CN106835139B - 不锈钢的表面处理方法、不锈钢制品及不锈钢塑料复合体 - Google Patents

不锈钢的表面处理方法、不锈钢制品及不锈钢塑料复合体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢的表面处理方法、不锈钢制品及不锈钢塑料复合体，该方法包括：将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻；将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢。通过上述方式，本发明能够制备得到具有纳米孔洞结构的不锈钢，且塑料注塑成型后，产品的结合力相当紧实。

Description

不锈钢的表面处理方法、不锈钢制品及不锈钢塑料复合体
技术领域
本发明涉及一种不锈钢的表面处理方法、不锈钢制品及不锈钢塑料复合体。
背景技术
塑料-金属一体化复合成型技术，是在金属表面形成纳米孔洞后，通过一定压力，使塑料熔体进入金属表面纳米孔洞结构中，从而形成一种微观机械互锁。不锈钢表面纳米孔洞结构制备有一定难度，目前普遍使用的异性材质胶合技术，有溢胶及结合不良等弊端，且结构上较无自主性等相关问题存在。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种不锈钢的表面处理方法、不锈钢制品及不锈钢塑料复合体，能够制备得到具有纳米孔洞结构的不锈钢，且塑料注塑成型后，产品的结合力相当紧实。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种不锈钢的表面处理方法，所述方法包括：将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻；将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢。
其中，所述第一无机酸溶液为盐酸、硫酸、缓蚀剂的混合溶液。
其中，所述第一无机酸溶液中，所述盐酸的溶度为60-300克每升，所述硫酸的浓度为40-200克每升，所述缓蚀剂的浓度为2-5克每升，在所述第一无机酸溶液中浸渍的时间为60-600秒。
其中，所述第一无机酸溶液为硫酸、缓蚀剂的混合溶液。
其中，所述氟化物酸性溶液为氟化钠和草酸的混合溶液。
其中，在所述氟化物酸性溶液中，所述氟化钠的浓度为10-50克每升，所述草酸的浓度为20-60克每升，在所述氟化物酸性溶液中浸渍的时间为60-600秒。
其中，所述氟化物酸性溶液为氟化氢钠的酸性溶液。
其中，所述将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻的步骤之前，还包括：对待处理的不锈钢进行预处理，以去除所述不锈钢表面的油污。
其中，所述对待处理的不锈钢进行预处理，以去除所述不锈钢表面的油污的步骤，包括：将待处理的不锈钢浸渍在除油剂中，以进行第一次除油污处理；将第一次除油污处理后的不锈钢浸渍在碱性溶液中，以最终去除所述不锈钢表面的油污。
其中，所述除油剂的浓度为30-100克每升，在所述除油剂中浸渍的时间为180-600秒，所述碱性溶液为碳酸钠溶液，所述碳酸钠溶液的浓度为30-80克每升，在所述碳酸钠溶液中浸渍的时间为60-240秒。
其中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。
其中，所述将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢的步骤之后，还包括：将第二次表面蚀刻处理后的不锈钢浸渍在第二无机酸溶液中，以进行第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢；将第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中，以最终清除所述孔洞内及表面的杂垢。
其中，所述第二无机酸溶液为硝酸溶液，所述硝酸溶液的浓度为40-150克每升，在所述硝酸溶液中浸渍的时间为30-300秒。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种不锈钢制品，所述不锈钢制品是经过如上所述的方法处理后得到的。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种不锈钢塑料复合体，所述不锈钢塑料复合体包括：如上所述的不锈钢制品和注塑在所述不锈钢制品表面的塑料。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻；将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢。由于首先将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液进行第一次表面蚀刻，氟离子具有强的渗透性，又易于从第一次蚀刻形成的松懈的孔穴中渗入，从而加速点蚀的进行，通过这种方式，能够形成表面产生纳米级孔洞的不锈钢，采用这种不锈钢进行塑料注塑成型后，产品的结合力相当紧实。
附图说明
图1是本发明不锈钢的表面处理方法一实施方式的流程图；
图2是本发明不锈钢的表面处理方法另一实施方式的流程图；
图3是本发明不锈钢的表面处理方法又一实施方式的流程图；
图4是本发明不锈钢的表面处理方法中最终获得的不锈钢的扫描电镜示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
参阅图1，图1是本发明不锈钢的表面处理方法一实施方式的流程图，该方法包括：
