CN106064446A - 将不锈钢嵌件注塑成型的方法及不锈钢嵌件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将不锈钢嵌件注塑成型的方法及不锈钢嵌件。注塑用到的塑胶为PPS、PBT或PA，所述方法包含步骤：将不锈钢嵌件进行腐蚀处理，即将不锈钢嵌件在浓度为20‑40％的腐蚀溶液中浸泡，浸泡温度为20‑60摄氏度，浸泡时间为60－600秒；腐蚀溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸钠中的一种或几种；将不锈钢嵌件浸泡在浓度为5％－20％的粘连处理溶液中粘连处理，处理温度为20‑70℃，处理时间为5－20分钟；粘连处理溶液为酸性或碱性溶液。根据上述方法形成的不锈钢嵌件，在不锈钢嵌件的表面形成的微观表面结构为层状熔岩形态，同时在不锈钢嵌件表面分散有直径为10‑100nm的纳米孔洞。本发明可有效简化不锈钢与塑胶的结合结构、降低成本、提高结合强度，注塑品兼具良好的防水性。

Description

将不锈钢嵌件注塑成型的方法及不锈钢嵌件

技术领域

本发明主要涉及一种将嵌件注塑成型的方法及该嵌件，尤其涉及一种将不锈钢嵌件注塑成型的方法及不锈钢嵌件。

背景技术

在手持电子设备领域，整个市场都在追求大而薄的外观，这对电子设备的机构件提出了更高的要求，尤其是手机及表壳的机构件，市场都在尽量减薄产品的厚度，且依然希望能获得很好的结构强度。

在嵌件成型技术中，尤其嵌件成型技术在电子手持设备壳体或内构件的制作应用领域，目前越来越多的采用金属作为注塑嵌件。先将金属放置入模具中，再使用注塑机在模具中注入塑胶使其与金属嵌件形成一个整体，这便是金属塑胶的注塑成型技术。该技术使得金属与塑胶通过平面或者曲面结构直接粘合在一起，而可省略传统的卡口结构、螺栓结构或者铆接结构等方式的结合设计。

目前市场上已经有些比较成熟的注塑成型技术，但是金属的运用上基本都是有关变形铝合金，而对于不锈钢金属还没有一个成熟的技术及运用。要使不锈钢金属与塑胶结合，一般仍采用原始的方法，即采用胶水粘合的方式使不锈钢与塑胶结合，但该方法的结合强度及防水性无法满足现在手持设备的标准要求。

现有技术中，如日本大成发明的的NMT处理技术，能够有效地使铝合金和PPS胶料或PBT胶料结合，但若与不锈钢的注塑结合一般只能获得小于20Mpa的结合力，且结合不稳定。

具体来讲，NMT(Nano Molding Technology)是纳米注塑成型技术，是金属与塑胶以纳米技术结合的工法，即先将金属表面经过纳米化处理后，塑胶直接射出成型在金属表面，让金属与塑胶可以一体成形，不但能够兼顾金属外观质感，也可以简化产品机构件设计，让产品更轻、薄、短、小，且较CNC(数控技术)工法更具成本效益。

比如对铝合金进行NMT处理时，先把铝合金表面清洁后，再进行脱脂、碱蚀、酸液中和，再使用T处理液把铝合金表面浸泡出粗糙凹面，凹面直径为20-30nm，进一步把铝合金冲洗干净并干燥后与塑胶注塑成型，使得塑胶粒进入凹面，使得铝合金与塑胶结合牢固。当然在处理液浸泡铝合金前也可使铝合金进行电解阳极氧化处理。

其他相关技术如市场上出现的C处理，是关于铝合金与树脂结合的技术，也是能够有效地使变形铝合金和PPS胶料结合，但是没有涉及有关不锈钢的信息。

综上所述，现有类似的技术是针对铝合金与塑胶的结合，还没有成熟的技术运用于不锈钢。因此，有待开发一种有效的将不锈钢金属嵌件注塑成型的方法，并获得该方法中所形成的不锈钢嵌件。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种将不锈钢嵌件注塑成型的方法及不锈钢嵌件，该方法使得不锈钢金属与塑胶的结合力更高，同时使得不锈钢金属注塑产品获得好的防水性。

