CN108274685A - 不锈钢件与塑料件的复合体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，包括以下步骤：提供一不锈钢件；将该不锈钢件浸没于稀硫酸或稀盐酸中进行活化处理；将上述活化处理后的不锈钢件进行化学腐蚀，以使该不锈钢件由表面朝内形成若干微米级孔洞；将上述化学腐蚀后的不锈钢件置于由硫酸及磷酸组成的混合酸溶液中进行表面扩孔；将上述表面扩孔后的不锈钢件置于硝酸溶液中进行表面处理；提供一注塑成型模具，并将上述表面处理后的不锈钢件置于该注塑成型模具中，注塑形成塑料件结合于该不锈钢件形成有微米级孔洞的表面制得该不锈钢件与塑料件的复合体。另，本发明还提供一种不锈钢件与塑料件的复合体。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合体及其制备方法,尤其涉及一种不锈钢件与塑料件的复合体及该复合体的制备方法。
背景技术
现如今，纳米注塑技术在电子产品中的运用越来越广泛，通过金属件与塑料件结合形成复合体以满足外观等各方面的需求。然而，现有的金属与塑料结合技术中，对塑料的材质的限制较多，例如常用的工程塑料如聚碳酸酯塑料(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚芳醚酮树脂(PAEK)等均无法与金属件较好的结合。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种结合牢固的不锈钢件与塑料件复合体的制备方法，以解决上述问题。
另，还有必要提供一种上述制备方法制备的不锈钢件与塑料件的复合体。
一种不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其包括以下步骤：
提供一不锈钢件；
将所述不锈钢件浸没于稀硫酸或稀盐酸中进行活化处理；
将上述活化处理后的不锈钢件的表面进行化学腐蚀，以使所述不锈钢件由所述表面朝内形成多个相互连通的微米级孔洞；
将上述化学腐蚀后的不锈钢件置于由硫酸及磷酸组成的混合酸溶液中进行表面扩孔，以去除所述微米级孔洞的表面经化学腐蚀后已松动的部分；
将上述表面扩孔后的不锈钢件置于硝酸溶液中进行表面处理；
提供一注塑成型模具，并将上述表面处理后的不锈钢件置于所述注塑成型模具中，注塑熔融的塑料于所述不锈钢件形成有微米级孔洞的表面；
固化所述塑料而形成塑料件，从而制得所述不锈钢件与塑料件的复合体。
一种如上所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法制备的不锈钢件与塑料件的复合体，包括不锈钢件及注塑结合于所述不锈钢件表面的塑料件，所述不锈钢件的表面朝内部凹陷形成有若干微米级孔洞，所述塑料件结合于所述不锈钢件形成有若干微米级孔洞的表面。
本发明的上述不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其制备体系简单，可操作性强，便于进行大量生产，从而提高了生产效率，并且上述制备方法制备的不锈钢件与塑料件的复合体，由于不锈钢件上形成了相互连通的微米级孔洞，使得各种材质的塑料件都能与所述不锈钢件牢固地结合。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的不锈钢件的剖视示意图。
图2是在图1所示的不锈钢件表面形成微米级孔洞的剖视示意图。
图3是图2所示的带有微米级孔洞的不锈钢件的扫描电镜图。
图4是在图2所示的不锈钢件表面形成塑料件后获得的不锈钢件与塑料件的复合体的剖面示意图。
图5是图4所示的不锈钢件与塑料件的复合体的截面的扫描电镜图。
主要元件符号说明
不锈钢件与塑料件的复合体 100
不锈钢件 10
微米级孔洞 13
塑料件 20
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为能进一步阐述本发明达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合图1-图5及较佳实施方式，对本发明不锈钢件与塑料件的复合体及其制备方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1-图5，本发明一较佳实施方式的不锈钢件与塑料件的复合体100的制备方法包括如下步骤：
步骤S1，请参阅图1，提供一不锈钢件10。
步骤S2，对所述不锈钢件10进行脱脂除油处理，以使所述不锈钢件10的表面清洁。
本实施方式中，该脱脂除油处理的工艺为：使用清洗剂对所述不锈钢件10进行超声波清洗而后再进行水洗。该清洗剂可为酒精、丙酮、含钠盐的溶液等可去除油脂的清洗剂。
