CN106584761A - 一种纳米注塑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米注塑方法。该纳米注塑方法包括：对铝或者铝合金的表面进行碱蚀，以粗化表面；将铝或者铝合金放入磷酸溶液中，进行阳极氧化，在铝或者铝合金的表面生成氧化膜，在所述氧化膜中形成纳米级的小孔；将塑料注塑到铝或者铝合金的表面形成复合产品。本发明提供的纳米注塑方法，在磷酸溶液中，对铝或者铝合金的粗化表面进行阳极氧化，以生成氧化膜，在生成的氧化膜中含有纳米级的小孔，纳米级的小孔在铝或者铝合金的表面均匀且密集分布，铝或者铝合金与塑料注塑结合后的结合力大，具有高抗拉强度。

Description

一种纳米注塑方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体地，本发明涉及一种纳米注塑方法。
背景技术
铝或者铝合金与塑料构成的复合产品广泛的应用于手机等消费电子相关领域。传统中，这类复合材料由粘接剂粘接的方法制作。但是由于铝或者铝合金与塑料的物性差别很大，由粘结法制备所得到的复合产品中的铝或者铝合金与塑料的结合强度低。而且大部分粘接剂具有毒性，严重危害用户的身体健康。
因此，为了进一步提高铝或者铝合金与塑料的结合强度，业内普遍采用纳米注塑一体成型技术。但是，由于纳米处理后的铝或者铝合金受表面孔大小形貌的影响，现有复合产品的坚固性较差、抗拉强度较小。这是由于：现有铝或者铝合金的表面一般采用在硫酸溶液中电解生成氧化膜，在氧化膜中形成纳米孔。此种方法形成的纳米孔分布不均匀且分散，因而影响了复合成型的坚固性、抗拉强度。
因此，有必要对现有纳米注塑方法继续进行改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种纳米注塑方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种纳米注塑方法。该纳米注塑方法包括：对铝或者铝合金的表面进行碱蚀，以粗化表面；将铝或者铝合金放入磷酸溶液中，进行阳极氧化，在铝或者铝合金的表面生成氧化膜，在所述氧化膜中形成纳米级的小孔；将塑料注塑到铝或者铝合金的表面形成复合产品。
可选的，所述氧化膜是在磷酸浓度为160-220g/L，温度为16-20摄氏度的磷酸溶液中，在24-40V电压下氧化12-25分钟所生成。
可选的，所述氧化膜的厚度为0.5-3微米，所述小孔的孔径为15-85纳米。
可选的，在磷酸溶液中进行阳极氧化之后，对所述小孔进行清洁、修整和附着粘接剂处理，所述附着粘接剂处理在PH值为8.5-11.5的常温附着粘接药水中进行3-6分钟处理，所述附着粘接药水包括无机盐、缓蚀剂、渗透剂。
可选的，所述碱蚀粗化表面是在碱浓度为60-100g/L,温度为50-60摄氏度的碱蚀液中进行，碱蚀时间为90-120秒。
可选的，在碱蚀粗化表面之后，在中和剂浓度为150-250g/L，温度为室温的中和溶液中，进行60-120秒的中和反应，以去除铝或者铝合金表面的氧化黑膜。
可选的，在碱蚀粗化表面之前，在脱脂剂浓度为40-60g/L，温度为55-65摄氏度的脱脂溶液中，对铝或者铝合金表面进行2-7分钟的脱脂处理。
可选的，在每一次对铝或者铝合金进行溶液处理之后，对铝或者铝合金的表面进行纯水清洗处理，在磷酸溶液中进行阳极氧化之后，至少进行一道超声波纯水清洗处理。
可选的，所述塑料为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚或者聚酰胺中的一种或者多种，在所述塑料中添加15-50％的玻璃纤维。
可选的，在模内温度高于140摄氏度的热流道模具中将塑料注塑到铝或者铝合金的表面，且至少保压两秒。
