CN107953505B - 一种金属树脂复合体及其制备方法和用途 - Google Patents

一种金属树脂复合体及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种金属树脂复合体，该金属树脂复合体包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭缝，所述金属基材的下表面在所述上表面狭缝相对的位置具有至少一条下表面凹槽，所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；所述上表面狭缝中注塑成型有第一注塑树脂，所述下表面凹槽中注塑成型有第二注塑树脂。本公开还提供了该金属树脂复合体的制备方法以及包含该金属树脂复合体的个人电子设备外壳和个人电子设备，还有一种金属树脂复合体加工件。通过上述技术方案，本公开使得电子产品整体更具有美感，同时获得强度高的金属复合体，并且提高加工的成品率。

Description

一种金属树脂复合体及其制备方法和用途
技术领域
本公开涉及材料科学领域，具体地，涉及一种金属树脂复合体、该金属树脂复合体的制备方法以及包含该金属树脂复合体的个人电子设备外壳和个人电子设备，还有一种金属树脂复合体加工件。
背景技术
对于手机、笔记本电脑、平板电脑等各种便携式电子通讯设备，采用金属外壳比用塑胶外壳具有更美的外观和更好的质感，同时具有更好的耐磨性能和抗压性能，因此，采用金属作为电子通讯设备的外壳成为今后的一种趋势。但是现有的天线技术制约着这一趋势的发展，因为金属具有电磁屏蔽作用，所以很多厂商依然选择塑胶外壳作为电子通讯设备外壳，也有一部分厂商采用塑胶条隔断金属的技术避免屏蔽电磁信号。
采用塑胶条隔断金属的技术虽然可以避免屏蔽电磁信号，但是塑胶条较宽，一般宽度为1～2mm，金属和塑料外观效果不一样，从外光上看整个金属外壳是被宽塑胶条分成几块的，没有外观一体化效果。
在金属后壳通过精密加工获的细小的狭缝(宽度小于1mm)和对狭缝填充胶水，得到可以释放电磁信号的天线结构，这种方法可以获得较好的外观一体化的效果，但是牺牲了天线处结构的结合强度(结合强度小于15MPa)。
发明内容
本公开的目的是提供一种制备方法，该方法采用精密加工方式加工狭缝，狭缝可改善金属后壳的外观视觉效果；采用PMH技术进行先后二次注塑工艺，获得高强度(不小于30MPa)和结合效果的狭缝。
为了实现上述目的，一方面，本公开提供了一种金属树脂复合体，该金属树脂复合体包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭缝，所述金属基材的下表面在所述上表面狭缝相对的位置具有至少一条下表面凹槽，所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；所述上表面狭缝中注塑成型有第一注塑树脂，所述下表面凹槽中注塑成型有第二注塑树脂，所述第一注塑树脂与所述第二注塑树脂选自相同或不同的注塑树脂，且所述下表面凹槽中的所述第二注塑树脂构成能够支撑所述第一注塑树脂的下表面支撑结构。
另一方面，本公开提供了一种制备金属树脂复合体的方法，其中，该方法包括：
S1、在金属基材的上表面上加工出至少一条上表面狭槽；
S2、在所述上表面狭槽的槽底加工出至少一个开口于所述金属基材的下表面上的排气孔；
S3、在所述上表面狭槽中进行第一PMH注塑成型，得到填充有第一注塑树脂的上表面狭槽；
S4、在所述金属基材的下表面在所述上表面狭槽相对的位置处去除金属基材部分直至到达所述上表面狭槽的槽底并暴露所述第一注塑树脂，以加工出至少一条下表面凹槽，并且使得所述上表面狭槽成为上表面狭缝，而且使得所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；
S5、在所述下表面凹槽进行第二PMH注塑成型，得到填充有第二注塑树脂的下表面凹槽；所述下表面凹槽中的所述第二注塑树脂形成能够支撑所述第一注塑树脂的下表面支撑结构；
所述第一注塑树脂与所述第二注塑树脂选自相同或不同的注塑树脂。
再一方面，本公开提供了如上所述的方法制备得到的金属树脂复合体。
再一方面，本公开还提供了一种个人电子设备外壳，所述外壳中含有如上所述的金属树脂复合体。
再一方面，本公开还提供了一种个人电子设备，该个人电子设备包括个人电子设备内核元件和如上所述的个人电子设备外壳。