步骤S3，将上述脱脂除油处理后的所述不锈钢件10浸泡于浓度为5％～20％的稀硫酸或盐酸溶液中进行活化处理而后取出并水洗。所述活化处理时间为1min～5min。
通常，不锈钢件表面经空气氧化会形成有氧化膜层。所述活化处理用以去除所述不锈钢件10表面经空气氧化形成的氧化膜层。
步骤S4，请参阅图2～图3，对活化处理后的不锈钢件10的表面进行化学腐蚀，使所述不锈钢件10由所述表面朝向内部形成若干相互连通的微米级孔洞13。所述微米级孔洞13均匀分布于所述不锈钢件10的表面。
具体的，将活化处理后的所述不锈钢件10重复浸没于温度为10℃～100℃的化学腐蚀溶液进行化学腐蚀以形成微米级孔洞13，而后再超声波水洗。所述化学腐蚀的时间总和应小于100min。
优选的，将活化处理后的所述不锈钢件10重复浸没于温度为60℃～100℃的化学腐蚀溶液3～6次，每次浸没时间为1min～10min，最后将化学腐蚀后的所述不锈钢件10超声波水洗3min。
所述化学腐蚀溶液包括浓度为1mL/L～200mL/L的酸、浓度为20g/L～300g/L的盐类化合物及1g/L～10g/L的添加剂。本实施方式中，所述化学腐蚀溶液由浓度为1mL/L～200mL/L的酸、浓度为20g/L～300g/L的盐类化合物及1g/L～10g/L的添加剂组成。所述酸选自硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸、柠檬酸及草酸等中的至少一种。所述盐类化合物为卤化盐，如选自氯化钠、氯化钙、氯化铜、氯化亚铁、氯化铁、氯化锌、氟化钠、氟化钾、氟化氢铵及溴化钾等中的至少一种。所述添加剂为柠檬酸钠、铬酸钾、硫酸鋅、钼酸钠、硫脲、乌托洛品、氧化鋅、硫酸銅及酒石酸钾钠等中的至少一种。
所述微米级孔洞13的孔径为10μm～500μm，所述微米级孔洞13的孔深为10μm～500μm。
步骤S5，将上述经化学腐蚀后的不锈钢件10置于混合酸溶液中对所述微米级孔洞13进行表面扩孔，以去除所述微米级孔洞13表面经化学腐蚀后已松动的部分，而后取出水洗。
所述表面扩孔的温度为10℃～100℃，所述表面扩孔的时间1min～60min。所述混合酸溶液中酸的质量浓度为5％～20％。
所述混合酸溶液由硫酸及磷酸组成，所述硫酸与所述磷酸的质量浓度的比值大于7:3。
优选的，本实施方式中，将不锈钢件10从所述混合酸溶液中取出后进行超声波水洗3min～5min。
步骤S6，将上述经过表面扩孔的不锈钢件10置于浓度为1％～20％的硝酸溶液中进行表面处理，而后取出水洗并烘干。通常，所述不锈钢件10上述表面扩孔时会在混合酸溶液的作用下生成颗粒状的黑色氧化物。所述表面处理用于去除上述表面扩孔时形成的颗粒状的黑色氧化物。
所述表面处理的温度为10℃～100℃，所述表面处理时间为1min～20min。
本实施方式中，将所述不锈钢件10从硝酸溶液中取出后进行超声波水洗3min～5min。
步骤S7，请参阅图4及图5，在上述经表面处理后并水洗烘干的不锈钢件10形成有微米级孔洞13的表面进行注塑成型，以在所述表面形成塑料件20从而制备得到不锈钢件与塑料件的复合体100。
具体的，将上述经过表面处理后的带有微米级孔洞13的不锈钢件10置于注塑成型模具中，注射熔融的塑料于所述形成有微米级孔洞13的表面，高流动性的塑料流入所述微米级孔洞13中以填充所述微米级孔洞13，使得固化后形成的塑料件20与所述微米级孔洞13产生机械咬合，从而有效地提高了塑料件20与所述不锈钢件10之间的结合力，使得所述不锈钢件与塑料件的复合体100中的不锈钢件10与塑料件20之间具有较高的结合强度。
所述塑料件20的材质可以是结晶型热塑性塑料或非结晶型热塑性塑料。所述结晶型塑料可选自但不仅限于聚苯硫醚塑料(PPS)、聚酰胺塑料(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯塑料(PBT)、聚碳酸酯塑料(PC)、对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料。所述非结晶型塑料可选自但不仅限于聚碳酸酯塑料(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚砜塑料(PES)、聚砜塑料(PSF)、聚芳醚酮树脂(PAEK)、聚醚酰亚胺(PEI)及亚克力塑料(PMMA)等中的至少一种。
请参阅图5，本发明一较佳实施方式的由上述制备方法制得的不锈钢件与塑料件的复合体100，其包括不锈钢件10及结合于所述锈钢件10表面的塑料件20。
所述锈钢件10与所述塑料件20结合的表面向内形成有若干相互连通的微米级孔洞13，所述微米级孔洞13的孔径为10μm～500μm，所述微米级孔洞13的孔深为10μm～500μm。