本发明提出一种将不锈钢嵌件注塑成型的方法，所述方法注塑用到的塑胶为PPS、PBT或PA，所述方法包含了步骤：

将不锈钢嵌件进行腐蚀处理，即将所述不锈钢嵌件在浓度为20-40％的腐蚀溶液中浸泡，浸泡温度为20-60摄氏度，浸泡时间为60－600秒；所述腐蚀溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸钠中的一种或几种；

将所述不锈钢嵌件浸泡在浓度为5％－20％的粘连处理溶液中粘连处理，粘连处理温度为20-70℃，粘连处理时间为5－20分钟；所述粘连处理溶液为酸性或碱性溶液。

上述方法中，所述腐蚀溶液的PH值为8-11，腐蚀处理时在所述腐蚀溶液中重复浸泡1-3次。

上述方法中，所述粘连处理溶液包括氢氟酸、氟化氢氨、氟化氨中的一种或几种，或所述粘连处理溶液包括氯化盐、磷酸盐中的一种或几种。

进一步地，在所述粘连处理步骤后还包括步骤：将经过粘连处理的所述不锈钢嵌件进行注塑，即将所述不锈钢嵌件与塑胶通过曲面或直面注塑结合，注塑温度为140-170℃；所述不锈钢嵌件为注塑品的金属嵌件。

进一步地，在所述腐蚀处理之前还包括步骤：将所述不锈钢嵌件浸泡于电解溶液中进行电解。

进一步地，在将所述不锈钢嵌件电解后、腐蚀处理前还可包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行活化处理。

进一步地，在将所述不锈钢嵌件电解前还包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行喷砂处理。

进一步地，在所述喷砂处理前，或在所述喷砂处理后而在所述电解前还可包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行表面清洁。

本发明根据上述方法形成的不锈钢嵌件，在所述不锈钢嵌件的表面形成的微观表面结构为层状熔岩形态，同时在所述不锈钢嵌件表面分散有直径为10-100nm的纳米孔洞。

本发明的技术方案，提出了一种有效地解决不锈钢金属嵌件与塑胶注塑成型效果较差问题的方法，及由该方法形成的不锈钢嵌件。通过本发明的技术方案，可以有效简化不锈钢金属与塑胶的结合结构、降低成本、提高结合强度和生产率，且形成的注塑品具有良好的防水性；同时因为结合结构的简化，也可有效避免注塑过程中的注塑不满现象，非常适合目前电子产品追求大、薄的工艺需求。

附图说明

图1为本发明技术方案不锈钢嵌件与塑胶结合的结构示意图主视图；

图2为本发明技术方案不锈钢嵌件与塑胶结合的结构示意图左视图；

图3是本发明技术方案不锈钢嵌件表面微观层状熔岩形态及孔洞结构图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

需要说明的是，本发明中的工艺方法适合各类不锈钢型号。因不同型号的不锈钢主要成分为铁、铬、镍等，含有的其他不同成分对本发明的工艺处理效果影响极其有限，因而本发明对各种不锈钢的处理方法都一样。下面实施例中仅以304不锈钢为例进行说明。

本发明提供一种将不锈钢金属嵌件注塑成型的方法，包括：1.对具备预定形状的所述不锈钢嵌件进行前处理，以使所述不锈钢嵌件的表面清洁；2.将经过表面清洁的不锈钢嵌件进行喷细砂处理，以除去不锈钢表面氧化层，同时可增加不锈钢表面的粗糙感，以便于后续注塑；3.将经过喷砂后的不锈钢嵌件置于除油溶液中，除油可以是电化学除油也可以是化学除油方式，以使不锈钢嵌件的表面进一步清洁；4.将经过表面清洁后的不锈钢嵌件通过电解腐蚀，进一步去除表面氧化层，并获得初步表面不规则微观台阶结构；5.将经过电解腐蚀的所述不锈钢嵌件进行活化处理，以清除所述不锈钢嵌件的表面残留杂质成分并获得清晰的微观台阶结构；6.用腐蚀溶液对所述不锈钢嵌件进行腐蚀处理，使得不锈钢嵌件表面的微观组织为层状熔岩形态，同时可以获得直径为10-100nm的分散型纳米孔洞形态；7.用粘连处理溶液对所述不锈钢嵌件进行粘连处理，粘连处理的作用是使形成的不锈钢嵌件表面的纳米孔吸附一层含氟或氨或胺类物质，其与嵌入的塑胶进一步粘连，提高嵌入结合力；8.将经过所述粘连处理的不锈钢嵌件进行注塑，使所述不锈钢金属与塑胶通过曲面或直面结构高温注塑结合。不锈钢嵌件与塑胶结合的示例图如图1和图2所示，其中件1是不锈钢嵌件，件2是塑胶。