再一方面，本公开还提供了一种金属树脂复合体加工件，其特征在于，该金属树脂复合体加工件包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭槽，所述上表面狭槽的槽底具有至少一个开口于所述金属基材的下表面上的排气孔。
通过上述技术方案，本公开通过精密加工和二次注塑的方式，也就是首先在基材的外表加工狭缝的区域，然后进行第一次PMH注塑，接着对狭缝下面的金属基材铣去，留出空位，并进行第二次PMH注塑填补铣出来的空位，对金属基材加工排气孔，排气孔与狭缝完全贯通。这样的排气结构，有利于金属壳体在注塑过程中狭缝排气排渣，增强金属与塑胶的结合力。此外，这种金属树脂复合体能够使得电子产品整体更具有美感，同时获得强度高的金属复合体，并且提高加工的成品率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是采用本发明得到的外壳狭缝处的剖视图。
图2是实施案例金属复合体的光学显微分析图，放大倍数是200倍。
附图标记说明
1 金属外壳
2 一次注塑形成狭缝
3 二次注塑形成塑胶支撑件
4 装饰层
21 金属外壳
22 一次注塑形成狭缝
23 二次注塑形成塑胶支撑件
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指按照图1所示的图面方向。所述金属树脂复合体的内表面定义为将金属树脂复合体用于通讯设备的金属外壳中时，金属外壳朝向通讯设备内部的表面。可以理解的是，金属外壳的外表面定义为将其用于通讯设备中时，金属外壳朝向外界的表面。
本公开提供了一种金属树脂复合体，该金属树脂复合体包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭缝，所述金属基材的下表面在所述上表面狭缝相对的位置具有至少一条下表面凹槽，所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；所述上表面狭缝中注塑成型有第一注塑树脂，所述下表面凹槽中注塑成型有第二注塑树脂，所述第一注塑树脂与所述第二注塑树脂选自相同或不同的注塑树脂，且所述下表面凹槽中的所述第二注塑树脂构成能够支撑所述第一注塑树脂的下表面支撑结构。
其中，所述上表面狭缝相对的位置指的是所述上表面狭缝投影在该金属树脂复合体的下表面上的位置。该金属树脂复合体在用于电子设备中作为壳体时，所示上表面狭缝处于“狭缝的区域”内，所示“狭缝的区域”壳体上与电子设备的天线相对应的区域。另外，对于所述“狭缝的区域”的大小，本领域技术人员可以根据电子设备的天线的设置范围进行适当地选择。
其中，所述上表面狭缝中的所述第一次注塑树脂和所述下表面凹槽中的所述第二次注塑树脂间可以观察到具有界面。第一次注塑树脂和第二次注塑树脂之间的界面可以在切面上通过肉眼或显微镜观察到，例如图2所示，该界面形成的原因可能是注塑次序不同或注塑具体成型参数的不同。
其中，所述金属基材的上表面可以具有至少一个上表面狭缝组，所述上表面狭缝组可以包括至少二条上表面狭缝；所述上表面狭缝组中的至少二条上表面狭缝可以分别与所述下表面支撑结构连通。
其中，所述上表面狭缝的尺寸可以是本领域中常用的尺寸，例如所述上表面狭缝的深度可以为0.1-3mm，优选为0.1-1.5mm，所述金属基材的厚度可以为0.1-9mm。所述上表面狭缝的宽度可以为0.1mm-1mm；所述上表面狭缝的长度可以为2-300mm，优选为60-150mm；相邻两条所述上表面平行狭缝的之间的间距可以为0.1-30mm，优选为0.5-15mm。
其中，所述金属基材的上表面可以具有至少二个上表面狭缝组。另外，狭缝的条数和形状没有特别的限定，只要能够实现通讯即可。所述上表面狭缝之间可以互相平行或者相交，所述上表面狭缝的形状可以为直线状、波浪状或锯齿状，所述上表面狭缝的截面形状可以为矩形或梯形。
其中，所述金属基材的材料可以为常规的各种能够用于电子设备外壳的金属材料，例如可以选自铝、镁、铁、钛、钛合金、铝合金和不锈钢中的至少一种。
其中，所述注塑树脂没有特别的要求，例如可以选自聚乙烯、聚丙烯、聚缩醛、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇之、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚镁、聚碳酸酯、聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。
