塑料材料通过粘合剂粘附至金属材料，但存在的问题在于，粘合层增加了厚度，并且粘合剂的粘附力根据使用环境减小，或者由于撞击，塑料材料可容易地与金属材料分离，并且其粘合界面被暴露，并且外观不好。

作为相关技术中的形成金属和塑料的复合体的另一方法，存在一种将金属材料插入到模具中并且注入塑料材料的插入注入法，但难以构造用于金属与塑料部分之间的较强耦合以便不暴露于外部的结构形状。

因此，需要一种在不需要使用粘合剂的情况下将金属和塑料构造为复合体的方法。

相关技术公开了一种铝和树脂一体式注塑成型产品的制造方法，其中，具有铝成形体和树脂模塑体，铝成形体由铝合金制成，并且由于形成在表面上的不均匀部分而具有多个凹形部分，通过在铝成形体的表面上注塑成型热塑性树脂一体地安装树脂模塑体，并且该树脂模塑体形成有通过将热塑性树脂插入到凹形部分中而凝固的树脂模塑体的插入部分，其中，铝成形体和树脂模塑体通过凹形部分和插入部分而彼此钩住。

此外，相关技术公开了一种通过以下步骤构造的防腐蚀复合体的制造方法：由铸造材料或中间材料成形镁合金部件；将成形的部件浸没在酸性水溶液中并进行化学蚀刻；通过将经化学蚀刻的部件浸没在包含高锰酸钾的水溶液中附设并形成将氧化锰作为主要成分的薄层；将形成薄层的部件插入到注塑模具中；注入选自以下的一种：将聚苯硫醚用作主要成分的树脂组合物、将聚对苯二甲酸丁二醇酯用作主要成分的树脂组合物、以及将芳香族聚酰胺树脂用作主要成分的树脂组合物；以及使镁合金部件和树脂组合物固定为一体，并且将固定为一体的复合体重新浸没在用于铝合金的化学处理液中并进行化学处理。

然而，在相关技术中的复合体的制造方法中，为了在金属表面上形成凹凸(unevenness，不平坦)，通过使用酸性水溶液进行蚀刻，并且在这种情况下，排放出酸性废水，从而引起环境污染问题，并且工作环境恶劣，而且废水处理需要很大的成本。

在本发明的背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明的整体背景的理解，并且不应被视为承认或任何形式地建议该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面针对提供一种金属和材料复合体的制造方法，该制造方法有所改进，以在不引起环境污染问题的情况下增大金属和塑料的物理耦合强度。

根据本发明的各个方面，一种金属和塑料复合体的制造方法，该金属和塑料复合体通过蚀刻金属构件的表面并在蚀刻表面上形成热塑性树脂而结合，该制造方法可以包括：形成在金属构件的暴露表面上印刷图案或字符的印刷层以及用于保护其上的印刷图案的保护层；去除油脂并进行清洁，以去除金属构件的背面的钝化氧化膜，以便与塑料部分耦合为一体；通过使用并蚀刻在pH 3至4.5范围内的氯化铁溶液对表面进行表面处理，从而在背面形成微小凹凸；去除在表面处理工艺中产生的污物；以及进行模塑，以用于使塑料部分和金属构件形成为一体。

在形成印刷层中，通过在金属构件的暴露表面上印刷图案并用涂敷物质涂敷图案可以形成保护层，以防止印刷在上表面上的图案散开并保护图案免受损坏。

在用于使塑料部分和金属构件形成为一体的模塑中，可以将模具保持在100±20℃。

可以将在用于使塑料部分和金属构件形成为一体的模塑中注入的树脂保持在熔化温度或以上而处于熔融状态中，以更深地渗透到金属构件的通过表面处理形成的凹凸中。

为了增大塑料材料和金属构件的耦合面积和耦合力，可以在去除油脂并进行清洁之前预先在金属构件的表面上形成微小槽沟、刮痕、或凹槽，并且在表面处理中，可以通过在表面上执行蚀刻在金属构件的表面上更深地形成更多的微小凹槽。

根据本发明的各个实施方式，使树脂熔融液渗透到通过表面处理形成的微小凹凸结构中，其中，用氯化铁腐蚀金属表面以稳固地物理耦合，并且在对整个表面进行表面处理之前印刷并涂敷图案，因此，可以防止在表面处理过程中对外观的损坏，保持金属的独特抛光和特性，并且具有高品质。此外，与在相关技术中使用盐酸或硫酸以及硝酸进行表面处理相比，通过可用作凝结剂的氯化铁执行表面处理，以防止环境污染的问题。