步骤S101：将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻。
第一无机酸包括但不限于：盐酸、硫酸、磷酸、硝酸等。
本实施方式中，采用第一无机酸溶液进行表面刻蚀，可使待处理的不锈钢表面刻蚀较为均匀、一致，能够在不锈钢表面尽量形成大小较为均匀的纳米孔洞。
步骤S102：将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢。
氟化物酸性溶液包括但不限于：氢氟酸溶液、氟化氢铵的酸性溶液、氟化铵的酸性溶液等。氟离子具有强的渗透性，又易于从第一次蚀刻形成的松懈的孔穴中渗入，从而加速点蚀的进行，通过这种方式，能够在表面产生均匀纳米级孔洞的不锈钢。
本发明实施方式将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻；将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢。由于首先将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液进行第一次表面蚀刻，氟离子具有强的渗透性，又易于从第一次蚀刻形成的松懈的孔穴中渗入，从而加速点蚀的进行，通过这种方式，能够形成表面产生纳米级孔洞的不锈钢，采用这种不锈钢进行塑料注塑成型后，产品的结合力相当紧实。
其中，第一无机酸溶液为盐酸、硫酸、缓蚀剂的混合溶液。缓蚀剂包括但不限于：硫酸铜、铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐等等。
其中，在该第一无机酸溶液中，盐酸的溶度为60-300克每升(g/L)，例如：60g/L、100g/L、200g/L、300g/L等等，硫酸的浓度为40-200克每升，例如：40g/L、100g/L、150g/L、200g/L等等，缓蚀剂浓度为2-5克每升，例如：2g/L、3g/L、4g/L、5g/L等等。在此第一无机酸溶液中浸渍的时间为60-600秒(s)，例如：60s、150s、300s、450s、600s等等。一般来说，浓度高时，采用浸渍的时间可以短一些，当浓度低时，采用浸渍的时间可以长一些。
其中，第一无机酸溶液还可以为硫酸、缓蚀剂的混合溶液。
其中，氟化物酸性溶液为氟化钠和草酸的混合溶液。
其中，氟化钠溶液的浓度为10-50克每升，例如：10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L等等，草酸溶液浓度为20-60克每升，例如：20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L等等。在此氟化物酸性溶液中浸渍的时间为60-600秒，例如：60s、150s、300s、450s、600s等等。一般来说，浓度高时，采用浸渍的时间可以短一些，当浓度低时，采用浸渍的时间可以长一些。
其中，氟化物酸性溶液还可以为氟化氢钠的酸性溶液。
其中，为了获得更加均匀的纳米孔洞，在进行刻蚀之前，可以进行预处理，去除不锈钢表面的油污，具体来说，步骤S101之前，还包括：对待处理的不锈钢进行预处理，以去除不锈钢表面的油污。
预处理可以采用乙醇进行表面处理，然后去离子水清洗并干燥。参见图2，在本实施方式中，对待处理的不锈钢进行预处理，以去除不锈钢表面的油污的步骤，包括：步骤S201和步骤S202。
步骤S201：将待处理的不锈钢浸渍在除油剂中，以进行第一次除油污处理；
除油剂主要是由多种表面活性剂及助洗剂等配制而成，使用简便，可轻易去除各种物质表面的润滑油脂、碳剂、霉斑等，使用安全、简便、经济、效果显著，特点是：强力渗透乳化，去污速度快；含独特的锈抑制剂，兼具短期防锈；不燃不爆；呈弱碱性，不腐蚀机器和设备，例如：慧凌6007。
步骤S202：将第一次除油污处理后的不锈钢浸渍在碱性溶液中，以最终去除不锈钢表面的油污。
碱性溶液包括但不限于：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液等等。采用碱性溶液再次处理，可以再次确定表面油污的去除情况。
其中，除油剂的浓度为30-100克每升，例如：30g/L、50g/L、70g/L、90g/L、100g/L等等。在除油剂中浸渍的时间为180-600秒，例如：180s、250s、350s、450s、600s等等。碱性溶液为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的浓度为30-80克每升，例如：30g/L、50g/L、70g/L、80g/L等等。在碳酸钠溶液中浸渍的时间为60-240秒，例如：60s、100s、150s、200s、240s等等。
进一步，如图3所示，步骤S102之后，还可以包括：步骤S301和步骤S302。
步骤S301：将第二次表面蚀刻处理后的不锈钢浸渍在第二无机酸溶液中，以进行第一次清除孔洞内及表面的杂垢；
第二无机酸包括但不限于：盐酸、硝酸、硫酸等等。此步骤是为了清除纳米孔洞内以及不锈钢表面的杂垢。
步骤S302：将第一次清除孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中，以最终清除孔洞内及表面的杂垢。
此步骤是为了再次确认并最终清除孔洞内及表面的杂垢。
其中，第二无机酸溶液为硝酸溶液，硝酸溶液的浓度为40-150克每升，例如：40g/L、80g/L、120g/L、150g/L等等。在硝酸溶液中浸渍的时间为30-300秒，例如：30s、100s、200s、300s等等。