其中，根据本公开的一种优选实施方式，为了美观的目的，该金属树脂复合体还可以包括覆盖在所述金属基材的上表面和所述上表面狭缝的开口上的装饰层。
其中，所述装饰层可以选自阳极氧化层、微弧氧化层、电泳层和喷涂涂层中的至少一种。所述涂层的厚度可以为5-60μm。
其中，根据本公开的一种优选实施方式，所述注塑树脂中还可以含有填料，所述填料为玻璃纤维和/或碳纤维。在该优选实施方式中，可以进一步增强增加所述注塑树脂的强度。
其中，以所述注塑树脂的总重量计算，所述填料的含量可以为10-50重量％。
另一方面，本公开还提供了一种制备金属树脂复合体的方法，其中，该方法包括：
S1、在金属基材的上表面上加工出至少一条上表面狭槽；
S2、在所述上表面狭槽的槽底加工出至少一个开口于所述金属基材的下表面上的排气孔；
S3、在所述上表面狭槽中进行第一PMH注塑成型，得到填充有第一注塑树脂的上表面狭槽；
S4、在所述金属基材的下表面在所述上表面狭槽相对的位置处去除金属基材部分直至到达所述上表面狭槽的槽底并暴露所述第一注塑树脂，以加工出至少一条下表面凹槽，并且使得所述上表面狭槽成为上表面狭缝，而且使得所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；
S5、在所述下表面凹槽进行第二PMH注塑成型，得到填充有第二注塑树脂的下表面凹槽；所述下表面凹槽中的所述第二注塑树脂形成能够支撑所述第一注塑树脂的下表面支撑结构；
所述第一注塑树脂与所述第二注塑树脂选自相同或不同的注塑树脂。
上述方法通过精密加工和二次注塑的方式，也就是首先在基材的外表加工狭缝的区域，对金属基材加工排气孔，排气孔与狭缝完全贯通，这样的排气结构，有利于金属壳体在注塑过程中狭缝排气排渣，增强金属与塑胶的结合力，然后采用一次注塑，接着对狭缝下面的金属基材铣去，留出空位，并进行二次注塑填补铣出来的空位，金属树脂复合体使得电子产品整体更具有美感，同时获得强度高的金属复合体，并且提高加工的成品率。
其中，根据本公开的一种优选实施方式，该方法还包括：在步骤S5之后，进行步骤S6的操作：
S6、在所述金属基材的上表面和所述上表面狭缝的开口上形成装饰层。
其中，步骤S1中，在金属基材的上表面上可以加工出至少一个上表面狭缝组，所述上表面狭缝组可以包括至少二条上表面狭缝；并且，在步骤S4中使得所述上表面狭缝组中的至少二条上表面狭缝分别与所述下表面支撑结构连通。
其中，所述金属基材的厚度可以为0.1-9mm，加工的条件使得所述上表面狭缝的深度为0.1-3mm，还可以使得所述上表面狭缝的宽度可以为0.1mm-1mm；还可以使得所述上表面狭缝的长度可以为2-300mm，优选为60-150mm；还可以使得相邻两条所述上表面平行狭缝的之间的间距可以为0.1-30mm，优选为0.5-15mm。
其中，加工的条件可以使得所述金属基材的上表面具有至少二个上表面狭缝组；所述上表面狭缝之间可以互相平行或者相交，所述上表面狭缝的形状可以为直线状、波浪状或锯齿状，所述上表面狭缝的截面形状可以为矩形或梯形。
其中，对于所述狭缝的区域的大小，本领域技术人员可以根据通讯设备的天线的设置范围进行适当地选择。
根据本公开，在加工出所述上表面狭槽后第一注塑成型前，对金属基材加工排气孔，排气孔数量是一组或者多组，排气孔可以是矩形，多边形、椭圆形或者其他形状，排气孔间的距离可以相同或者不同，排气孔与狭缝完全贯通，这样的排气结构，有利于金属壳体在注塑过程中狭缝排气排渣，增强金属基材与塑胶的结合力。本公开中，所述气孔可以为矩形形状，气孔长可以为3-10mm，宽可以为0.8-5mm，排气孔间距可以为3-20mm，优选地，气孔长4-6mm，宽0.8-1.5mm，排气孔间距8-14mm。其中，所述上表面狭槽的槽底的总面积与所述排气孔在所述表面狭槽的槽底的开口总面积的比例可以为100：(0.5-10)。
其中，所述金属基材的材料选自铝、镁、铁、钛、钛合金、铝合金和不锈钢中的至少一种；所述注塑树脂可以选自聚乙烯、聚丙烯、聚缩醛、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇之、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚镁、聚碳酸酯、聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。