上述方法中提到的腐蚀处理，是指将所述不锈钢嵌件在浓度为20-40％的腐蚀溶液中重复浸泡1-3次，浸泡温度为20-60摄氏度，浸泡时间为60－600秒；所述腐蚀溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸钠中的一种或几种，该腐蚀溶液的PH值为8-11。

上述方法中提到的粘连处理，是指将所述不锈钢嵌件浸泡在浓度为5％－20％的粘连处理溶液中粘连处理，粘连处理温度为20-70℃，粘连处理时间为5－20分钟；所述粘连处理溶液为酸性或碱性溶液，可包括氢氟酸、氟化氢氨、氟化氨中的一种或几种，或所述粘连处理溶液包括氯化盐、磷酸盐中的一种或几种。

不锈钢金属材料表面形成上述层状熔岩形态及具有纳米级小孔后，将金属材料放入模具内进行注塑成形，使得塑胶进入小孔中及攀附在层状熔岩结构上固化，达到强固接合的目的。不锈钢嵌件表面的微观形态如图3所示。

经过上述方法注塑形成的注塑品，不锈钢金属可以跟特定塑胶达到20-40MPa的结合力。特定塑胶包括PPS(全称为聚亚苯基硫醚，英文名称为Polyphenylenesulfide,简称PPS)、PBT(饱和聚酯对苯二甲酸丁酯Polybutylece Terephthalate)、PA(尼龙，聚酰胺Polyamide PA)等，塑胶能顺利进入金属嵌件表面的多层微观台阶及纳米孔中并牢牢抓紧，能达到超强的结合力。

下面结合具体实施例及试验数据来说明本发明的技术方案。

需要说明的是，以下实施例中工艺条件的取值均是示例性的，其取值的范围均在说明书技术方案中给出。

第一实施例

将特定结构的不锈钢产品(材质为304)，进行除油清洁，采用市场上常用的除油剂，如溥博化工有限公司的热脱脂HY-201，除油为温度40-65摄氏度(此次选择55摄氏度左右)，在除油剂中浸泡1到5分钟(此次选择3分钟左右)；

对不锈钢产品喷砂处理，选择180#陶瓷砂，在2.0kgf的压力下，以10赫兹的速度进行喷砂，使得不锈钢产品获得粗糙面；

将喷砂好的产品进行与PBT塑胶注塑，注塑模具温度为140-170℃(此处选择150℃左右)，注塑过程中发现不锈钢金属直接掉落，无法与塑胶有效结合。

第二实施例

将特定结构的不锈钢产品(材质为304)，进行同第一实施例的喷砂处理后，再进行进一步脱脂除油，除油工艺同第一实施例中的脱脂参数，使产品表面保持清洁；

将不锈钢产品放入浓度为8-30％的电解液中(电解液为酸性或碱性以及活性剂，缓蚀剂组成)电解，电压为1-13V(此处选择10V左右)，时间为5-60分钟(此处选择30分钟左右)；

烘干后的产品用PBT塑胶进行注塑，注塑模具温度为140-170℃(此处选择150℃左右)，注塑后对不锈钢产品于150℃左右、为时一个小时的退火处理；

不锈钢注塑产品经4小时冷却后，用设定好的测试方法测试拉拔力，注塑品中金属和塑胶的结合力值在10-18MPa之间，结合力非常不稳定。

第三实施例

将特定结构的不锈钢产品(材质为304)，进行与第二实施例相同的处理后(烘干前)经过活化处理，去除电解产生的表面黑色或灰色挂灰；活化剂采用溥博化工有限公司的HY-202(属于有机酸系列)，活化温度为20-50摄氏度(此处选择20摄氏度左右)，活化时间为1-10分钟(此处选择3分钟左右)，确保不锈钢产品表面没有灰迹为准，活化时也可以配置超声波则效果更好；