本发明还提供一种不锈钢制品，该不锈钢制品是经过上述任一项所述的方法处理后得到的。其中，上述方法得到的不锈钢可以再经50～90℃高温烘烤后自然冷却装袋防污。
本发明还提供一种不锈钢塑料复合体，该不锈钢塑料复合体包括：如上所述的不锈钢制品和注塑在不锈钢制品表面的塑料。
经上述蚀刻工艺表面处理并塑料注塑成型后，产品的结合力相当紧实，解决并取代粘胶式结合力不够及溢胶或精度不准等弊端问题，并能自由设计所衍生于金属表面的结构，能够节省工件加工的时间及人力设备成本，借由模具的射出成型使产品更有多元化设计空间的延伸。
下面以具体的实施例来说明本申请上述的方法所获得的表面具有纳米孔洞的不锈钢以及不锈钢塑料复合体。
实施例1：
预处理：不锈钢浸渍在30g/L的慧凌6007中，浸渍600s，取出，然后浸渍在30g/L的碳酸钠溶液中，浸渍240s；
第一次表面蚀刻：将上述预处理后的不锈钢浸渍在60g/L的盐酸、40g/L的硫酸、2g/L的硫酸铜的第一无机酸溶液中，浸渍600s；
第二次表面蚀刻：将上述第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在10g/L氟化钠、20g/L草酸的氟化钠酸性溶液中，浸渍600s；
第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第二次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在40g/L的硝酸溶液中，浸渍300s；
最终清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中；经过最终清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢在50-90度烘烤，冷却后，采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)观察，结果如图3所示，从图中可以看出不锈钢表面形成的纳米孔洞结构。
注塑成型：将上述最终清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢在50-90度烘烤，冷却，与塑料进行注塑成型；
推力测试：采用推拉力机HM-6650C对注塑成型的不锈钢塑料复合体进行推力测试，结果如表1。
实施例2：
预处理：不锈钢浸渍在50g/L的慧凌6007中，浸渍400s，取出，然后浸渍在50g/L的碳酸钠溶液中，浸渍150s；
第一次表面蚀刻：将上述预处理后的不锈钢浸渍在100g/L的盐酸、100g/L的硫酸、3g/L的硫酸铜的第一无机酸溶液中，浸渍400s；
第二次表面蚀刻：将上述第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在25g/L氟化钠、30g/L草酸的氟化钠酸性溶液中，浸渍450s；
第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第二次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在80g/L的硝酸溶液中，浸渍150s；
最终清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中；
注塑成型：将上述最终清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢在50-90度烘烤，冷却，与塑料进行注塑成型；
推力测试：采用推拉力机HM-6650C对注塑成型的不锈钢塑料复合体进行推力测试，结果如表1。
实施例3：
预处理：不锈钢浸渍在70g/L的慧凌6007中，浸渍300s，取出，然后浸渍在70g/L的碳酸钠溶液中，浸渍80s；
第一次表面蚀刻：将上述预处理后的不锈钢浸渍在200g/L的盐酸、150g/L的硫酸、4g/L的硫酸铜的第一无机酸溶液中，浸渍200s；
第二次表面蚀刻：将上述第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在40g/L氟化钠、45g/L草酸的氟化钠酸性溶液中，浸渍200s；
第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第二次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在120g/L的硝酸溶液中，浸渍75s；
最终清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中；
注塑成型：将上述最终清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢在50-90度烘烤，冷却，与塑料进行注塑成型；
推力测试：采用推拉力机HM-6650C对注塑成型的不锈钢塑料复合体进行推力测试，结果如表1。
实施例4：
预处理：不锈钢浸渍在100g/L的慧凌6007中，浸渍180s，取出，然后浸渍在80g/L的碳酸钠溶液中，浸渍60s；
第一次表面蚀刻：将上述预处理后的不锈钢浸渍在300g/L的盐酸、200g/L的硫酸、5g/L的硫酸铜的第一无机酸溶液中，浸渍60s；
第二次表面蚀刻：将上述第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在50g/L氟化钠、60g/L草酸的氟化钠酸性溶液中，浸渍60s；
第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第二次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在150g/L的硝酸溶液中，浸渍30s；