其中，所述第一注塑成型的条件和所述第二注塑成型的条件可以各自独立地包括：模具温度为50-310℃，喷嘴温度为200-450℃，保压时间为1-50s，射出压力为50-300MPa，射出时间为1-30s，冷却时间为1-60s。
其中，所述第一注塑成型的条件和所述第二注塑成型的条件可以使得形成树脂的厚度为0.4-10mm。
其中，加工出所述上表面狭槽、加工出所述排气孔和加工出所述下表面凹槽的操作各自独立地通过激光加工、电子束加工、水切割加工、CNC加工和蚀刻加工中的至少一种完成。
采用上述各种方法进行加工时，其具体操作和条件是现有技术中常用的，例如，所述激光切割条件为：功率为50-200W，切割速度为10-5000mm/s，激光频率为10-200kHz，输出波长为250-1064nm。通过上述激光切割的方法形成的狭缝宽度通常在10-100μm。
例如，所述电子束切割方法为：在真空度为10-3-10-4Pa的环境中，在电流为5-10mA，功率密度为106-108W/cm2的条件下进行切割。通过上述电子束切割的方法形成的狭缝宽度通常在30-150μm。
例如，所述CNC加工的条件为：进给速度：200-600mm/min；进给量：10-40μm。通过上述CNC加工的方法形成的狭缝宽度通常在0.2mm-1mm。
本公开中，可以对金属基材进行前处理。前处理是为本领域技术人员常用的对金属表面进行的前处理工序，一般包括进行机械打磨或研磨除去表面明显的异物，然后对金属表面粘附的加工油进行脱脂、清洗。优选地，前处理包括对金属基材进行打磨处理，例如；采用100-600目的砂纸或者将其放入抛光机内对金属基材进行打磨，使得金属基材产生微米级孔或坑。然后依次进行除油、第一水洗、碱洗、第二水洗、中和、第三水洗等步骤，用本领域技术人员常用的各种试剂在超声波中清洗金属，清洗时间为10min-2h，去除金属基材表面的油污；然后将金属基材放置于酸/碱性水溶液中超声清洗金属表面，例如：可以为氢氧化钠、硫酸等。本公开中，优先用洗洁精清洗金属油污后再浸入30-70g/L、温度50-80℃的氢氧化钠水溶液中进行碱蚀，1-10min后取出用去离子水冲洗干净，经由前处理可以增加金属基材的表面粗糙度。通过上述前处理，可至少在所述金属基材的狭缝区域的内表面具有多个微坑，从而能够注塑得到的塑料层和金属的紧密性。
在本公开中，可以通过PMH技术进行所述第一注塑成型和所述第二注塑成型。所述PMH技术即为聚合物金属组合成形技术，一般是指以金属做基板，金属表面形成大量的纳米腐蚀孔和微米腐蚀孔，在其表面注入高分子材料的熔体，熔体沿着空间逐渐填充，并进入纳米孔和微米孔，逐渐冷却，在参数选择合适的情况下完成填充并与基体组合成金属复合体结构。金属表面的纳米腐蚀孔，可以通过化学或者电化学的方法得到，纳米孔的孔径范围为10-100nm，腐蚀孔的深度为1μm-10μm。本发明中，优先将铝合金金属作为阳极放入含有20wt％浓度的硫酸阳极氧化槽中，于16V电压、18℃下电解腐蚀铝合金8分钟，水洗烘干，烘烤温度是80℃，持续5分钟。
其中，所述第一注塑成型的注塑方向可以为垂直于所述金属基材表面注入第一注塑树脂，使得第一注塑树脂由上向下进入所述上表面狭槽。
其中，所述第二注塑成型的注塑方向可以为平行于所述金属基材下表面注入第二注塑树脂，使得第二注塑树脂沿着所述金属基材下表面的方向进入所述下表面凹槽。
其中，步骤S6中，形成所述装饰层的方法可以包括阳极氧化、微弧氧化、电泳和喷涂中的至少一种。
所述阳极氧化条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：以浓度为150-210g/L的硫酸作为槽液，电压为10-25V，电流密度为1-2A/dm2，温度为10-22℃，阳极氧化时间为20-60min，封孔槽液(成分例如为NiSO4水溶液)浓度为1-10g/L，封孔温度为50-95℃，封孔时间为10-50min。通过上述阳极氧化方法形成的装饰层厚度通常为5-50μm。
所述微弧氧化条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：pH为6-12，电压为0-800V，电流密度为1-10A/dm2，温度为15-60℃，时间为10-60min，封孔槽液为纯水，封孔温度为70-90℃，封孔时间为1-10min。通过上述微弧氧化方法形成的装饰层厚度通常为10-50μm。