该微米级孔洞13的存在使得所述塑料件20的部分塑料嵌入到所述若干相互连通的微米级孔洞13中，产生类似锁扣的效应，从而使得所述塑料件20牢固地结合于所述不锈钢件10。
对采用不同塑料材质获得的塑料件20的复合体100进行抗拉强度的测试，其测试结果记载于表1中。
表1
本发明的上述不锈钢件与塑料件的复合体100的制备方法，其制备体系简单，可操作性强，便于进行大量生产，从而提高了生产效率，并且上述制备方法制备的不锈钢件与塑料件的复合体100，由于不锈钢件10上形成了相互连通的微米级孔洞13，使得各种材质的塑料件20都能与所述不锈钢件10牢固地结合。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其包括以下步骤：
提供一不锈钢件；
将所述不锈钢件浸没于稀硫酸或稀盐酸中进行活化处理；
将上述活化处理后的不锈钢件的表面进行化学腐蚀，以使所述不锈钢件由所述表面朝内形成多个相互连通的微米级孔洞；
将上述化学腐蚀后的不锈钢件置于由硫酸及磷酸组成的混合酸溶液中进行表面扩孔，以去除所述微米级孔洞的表面经化学腐蚀后已松动的部分；
将上述表面扩孔后的不锈钢件置于硝酸溶液中进行表面处理；
提供一注塑成型模具，并将上述表面处理后的不锈钢件置于所述注塑成型模具中，注塑熔融的塑料于所述不锈钢件形成有微米级孔洞的表面；
固化所述塑料而形成塑料件，从而制得所述不锈钢件与塑料件的复合体。
2.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：所述微米级孔洞的孔径为10μm～500μm，孔深为10μm～500μm。
3.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：步骤“将上述活化处理后的不锈钢件进行化学腐蚀，以使所述不锈钢件由表面朝内形成若干相互交错连通的微米级孔洞”具体包括：
将上述活化处理后的不锈钢件重复浸没于温度为10℃～100℃的化学腐蚀溶液中进行化学腐蚀形成所述微米级孔洞，所述化学腐蚀的时间总和小于100min，所述化学腐蚀溶液由浓度为1mL/L～200mL/L的酸、浓度为20g/L～300g/L的盐类化合物及1g/L～10g/L的添加剂组成。
4.如权利要求3所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：所述酸选自硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸、柠檬酸及草酸中的至少一种，所述盐类化合物选自氯化钠、氯化钙、氯化铜、氯化亚铁、氯化铁、氯化锌、氟化钠、氟化钾、氟化氢铵及溴化钾中的至少一种，所述添加剂选自柠檬酸钠、铬酸钾、硫酸鋅、钼酸钠、硫脲、乌托洛品、氧化鋅、硫酸銅及酒石酸钾钠中的至少一种。
5.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：所述表面扩孔的温度为10℃～100℃，所述表面扩孔的时间1min～60min，所述混合酸溶液中酸的质量浓度为5％～20％，且所述混合酸溶液中硫酸与磷酸的质量浓度的比值大于7:3。
6.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：所述表面处理的温度为10℃～100℃，所述表面处理时间为1min～20min，所述硝酸溶液的浓度为1％～20％。
7.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：所述活化处理时的稀硫酸或稀盐酸的浓度为5％～20％，所述活化处理的时间为1min～5min。
8.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：在所述活化处理前，所述不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法还包括：
对所述不锈钢件进行脱脂除油处理。
9.如权利要求1所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法，其特征在于：所述塑料件的材料选自结晶型热塑性塑料或非结晶型热塑性塑料。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的不锈钢件与塑料件的复合体的制备方法制备的不锈钢件与塑料件的复合体，包括不锈钢件及注塑结合于所述不锈钢件表面的塑料件，其特征在于：所述不锈钢件的表面朝内部凹陷形成有若干微米级孔洞，所述塑料件结合于所述不锈钢件形成有若干微米级孔洞的表面。
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