本发明的发明人发现，现有技术中，一般采用在硫酸溶液中电解以在金属或者金属表面生成氧化膜，在氧化膜中形成纳米孔。此种方法形成的纳米孔孔径较小，且分布不均匀且分散。在将塑料注塑得到具有纳米孔的金属或者金属表面之后，其结合力和抗拉强度较小。而本发明的发明人进一步发现，如果能够在铝或者铝合金表面上形成均匀分布、密集的纳米孔，其与塑料注塑结合后的结合力将会大大增强。本发明提供的纳米注塑方法，在磷酸溶液中，对铝或者铝合金的粗化表面进行阳极氧化，以生成氧化膜，在生成的氧化膜中含有纳米级的小孔，纳米级的小孔在铝或者铝合金的表面均匀且密集分布，铝或者铝合金与塑料注塑结合后的结合力大，具有高抗拉强度。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例中提供的一种纳米注塑方法的示意图；
图2是本发明实施例中提供的铝或者铝合金上表面上的纳米级小孔分布图；
图3是本发明实施例中提供的铝或者铝合金上表面上的一种纳米级小孔分布图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种纳米注塑方法，该纳米注塑方法通过将经过碱蚀后的铝或者铝合金放入磷酸溶液中进行阳极氧化处理，以生成氧化膜，在生成的氧化膜中含有纳米级的小孔。此种纳米注塑方法获得的纳米级小孔在铝或者铝合金的表面均匀且密集分布，铝或者铝合金与塑料注塑结合后的结合力大，具有高抗拉强度。
如图1所示，所述纳米注塑方法包括：
在铝或者铝合金的表面进行碱蚀，以粗化表面。具体实施过程中，在对铝或者铝合金的表面进行碱蚀处理后，在其表面上能够形成密集且均匀分布的微米级的大孔。而且，此种处理还能够消除铝或者铝合金表面的轻微缺陷，清除油污。如此，以在形成的微米级大孔的基础上继续进行后续处理。在碱蚀后，可对铝或者铝合金的表面进行至少两道纯水清洗，以清理表面的残液。
优选地，所述碱蚀处理是在碱浓度为60-100g/L,温度为50-60摄氏度的碱蚀液中进行，碱蚀时间为90-120秒。例如，所述碱蚀液中的碱主要成分可以包括烧碱、多种有机络合添加剂。如此，能够更为有效地粗化铝或者铝合金的表面，在其表面上形成密集且均匀的微米级大孔。
在碱蚀形成粗化表面之后，利用磷酸溶液对铝或者铝合金上的粗化表面进行阳极氧化以生成氧化膜。在所述氧化膜中能够形成均匀且密集分布的纳米级小孔。如此，在碱蚀处理的基础上，再在磷酸溶液中进行阳极氧化处理，以在粗化表面上形成氧化膜。由于粗化表面的大孔特性，在所述氧化膜上能够形成均匀且密集分布的纳米级小孔。如图2、图3所示，经过试验验证：经过该种处理步骤之后，在所述铝或者铝合金表面上形成的纳米级小孔密集且均匀。如此，在将塑料注塑到铝或者铝合金的表面后，铝或者铝合金通过均匀且密集的纳米级小孔与塑料牢固结合。
可选的，在磷酸溶液中对铝或者铝合金表面进行阳极氧化之后，进行至少三道纯水清洗，其中有至少有一道超声波纯水清洗处理。以有效清理铝或者铝合金表面的残液。
优选地，所述磷酸溶液中的磷酸浓度为160-220g/L。阳极氧化时，所述磷酸溶液的温度控制在16-20摄氏度，电压控制在24-40V，氧化时间控制在12-25分钟。需要说明的是，在具体实施过程中，根据预先设定的纳米级小孔的尺寸，在该范围内确定阳极氧化时的具体反应数值。
进一步地，对铝或者铝合金进行阳极氧化后形成的氧化膜的厚度为0.5-3微米。所述氧化膜覆盖在铝或者铝合金的粗化表面上，以形成纳米级的小孔。所述纳米级小孔的孔径为15-85纳米。如此，铝或者铝合金与塑料之间的结合力很大，抗拉强度很高。
在对铝或者铝合金进行阳极氧化形成纳米级小孔之后，将塑料注塑到铝或者铝合金的表面。由于在铝或者铝合金的表面形成有纳米级的小孔，铝或者铝合金与塑料能够结合在一起形成复合产品。
可选的，所述塑料为流动性较好的聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚或者聚酰胺中的一种或者多种。在所述塑料中添加15-50％的玻璃纤维。如此，增加了塑料的刚性，降低塑料与铝或者铝合金受热之后线形膨胀系数的差异。
在本发明一种注塑实施方式中，在热流道模具中，将塑料注塑到铝或者铝合金的表面。在其结合后至少保压两秒，之后脱模冷却，以形成复合产品。所述热流道模具内的温度高于140摄氏度。