所述电泳条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：阴极电泳：电压为20-60V，pH为4-6，温度为15-30℃，时间为20-60s；阳极电泳：电压为40-100V，pH为6-8，温度为15-30℃，时间为40-90s；烘烤温度为120-200℃，烘烤时间为30-60min。通过上述电泳方法形成的装饰层厚度通常为5-35μm。
通过喷涂形成所述装饰层，所述喷涂条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：静电高压：60-90kV；静电电流：10-20μA；流速压力：0.3-0.55Mpa；雾化压力：0.33-0.45Mpa；输送速度：4.5-5.5m/min；固化温度：150-220℃；固化时间：30-180min。通过上述喷涂形成的装饰层厚度通常为10-60μm。
其中，根据本公开特别优选的一种实施方式，所述注塑树脂中还含有填料。所述填料可以为玻璃纤维和/或碳纤维。以所述注塑树脂的总重量计算，所述填料的含量可以为10-50重量％。所述填料可以通过本领域常规的方式掺入到所述注塑树脂中，例如通过螺杆挤压的方式掺入到所述注塑树脂中，然后进行注塑。
另一方面，本公开还提供了所述的方法制备得到的金属树脂复合体。
另一方面，本公开还提供了一种个人电子设备外壳，所述外壳中含有如上所述的金属树脂复合体。
另一方面，本公开还提供了一种个人电子设备，该个人电子设备包括个人电子设备内核元件和如上所述的个人电子设备外壳。
另一方面，本公开还提供了一种金属树脂复合体加工件，该金属树脂复合体加工件包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭槽，所述上表面狭槽的槽底具有至少一个开口于所述金属基材的下表面上的排气孔。其中，所述金属树脂复合体加工件可以作为所述金属树脂复合体加工过程中的半成品。
以下通过实施例进一步详细说明本发明。
实施例1
1.狭缝精密加工
采用精密CNC在铝合金外表面加工狭缝，铝合金材料是6013，厚度是5.1毫米。加工两组狭缝，刀头直径0.35毫米，加工转速300r/min，加工走速0.2mm/min。狭缝组内共4条狭缝，长度均为80毫米，宽度为0.35毫米，厚度为1.1毫米，间距为1毫米，狭缝形状为直线形，得到外壳A11。
2.CNC加工排气槽
然后对狭缝下面的金属基材铣去，得到五组排气孔，气孔与狭缝相通，气孔长4.4毫米，宽1.1毫米，排气孔间距10毫米.
3.一次PMH注塑固定狭缝
产品经前处理后，将所得外壳进行一次PMH注塑，注塑含有40％玻璃纤维的PBT树脂，作为塑胶支撑件，得到加固后的外壳A12。其中，模具温度140℃，喷嘴温度:260℃，保压时间：15s，射出压力：120MPa，射出时间：1s，冷却时间15s，形成树脂的厚度为1.1mm。
4.CNC加工和二次PMH注塑
对狭缝下面的金属基材铣去，留出一些空位，空位长度77毫米，深度4毫米。再对上述空位进行二次PMH注塑，注塑含有40％玻璃纤维的PBT树脂，注塑的条件为模具温度140℃，喷嘴温度:260℃，保压时间：12s，射出压力：115MPa，射出时间：0.8s，冷却时间12s，形成树脂的厚度为2.1毫米。得到二次注塑加固的外壳A13。
5.表面装饰处理
将上述经过注塑支撑件加固后的外壳A13进行碱蚀、水洗、酸洗、水洗处理以去除表面油脂和杂质，之后浸入硫酸浓度为180g/L H2SO4水溶液的电解槽中，以A13作为阳极，不锈钢板作为阴极，在电压为14V、电流密度为1A/dm2、温度为11℃的条件下阳极氧化45min，完成阳极氧化后取出并超声清洗10min，避免狭缝处藏酸影响后续着色。得到阳极氧化后的外壳A14。
将上述外壳A14浸入已配制好的染液中染色10min，该酸性染液浓度为5g/L，PH值为5.5，染液温度调节至50℃，完成后取出并清洗干净。得到染色后的外壳A25。
将上述外壳A25在封孔剂(NiSO4水溶液，浓度为10g/L)中浸渍20min，温度为95℃，完成封孔后用90℃的纯水清洗干净，并在60℃条件下烘烤15min。得到厚度为20um的表面装饰涂层。
最终得到全金属外壳产品A1。
实施例2
1.狭缝精密加工
采用激光切割机(华工激光生产的型号为LCY20激光器，波长1064nm)在铝合金上加工狭缝，其中铝合金厚度为5.1毫米，铝合金型号为6013。所述狭缝宽度为50微米，长度为80毫米，加工条数为4条，狭缝间距为0.8毫米。激光加工的功率为60W，速度为20mm/s，频率为1.5kHz。得到样品B11。