之后进行腐蚀处理，条件为：在浓度为20-40％中的腐蚀溶液中，温度20-60摄氏度的条件下浸泡60－600秒；腐蚀溶液是指包括氯化氨，氟化氨，碳酸钠其中一种或几种的混合物，腐蚀溶液PH值：8-11，腐蚀处理一般需要进行1-3次重复操作；此次条件选浓度为30％，温度为45℃左右，时间450秒；

将不锈钢产品烘干后用PBT塑胶进行注塑，注塑模具温度为140-170℃(此处选择155℃左右)，注塑后对不锈钢产品于150℃左右、为时一个小时的退火处理；

不锈钢注塑产品经4小时冷却后，用与第二实施例同样设定好的的测试方法测试拉拔力，注塑品中金属和塑胶的结合力值为15-20MPa。

第四实施例

将特定结构的不锈钢产品(材质为304)，进行与第三实施例相同的处理后(注塑前)，浸泡在浓度为5％－20％的酸性或碱性溶液环境中进行粘连处理，温度为20-70℃，时间为5－20分钟；粘连处理溶液主要包括氢氟酸，氟化氢氨，氟化氨中的一种或几种，或所述粘连处理溶液包括氯化盐、磷酸盐中的一种或两种。此次条件为：15％的粘连处理溶液浓度，温度为55℃左右，时间为10分钟。

将不锈钢产品烘干后用PBT塑胶进行注塑，注塑模具温度为140-170℃(此处选择150℃左右)，注塑后对不锈钢产品于150℃左右、为时一个小时的退火处理。

不锈钢注塑产品经4小时冷却后，用与第二实施例同样设定好的的测试方法测试拉拔力，得到注塑品中金属和塑胶的结合力值为26-32MPa。

第五实施例

试验方法同第四实施例，只是注塑塑胶由PBT换成PPS，经过注塑后产品经4小时冷却后，采用同上述实施例相同的方法进行拉拔力测试，得到的注塑品中金属和塑胶的结合力值为30-40MPa。

第六实施例

将特定结构的不锈钢产品(材质为304)，进行与第二实施例相同的处理后(烘干前)经过活化处理，去除电解产生的表面黑色或灰色挂灰；活化剂采用溥博化工有限公司的HY-202(属于有机酸系列)，活化温度为20-50摄氏度(此处选择35摄氏度左右)，活化时间为1-10分钟(此处选择1分钟左右)，确保不锈钢产品表面没有灰迹为准，活化时也可以配置超声波则效果更好。

之后进行腐蚀处理，条件为：在浓度为20-40％中的腐蚀溶液中，温度20-60摄氏度的条件下浸泡60－600秒；腐蚀溶液是指包括氯化氨，氟化氨，碳酸钠其中一种或几种的混合物，腐蚀溶液PH值：8-11，腐蚀处理一般需要进行1-3次重复操作；此次条件选浓度为20％，温度为20℃左右，时间60秒。

将不锈钢产品浸泡在浓度为5％－20％的酸性或碱性溶液环境中进行粘连处理，温度为20-70℃，时间为5－20分钟；粘连处理溶液主要包括氢氟酸，氟化氢氨，氟化氨中的一种或几种，或所述粘连处理溶液包括氯化盐、磷酸盐中的一种或两种。此次条件为：5％的粘连处理溶液浓度，温度为20℃左右，时间为5分钟。

将不锈钢产品烘干后用PBT塑胶进行注塑，注塑模具温度为140-170℃(此处选择140℃左右)，注塑后对不锈钢产品于140℃左右、为时一个小时的退火处理。

不锈钢注塑产品经4小时冷却后，用与第二实施例同样设定好的的测试方法测试拉拔力，得到注塑品中金属和塑胶的结合力值为24-28MPa。

第七实施例

将特定结构的不锈钢产品(材质为304)，进行与第二实施例相同的处理后(烘干前)经过活化处理，去除电解产生的表面黑色或灰色挂灰；活化剂采用溥博化工有限公司的HY-202(属于有机酸系列)，活化温度为20-50摄氏度(此处选择50摄氏度左右)，活化时间为1-10分钟(此处选择10分钟左右)，确保不锈钢产品表面没有灰迹为准，活化时也可以配置超声波则效果更好。