应当理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括一般的机动车，诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车的乘客车；包括各种船只和舰船的船舶；航天器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合动力车、氢动力车、和其他替代燃料车辆(例如，来源于除石油以外的资源的燃料)。如本文中所提及的，混合动力车是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车辆。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些其他特征和优点从结合在本文中的附图和以下的详细描述将变得显而易见或者将在附图和详细描述中更详细地阐述，并且这些附图和详细描述一起用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是示意性地示出了根据本发明的制造金属和塑料复合体的示例性方法的框图。

图2是通过图1的示例性方法制造的复合体的示意性截面图。

图3是根据本发明在铝表面处理之后形成为一体的塑料材料与铝耦合之处的截面的放大照片。

图4和图5是通过图1的示例性方法制造的固定至车辆侧视镜的表皮(scalp，表层)构件的正面照片和背面照片。

应理解的是，附图无需按比例绘制，而是呈现了说明本发明的基本原理的各种特征的一定程度上简化的图示。如本文中所公开的本发明的特定设计特征(包括例如特定的尺寸、方向、位置和形状)将部分地由特定的预期应用和使用环境决定。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方式，实施方式的实例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是将理解的是，本说明并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且还涵盖各种替代、修改、等同物及其他实施方式，它们可包含在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

在本发明的金属和塑料复合体的制造方法中，在车辆内部材料中，例如，将塑料材料布置在内表面上，并且将金属(例如，铝材料)布置在外部，以彼此耦合为一体，或者在侧视镜盖中，使内部铝材料的外侧与涂敷外表面的塑料材料形成为一体。

在图1和图2中，本发明的金属和塑料复合体的制造方法包括：形成在金属构件1的暴露表面上印刷图案或字符的印刷层2以及用于保护其上的印刷图案的保护层3(S1)；去除金属构件1的背面的油脂并进行清洁，以便与塑料部分耦合为一体(S2)；对背面的表面进行表面处理(S3)；去除氧化物，即，在表面处理工艺中产生的污物(S4)；以及进行模塑，以用于使塑料部分在金属构件1处形成为一体(S5)。

在步骤S1中，通过在暴露表面上丝印公司标志、公司名称、或其他图案并涂敷涂敷物质形成保护层3，以防止印刷在上表面上的图案散开并保护图案免受损坏。例如，可以通过特级玻璃涂层形成保护层，并且优选地该保护层具有耐腐蚀性和适当的硬度。因此，可以通过在以下描述的表面处理工艺之前进行涂敷来防止损坏印刷物质并保持金属的独特抛光和特性。

在步骤S2中，为了结合在后续工艺中形成的塑料材料4，腐蚀金属构件的内表面，并且将油脂去除和清洁处理执行为磨蚀的预处理。由于在金属表面上形成具有高耐腐蚀性的钝化氧化膜，所以腐蚀不能顺利地执行，并且通常，通过使用表面活性剂或氢化钠去除钝化氧化膜。

步骤S3是腐蚀去除油脂并进行清洁的金属构件的背面的表面的表面处理工艺，并且与通过盐酸、硫酸、硝酸溶液执行的一般的表面处理方法不同，根据本发明，使用氯化铁溶液，并且在这种情况下，氯化铁溶液具有pH 7或以下，优选地，pH 3至4.5。由于在酸度小于pH值的情况下蚀刻速度降低，因此该范围是优选的，以便获得适当的蚀刻速度。此外，由于蚀刻速度随着水溶液的温度升高而降低，所以温度可以保持在例如70℃或以下的温度。与在相关技术中仅将盐酸、硫酸、以及硝酸用作蚀刻剂相比，在本发明中，由于用在蚀刻工艺中的氯化铁溶液被收集并可再用作凝结剂，因此可以减小环境污染。图3是示出了根据本发明通过用氯化铁溶液对铝进行表面处理来形成微小凹凸结构的显微照片。

在表面处理工艺中，通过钢海绵、一般去污剂、或步骤S4中的酸性水溶液去除通过用氯化铁溶液对铝进行表面处理而产生的污物，并且可以通过用于比在后续工艺中与塑料的耦合更强的物理耦合的酸性水溶液去除。此外，为了防止额外的磨蚀，需要进行清洁。因此，在金属构件1上形成微小凹凸。