最终清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中；
注塑成型：将上述最终清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢在50-90度烘烤，冷却，与塑料进行注塑成型；
推力测试：采用推拉力机HM-6650C对注塑成型的不锈钢塑料复合体进行推力测试，结果如表1。
实施例5：
预处理：不锈钢浸渍在100g/L的慧凌6007中，浸渍180s，取出，然后浸渍在80g/L的氢氧化钠溶液中，浸渍60s；
第一次表面蚀刻：将上述预处理后的不锈钢浸渍在200g/L的硫酸、5g/L的缓蚀剂的第一无机酸溶液中，浸渍120s；
第二次表面蚀刻：将上述第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在50g/L氟化氢钠的酸性溶液中，浸渍70s；
第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第二次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在150g/L的硝酸溶液中，浸渍30s；
最终清除所述孔洞内及表面的杂垢：将上述第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中；
注塑成型：将上述最终清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢在50-90度烘烤，冷却，与塑料进行注塑成型；
推力测试：采用推拉力机HM-6650C对注塑成型的不锈钢塑料复合体进行推力测试，结果如表1。
对比例：
不锈钢塑料复合体：塑料通过胶合技术与没有经过本方法处理的不锈钢胶合在一起；
推力测试：采用推拉力机HM-6650C对注塑成型的不锈钢塑料复合体进行拉力测试，结果如表1。
表1
拉力测试结果
实施例1 138.26
实施例2 145.68
实施例3 150.12
实施例4 155.68
实施例5 140.75
对比例 27.3
从上述测试结果可知，采用本发明方法的实施例1-5的拉力大小要远远大于对比例的拉力大小，因此，经过本方法处理后的不锈钢和塑料注塑成型后，产品的结合力相当紧实。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种不锈钢的表面处理方法，其特征在于，所述方法包括：
将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻；
将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢；
所述第一无机酸溶液为盐酸、硫酸、缓蚀剂的混合溶液；
所述第一无机酸溶液中，所述盐酸的溶度为60-300克每升，所述硫酸的浓度为40～200克每升，所述缓蚀剂的浓度为2-5克每升，在所述第一无机酸溶液中浸渍的时间为60-600秒；
所述氟化物酸性溶液为氟化钠和草酸的混合溶液；
在所述氟化物酸性溶液中，所述氟化钠的浓度为10-50克每升，所述草酸的浓度为20-60克每升，在所述氟化物酸性溶液中浸渍的时间为60-200秒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氟化物酸性溶液为氟化氢钠的酸性溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待处理的不锈钢浸渍在第一无机酸溶液中，以进行第一次表面蚀刻的步骤之前，还包括：
对待处理的不锈钢进行预处理，以去除所述不锈钢表面的油污。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对待处理的不锈钢进行预处理，以去除所述不锈钢表面的油污的步骤，包括：
将待处理的不锈钢浸渍在除油剂中，以进行第一次除油污处理；
将第一次除油污处理后的不锈钢浸渍在碱性溶液中，以最终去除所述不锈钢表面的油污。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述除油剂的浓度为30-100克每升，在所述除油剂中浸渍的时间为180-600秒，所述碱性溶液为碳酸钠溶液，所述碳酸钠溶液的浓度为30-80克每升，在所述碳酸钠溶液中浸渍的时间为60-240秒。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一次表面蚀刻后的不锈钢浸渍在氟化物酸性溶液中，以进行第二次表面蚀刻，进而获得表面产生纳米级孔洞的不锈钢的步骤之后，还包括：
将第二次表面蚀刻处理后的不锈钢浸渍在第二无机酸溶液中，以进行第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢；
将第一次清除所述孔洞内及表面的杂垢后的不锈钢浸渍在去离子水中，以最终清除所述孔洞内及表面的杂垢。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二无机酸溶液为硝酸溶液，所述硝酸溶液的浓度为40-150克每升，在所述硝酸溶液中浸渍的时间为30-300秒。
9.一种不锈钢制品，其特征在于，所述不锈钢制品是经过权利要求1-8任一项所述的方法处理后得到的。
10.一种不锈钢塑料复合体，其特征在于，所述不锈钢塑料复合体包括：权利要求9的不锈钢制品和注塑在所述不锈钢制品表面的塑料。
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