2.CNC加工排气槽
然后对狭缝下面的金属基材铣去，得到五组排气孔，气孔与狭缝相通，气孔长4.4毫米，宽1.6毫米，排气孔间距10毫米。
3.一次PMH注塑固定狭缝
产品经前处理后，将上述所得外壳进行一次PMH注塑，注塑含有30％玻璃纤维的PBT树脂，作为塑胶支撑件，得到加固后的外壳B12。其中，模具温度140℃，喷嘴温度:260℃，保压时间：18s，射出压力：110MPa，射出时间：1s，冷却时间15s，形成树脂的厚度为1.1mm。
4.CNC加工和二次PMH注塑
对狭缝下面的金属基材铣去，留出一些空位，空位长度77毫米，深度4mm。再对上述空位进行二次PMH注塑，注塑含有30％玻璃纤维的PBT树脂，注塑的条件为模具温度140℃，喷嘴温度:260℃，保压时间：12s，射出压力：115MPa，射出时间：0.8s，冷却时间12s，形成树脂的厚度为2.1mm。得到二次注塑加固的外壳B13。
5.表面装饰处理
外壳B13经阳极氧化和染色处理，得到金属外壳B2。
对比例1
1.狭缝精密加工
采用精密CNC在铝合金上加工狭缝，铝合金材料是6013，厚度是0.8毫米。加工两组狭缝，刀头直径0.35毫米，加工转速300r/min，加工走速0.2mm/min。狭缝组内共4条狭缝，长度均为80毫米，宽度为0.35毫米，厚度为0.8毫米，间距为1毫米，狭缝形状为直线形，得到外壳DS11。
2.一次PMH注塑
产品经前处理后，将所得外壳进行一次PMH注塑，注塑含有40％玻璃纤维的PBT树脂，作为塑胶支撑件，得到加固后的外壳DS12。其中，注塑的条件为模具温度140℃，喷嘴温度:260℃，保压时间：18s，射出压力：125MPa，射出时间：0.8s，冷却时间12s，形成树脂的厚度为2毫米。得到金属外壳DS1。
对比例2
1.狭缝精密加工
采用精密CNC在铝合金上加工狭缝，铝合金材料是6013，厚度是1.1毫米。加工两组狭缝，刀头直径0.5毫米，加工转速400r/min，加工走速0.25mm/min。狭缝组内共4条狭缝，长度均为80毫米，宽度为0.5毫米，厚度为1.1毫米，间距为1毫米，狭缝形状为直线形，得到外壳DS21。
2.一次PMH注塑
上述产品经前处理，将所得外壳进行一次PMH注塑，注塑含有40％玻璃纤维的PBT树脂，作为塑胶支撑件，得到加固后的外壳DS22。其中，模具温度140℃，喷嘴温度:260℃，保压时间：15s，射出压力：110MPa，射出时间：1s，冷却时间15s，形成树脂的厚度为2毫米。得到金属外壳DS2。
对比例3
1.狭缝精密加工
采用精密CNC在铝合金上加工狭缝，铝合金材料是6013，厚度是1.1毫米。加工两组狭缝，刀头直径0.3毫米，加工转速250r/min，加工走速0.2mm/min。狭缝组内共3条狭缝，长度均为80毫米，宽度为0.3毫米，厚度为1.1毫米，间距为0.6毫米，狭缝形状为直线形，得到外壳DS31。
2.胶水填充固化
将上述所得狭缝用点胶机填充液态胶水，点胶机速度是10mm/s，点胶压力是0.6kPa，点胶嘴直径是0.6mm，产品点胶完成后，静置10分钟，将产品放入烤箱中120℃烘烤1小时后，胶水固化。
3.产品表面CNC加工减薄处理
上述固化产品的外观面经CNC工艺减去0.2mm，得到金属外壳DS3。
实施例1和2以及对比例1-3的狭缝宽度和金属复合体成型方式如表1所示。
表1
序号 狭缝宽度 金属复合体成型方式
A1 0.35mm 二次注塑
B2 0.05mm 二次注塑
DS1 0.35mm 一次注塑
DS2 0.5mm 一次注塑
DS3 0.35mm 胶水填充固化
实施例1和2以及对比例1-3的结果显示：
A1精密CNC加工的狭缝无缺角，无堵塞现象，仅加工一次即可成功。第一次注塑狭缝不变形，二次注塑后，狭缝无塑胶缺胶，变形情况，外观和结合效果良好。
图1是A1的外壳狭缝处的剖视图。其中，金属外壳1的上表面上具有一次注塑形成狭缝2，一次注塑形成狭缝对应的下表面上具有二次注塑形成塑胶支撑件3，金属外壳1的上表面上和狭缝2开口上具有装饰层。
图2是A1产品的光学显微分析图，倍数是200倍。图2中显示了金属外壳21，一次注塑形成狭缝22和二次注塑形成塑胶支撑件23，图2中狭缝的一次注塑的玻纤垂直于图片所在的面，而二次注塑的玻纤大致平行于图片所在的面；图2中狭缝的一次注塑狭缝区域和图2中二次注塑支撑区域存在较为清晰的界面。