接下来，在步骤S5中，将蚀刻的金属构件放置于在预处理中形成的铝的金属构件1的模具中，以利用热塑性树脂或丙烯酸树脂进行插入注入，因此，使塑料材料渗透到形成在金属构件上的微小凹凸中，以与金属构件物理地耦合并结合为一体。在这种情况下，将模具保持在100±20℃，并且同时，将注入的树脂保持在熔化温度或以上并变为处于熔融状态中，以更深地渗透到金属构件的凹凸中。

因此，由于模具保持在高温下，模具中的金属构件膨胀，形成在表面上的微小凹凸扩大，塑料材料渗透到凹凸中并冷却，从而获得更刚性的耦合。

通过该工艺获得塑料材料与金属构件物理地耦合并结合为一体的部件或材料。

作为改进实例，为了增大塑料材料和金属构件的耦合力，预先在金属构件的表面上形成微小槽沟、刮痕、或凹槽，通过在表面上执行蚀刻在金属构件的表面上更深地形成更多的微小凹槽，因此，蚀刻表面增大。因此，可以增大塑料材料和金属构件的耦合面积和耦合力。

图4和图5是通过图1的方法制造的固定至车辆侧视镜上的表皮构件的正面照片和背面照片，并且由于在车辆侧视镜的外表面上整个执行车辆喷漆，所以难以检测分开的图案或设计。因此，如在图4和图5中示出的，当在侧视镜的外表面上检测到任何图案时，通过在外表面上印刷期望的图案并涂敷保护层来制备表皮构件，以附设在反射镜外壳上。在这种情况下，当通过使用诸如粘合剂或双面胶带的粘合方法将由塑料材料制成的诸如钩子11的耦合元件附设到表皮构件的金属体10的背面上时，粘合部分可能随着诸如温度和湿度的使用环境而分离，并且由于粘附力随着使用周期的流逝劣化而移去。因此，根据本发明的方法，通过对金属体10的背面进行表面处理、将钩子11结合至金属体以彼此连接在一条线上、并在金属体的外表面上印刷并涂敷期望的图案来制备表皮构件。

本发明可应用于制造用于车辆的内部材料或外部材料的金属和塑料复合体，以表现出增加的刚度和美感。

为了便于在所附权利要求中的解释和准确定义，术语“上部”或“下部”、“内部”或“外部”等用于参照图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方式的这些特征。

出于说明和描述的目的，给出了本发明的具体示例性实施方式的前文描述。该描述并非旨在为详尽的或者将本发明限制于所公开的准确形式，并且显然，鉴于以上教导，可做出许多修改和变化。选择并描述示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够做出并利用本发明的各个示例性实施方式及其各种替代和修改。旨在由所附权利要求及其等同物限定本发明的范围。

Claims (5)

1.一种金属和塑料复合体的制造方法，所述金属和塑料复合体通过蚀刻金属构件的表面并在蚀刻表面上形成热塑性树脂而结合，所述制造方法包括：

形成在金属构件的暴露表面上印刷图案或字符的印刷层以及用于保护上面的印刷图案的保护层；

去除油脂并进行清洁，以去除所述金属构件的背面的钝化氧化膜，以便与塑料部分耦合为一体；

通过使用并蚀刻在pH 3至4.5范围内的氯化铁溶液对表面进行表面处理，从而在所述背面形成微小凹凸；

去除在表面处理工艺中产生的污物；以及

进行模塑，以用于使所述塑料部分和所述金属构件形成为一体。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在形成所述印刷层中，通过在所述金属构件的所述暴露表面上印刷图案并用涂敷物质涂敷所述图案形成所述保护层，以防止印刷在上表面上的所述图案散开并保护所述图案免受损坏。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在用于使所述塑料部分和所述金属构件形成为一体的模塑中，将模具保持在100±20℃。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，将在用于使所述塑料部分和所述金属构件形成为一体的模塑中注入的所述树脂保持在熔化温度或以上而处于熔融状态中，以更深地渗透到所述金属构件的通过表面处理形成的凹凸中。

5.根据权利要求3所述的制造方法，其中，为了增大所述塑料部分和所述金属构件的耦合面积和耦合力，在去除油脂并进行清洁之前预先在所述金属构件的所述表面上形成微小槽沟、刮痕、或凹槽，并且在表面处理中，通过在所述表面上执行蚀刻在所述金属构件的所述表面上更深地形成更多的微小凹槽。