之后进行腐蚀处理，条件为：在浓度为20-40％中的腐蚀溶液中，温度20-60摄氏度的条件下浸泡60－600秒；腐蚀溶液是指包括氯化氨，氟化氨，碳酸钠其中一种或几种的混合物，腐蚀溶液PH值：8-11，腐蚀处理一般需要进行1-3次重复操作；此次条件选浓度为40％，温度为60℃左右，时间600秒。

将不锈钢产品浸泡在浓度为5％－20％的酸性或碱性溶液环境中进行粘连处理，温度为20-70℃，时间为5－20分钟；粘连处理溶液主要包括氢氟酸，氟化氢氨，氟化氨中的一种或几种，或所述粘连处理溶液包括氯化盐、磷酸盐中的一种或两种。此次条件为：20％的粘连处理溶液浓度，温度为70℃左右，时间为20分钟。

将不锈钢产品烘干后用PBT塑胶进行注塑，注塑模具温度为140-170℃(此处选择170℃左右)，注塑后对不锈钢产品于170℃左右、为时一个小时的退火处理。

不锈钢注塑产品经4小时冷却后，用与第二实施例同样设定好的的测试方法测试拉拔力，得到注塑品中金属和塑胶的结合力值为28-32MPa。

从以上实例可以看出：采用第四、六、七实施例中的不锈钢金属嵌件的注塑方法比采用第一实施例、第二实施例、第三实施例中的方法形成的注塑品中的结合力稳定，并获得的结合力更高，数值最佳，也就是采用本发明技术方案的方法可获得结合力更好的注塑品，结合力好后金属与塑胶不易脱落因而注塑品整体更严密，其防水性也更好。

从第五实施例与第四实施例相比，不锈钢金属与PPS的结合力要比与PBT的结合力更好。

总之，根据本发明的技术方案所获得的不锈钢金属与塑胶的结合力较目前市场上其他方式获得的结合力结合效果要更稳定、力值更高。

本发明技术方案提出的不锈钢金属嵌件注塑成型的方法及金属嵌件，使得经过本工艺处理后的注塑产品可以省却依靠传统CNC加工形成的倒扣结构，简化了工艺，大大降低了生产成本；同时对不锈钢的特殊处理使得不锈钢金属嵌件表面形成了特定的形态，增强了不锈钢金属与塑胶间的结合力；经过本工艺处理后的产品可以实现不锈钢金属与塑胶的无缝结合，可以满足进入液体中不会被渗透的需求，保证了注塑产品用于移动设备或穿戴式设备的防水功能。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种将不锈钢嵌件注塑成型的方法，所述方法注塑用到的塑胶为PPS、PBT或PA，所述方法包含了步骤：

将不锈钢嵌件进行腐蚀处理，即将所述不锈钢嵌件在浓度为20-40％的腐蚀溶液中浸泡，浸泡温度为20-60摄氏度，浸泡时间为60－600秒；所述腐蚀溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸钠中的一种或几种；

将所述不锈钢嵌件浸泡在浓度为5％－20％的粘连处理溶液中粘连处理，粘连处理温度为20-70℃，粘连处理时间为5－20分钟；所述粘连处理溶液为酸性或碱性溶液。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀溶液的PH值为8-11，腐蚀处理时在所述腐蚀溶液中重复浸泡1-3次。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘连处理溶液包括氢氟酸、氟化氢氨、氟化氨中的一种或几种，或所述粘连处理溶液包括氯化盐、磷酸盐中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述粘连处理步骤后还包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行注塑，即将所述不锈钢嵌件与塑胶通过曲面或直面注塑结合，注塑温度为140-170℃。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述腐蚀处理之前还包括步骤：将所述不锈钢嵌件浸泡于电解溶液中进行电解。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在将所述不锈钢嵌件电解后、腐蚀处理前还包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行活化处理。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在将所述不锈钢嵌件电解前还包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行喷砂处理。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述喷砂处理前，或在所述喷砂处理后而在所述电解前还包括步骤：将所述不锈钢嵌件进行表面清洁。

9.一种不锈钢嵌件，其特征在于，在所述不锈钢嵌件的表面形成的微观表面结构为层状熔岩形态，同时在所述不锈钢嵌件表面分散有直径为10-100nm的纳米孔洞。