B2精密激光加工的狭缝通透，无堵塞现象，仅加工一次即可成功。通过激光加工的方式，可以得到更小宽度的狭缝。
DS1产品在一次注塑成型时，多次出现产品狭缝被挤压变形的不良现象，良率较低。
DS2产品在一次成型时，多次出现产品内腔塑胶填充缺料缺角的现象，内腔结构不饱满，良率较低。
测试实施例1
对实施例1的A1进行拉拔力测试，具体地，铝金属与塑胶(PBT,40GF)PMH拼接成型得到测试样条(粘结面积是75mm2)，并进行拉拔力测试，测试结果如表2所示：
表2
产品编号 测试片1 测试片2 测试片3
屈服强度 3146.42N/41.95MPa 3144.74N/41.93MPa 3103.21N/41.38MPa
对对比例3的DS3进行拉拔力测试，具体地，铝金属样条粘结合胶水，粘结面积是90mm2，并进行拉拔力测试，测试结果如表3所示：
表3
产品编号 测试片1 测试片2 测试片3
屈服强度 983.89N/10.93MPa 1069.25N/11.88MPa 956.94N/10.63MPa
DS3产品通过胶水填充固化和CNC减薄的方式，可得到狭缝内腔填充完整的结构，但是金属与胶水的结合强度较本公开的金属树脂复合体的强度低。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (25)

1.一种金属树脂复合体，其特征在于，该金属树脂复合体包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭缝，所述金属基材的下表面在所述上表面狭缝相对的位置具有至少一条下表面凹槽，所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；所述上表面狭缝中注塑成型有第一注塑树脂，所述下表面凹槽中注塑成型有第二注塑树脂，所述第一注塑树脂与所述第二注塑树脂选自相同或不同的注塑树脂，且所述下表面凹槽中的所述第二注塑树脂构成能够支撑所述第一注塑树脂的下表面支撑结构。
2.根据权利要求1所述的金属树脂复合体，其中，所述金属基材的上表面具有至少一个上表面狭缝组，所述上表面狭缝组包括至少二条上表面狭缝；所述上表面狭缝组中的至少二条上表面狭缝分别与所述下表面支撑结构连通。
3.根据权利要求1或2所述的金属树脂复合体，其中，所述上表面狭缝的宽度为0.1mm-1mm。
4.根据权利要求3所述的金属树脂复合体，其中，所述上表面狭缝的深度为0.1-3mm，所述金属基材的厚度为0.1-9mm。
5.根据权利要求2所述的金属树脂复合体，其中，所述金属基材的上表面具有至少二个上表面狭缝组；所述上表面狭缝之间互相平行或者相交，所述上表面狭缝的形状为直线状、波浪状或锯齿状，所述上表面狭缝的截面形状为矩形或梯形。
6.根据权利要求1或2所述的金属树脂复合体，其中，所述金属基材的材料选自铝、镁、铁、钛、钛合金、铝合金和不锈钢中的至少一种；所述注塑树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚缩醛、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚镁、聚碳酸酯、聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的金属树脂复合体，其中，该金属树脂复合体还包括覆盖在所述金属基材的上表面和所述上表面狭缝的开口上的装饰层。
8.根据权利要求7所述的金属树脂复合体，其中，所述装饰层选自阳极氧化层、微弧氧化层、电泳层和喷涂涂层中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的金属树脂复合体，其中，所述注塑树脂中还含有填料，所述填料为玻璃纤维和/或碳纤维。
10.根据9所述的金属树脂复合体，其中，以所述注塑树脂的总重量计算，所述填料的含量为10-50重量%。
11.一种制备金属树脂复合体的方法，其中，该方法包括：
S1、在金属基材的上表面上加工出至少一条上表面狭槽；
S2、在所述上表面狭槽的槽底加工出至少一个开口于所述金属基材的下表面上的排气孔；
S3、在所述上表面狭槽中进行第一PMH注塑成型，得到填充有第一注塑树脂的上表面狭槽；
S4、在所述金属基材的下表面在所述上表面狭槽相对的位置处去除金属基材部分直至到达所述上表面狭槽的槽底并暴露所述第一注塑树脂，以加工出至少一条下表面凹槽，并且使得所述上表面狭槽成为上表面狭缝，而且使得所述上表面狭缝与所述下表面凹槽互相连通；