需要说明的是，本发明提供的纳米注塑方法至少包括上述几个步骤，本发明中的纳米注塑方法步骤并不唯一，在上述几个步骤之间也可以进行其他处理步骤，以使获得的复合产品具有更强的结合力。
优选地，在碱蚀粗化表面之前，在脱脂剂浓度为40-60g/L，温度为55-65摄氏度的脱脂溶液中，对铝或者铝合金表面进行2-7分钟的脱脂处理。所述脱脂剂具有皂化和乳化作用，以去除铝或者铝合金表面的油污等杂质。例如，所述脱脂剂可以包括无机酸、氧化剂、高价金属离子及表面活性剂等成分的酸性脱脂剂。
优选地，在碱蚀粗化铝或者铝合金的表面之后，在中和剂浓度为150-250g/L，温度为室温的中和溶液中，进行60-120秒的中和反应。如此，经过中和去除了碱蚀后铝或者铝合金表面的氧化黑膜。例如，所述中和剂可以为硝酸、醋等。
优选地，在磷酸溶液中进行阳极氧化形成纳米级小孔之后，对所述纳米级小孔进行清洁、修整和附着粘接剂处理。其中，所述附着粘接处理可以是在PH值为8.5-11.5的附着粘接药水中进行3-6分钟，所述附着粘接药水可以包括无机盐、缓蚀剂、渗透剂及其他。如此，能够获得清洁、齐整的纳米级小孔，且附着粘接剂处理能够增强纳米级小孔与铝或者铝合金的结合力。
此外，在每一次将铝或者铝合金放入处理液中进行处理之后，均对铝或者铝合金的表面进行纯水清洗处理。如此，避免在下一次的处理中，在铝或者铝合金的表面还残留有上一次的处理残液。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种纳米注塑方法，其特征在于，包括：
对铝或者铝合金的表面进行碱蚀，以粗化表面；
将铝或者铝合金放入磷酸溶液中，进行阳极氧化，在铝或者铝合金的表面生成氧化膜，在所述氧化膜中形成纳米级的小孔；
将塑料注塑到铝或者铝合金的表面形成复合产品。
2.根据权利要求1所述的纳米注塑方法，其特征在于，所述氧化膜是在磷酸浓度为160-220g/L，温度为16-20摄氏度的磷酸溶液中，在24-40V电压下氧化12-25分钟所生成。
3.根据权利要求2所述的纳米注塑方法，其特征在于，所述氧化膜的厚度为0.5-3微米，所述小孔的孔径为15-85纳米。
4.根据权利要求2所述的纳米注塑方法，其特征在于，在磷酸溶液中进行阳极氧化之后，对所述小孔进行清洁、修整和附着粘接剂处理，所述附着粘接剂处理在PH值为8.5-11.5的常温附着粘接药水中进行3-6分钟，所述附着粘接药水包括无机盐、缓蚀剂、渗透剂。
5.根据权利要求1所述的纳米注塑方法，其特征在于，所述碱蚀粗化表面是在碱浓度为60-100g/L,温度为50-60摄氏度的碱蚀液中进行，碱蚀时间为90-120秒。
6.根据权利要求5所述的纳米注塑方法，其特征在于，在碱蚀粗化表面之后，在中和剂浓度为150-250g/L，温度为室温的中和溶液中，进行60-120秒的中和反应，以去除铝或者铝合金表面的氧化黑膜。
7.根据权利要求1所述的纳米注塑方法，其特征在于，在碱蚀粗化表面之前，在脱脂剂浓度为40-60g/L，温度为55-65摄氏度的脱脂溶液中，对铝或者铝合金表面进行2-7分钟的脱脂处理。
8.根据权利要求1-7任意之一所述的纳米注塑方法，其特征在于，在每一次对铝或者铝合金进行溶液处理之后，对铝或者铝合金的表面进行纯水清洗处理，在磷酸溶液中进行阳极氧化之后，至少进行一道超声波纯水清洗处理。
9.根据权利要求1所述的纳米注塑方法，其特征在于，所述塑料为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚或者聚酰胺中的一种或者多种，在所述塑料中添加15-50％的玻璃纤维。
10.根据权利要求1所述的纳米注塑方法，其特征在于，在模内温度高于140摄氏度的热流道模具中将塑料注塑到铝或者铝合金的表面，且至少保压两秒。
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