S5、在所述下表面凹槽进行第二PMH注塑成型，得到填充有第二注塑树脂的下表面凹槽；所述下表面凹槽中的所述第二注塑树脂形成能够支撑所述第一注塑树脂的下表面支撑结构；
所述第一注塑树脂与所述第二注塑树脂选自相同或不同的注塑树脂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法还包括：在步骤S5之后，进行步骤S6的操作：
S6、在所述金属基材的上表面和所述上表面狭缝的开口上形成装饰层。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤S1中，在金属基材的上表面上加工出至少一个上表面狭缝组，所述上表面狭缝组包括至少二条上表面狭缝；并且，在步骤S4中使得所述上表面狭缝组中的至少二条上表面狭缝分别与所述下表面支撑结构连通。
14.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述金属基材的厚度为0.1-9mm，加工的条件使得所述上表面狭缝的深度为0.1-3mm，宽度为0.1mm-1mm。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，加工的条件使得所述金属基材的上表面具有至少二个上表面狭缝组；所述上表面狭缝之间互相平行或者相交，所述上表面狭缝的形状为直线状、波浪状或锯齿状，所述上表面狭缝的截面形状为矩形或梯形。
16.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述上表面狭槽的槽底的总面积与所述排气孔在所述表面狭槽的槽底的开口总面积的比例为100：（0.5-10）。
17.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述金属基材的材料选自铝、镁、铁、钛、钛合金、铝合金和不锈钢中的至少一种；所述注塑树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚缩醛、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚镁、聚碳酸酯、聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。
18.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述第一注塑成型的条件和所述第二注塑成型的条件各自独立地包括：模具温度为50-310℃，喷嘴温度为200-450℃，保压时间为1-50s，射出压力为50-300MPa，射出时间为1 -30s，冷却时间为1-60s。
19.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，加工出所述上表面狭槽、加工出所述排气孔和加工出所述下表面凹槽的操作各自独立地通过激光加工、电子束加工、水切割加工、CNC加工和蚀刻加工中的至少一种完成。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，步骤S6中，形成所述装饰层的方法包括阳极氧化、微弧氧化、电泳和喷涂中的至少一种。
21.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述注塑树脂中还含有填料，所述填料为玻璃纤维和/或碳纤维；以所述注塑树脂的总重量计算，所述填料的含量为10-50重量%。
22.权利要求11-21中任意一项所述的方法制备得到的金属树脂复合体。
23.一种个人电子设备外壳，其特征在于，所述外壳中含有权利要求1-10和22中任意一项所述的金属树脂复合体。
24.一种个人电子设备，其特征在于，该个人电子设备包括个人电子设备内核元件和权利要求23所述的个人电子设备外壳。
25.一种用于加工权利要求1-10和22中任意一项所述的金属树脂复合体的金属树脂复合体加工件，其特征在于，该金属树脂复合体加工件包括金属基材，所述金属基材的上表面具有至少一条上表面狭槽，所述上表面狭槽的槽底具有至少一个开口于所述金属基材的下表面上的排气孔。
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