CN108621370A - 一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法 - Google Patents

一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法以及一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法，包括以下步骤：S1、选取工件，并将工件安装在挂具上；S2、前期处理：将工件水洗：除去工件表面的灰尘或者加工后残留的碎屑；接着做S3、预成孔处理‑化学腐蚀、S4、成孔处理‑电解、S5、后期处理、S6、浸泡处理，以完成整个实验。本发明通过在预成孔处理时采用化学腐蚀，然后在成孔处理时采用电化学腐蚀，能够适用于不同强度的铝合金材料，如较硬的铝合金AL6061‑T6表面上获得均匀的纳米级孔洞，并且通过在成孔处理之后进行浸泡处理，通过在胺类化合物中中进行浸泡，可以增强铝合金材料与胶液之间的粘接程度。

Description

一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，具体为一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法。
背景技术
纳米注塑技术，简称NMT(Nano Molding Technology)，是将金属表面经过纳米化处理后，将塑胶直接射出成型在该金属表面，从而让金属与塑胶一体成型，该技术有别于传统的粘着技术，粘着强度大大增强，既提升了产品的金属性能，又兼顾了金属外观的质感，也可以简化产品机构件设计，让产品更轻，薄，短，小。NMT可以应用于工业及消费电子，动力电池，移动通讯，生物医疗，航空航天，汽车零部件，甚至军工产品众多领域，其材料性能主要表现在实现力学强度，电磁讯号，物理组合，材料特殊功能等众多方面；
虽然现在人们已经研究出能够将塑胶材料与金属材料进行结合的方法，但是结合力度不够，并且不能在所有系列铝合金基材上如较硬的铝合金AL6061-T6表面上获得均匀的纳米级孔洞。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法，具备能在所有系列铝合金基材上如较硬的铝合金AL6061-T6表面上获得均匀的纳米级孔洞，实现铝合金基材与纳米塑料的强力结合，结合力强度达到200KGF/CM2以上等优点，解决了现有的结合技术强度不够的问题；
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，包括以下步骤：
S1、选取工件，并将工件安装在挂具上；
S2、前期处理：
（1）将工件水洗：除去工件表面的灰尘或者加工后残留的碎屑；
（2）将除尘之后的工件进行除油：将装有工件的挂具放入中性脱脂剂中进行脱脂，脱脂温度为55-65℃，脱脂时间为2-10分钟；
（3）将脱脂后的工件放进清水中进行清洗，反复冲洗2-3次，清洗之后进行烘干处理；
S3、预成孔处理-化学腐蚀：
（1）酸腐蚀：将经过步骤S1处理之后的工件放入酸溶液中进行腐蚀，保持酸腐蚀的温度为30-50℃，酸腐蚀的时间为2-10分钟；
（2）将经过酸腐蚀之后的工件放入清水中充分进行清洗，除去工件表面的酸液，清洗之后进行烘干处理；
（3）碱腐蚀：将经过酸腐蚀并且烘干之后的工件放入碱溶液中进行腐蚀，保持碱腐蚀的温度为30-40℃，碱腐蚀的时间为0.5-10分钟；
（4）将经过碱腐蚀之后的工件放入清水中充分进行清洗，除去工件表面的碱液，清洗之后进行烘干处理；
S4、成孔处理-电解：
（1）第一次电解处理：将经过化学腐蚀之后的工件放入酸性电解液A中阳极处理，电解电压为12V，时间为10-20分钟；
（2）先利用纯水对经过第一次电解之后的工件进行清洗，除去工件表面的电解液，然后将工件使用热水清洗，清洗之后进行烘干处理；
（3）第二次电解处理：将第一次电解处理之后的工件放入酸性电解液B中阳极处理，电解电压为12V，时间为10-20分钟；
（4）利用纯水将经过第二次电解处理之后的工件进行清洗，除去工件表面的电解液，清洗之后进行烘干处理；
S5、后期处理：
（1）中和处理：将经过步骤S4处理之后的工件放入中和剂中浸泡处理2-10分钟；
（2）将经过中和处理之后的工件放入纯水中进行清洗，清洗温度为70-90℃；
（3）最后，将工件放入烘干箱内烘烤10-30分钟，烘烤的温度为60-80℃；
S6、浸泡处理：
将成孔之后的金属放入化学溶液A中进行浸泡处理，浸泡时间为30-50分钟，浸泡温度为40-70℃；
优选的，所述酸腐蚀所用的酸溶液为盐酸和磷酸的混合溶液，盐酸的浓度为1.0～5mol/L，磷酸的浓度为0.5～4.2mol/L，且盐酸与磷酸的体积比为2:1；
优选的，所述碱腐蚀所用的碱溶液为氢氧化钠和葡萄糖酸钠的混合溶液，氢氧化钠0.8～3.2mol/L，葡萄糖酸钠0.3～2.6mol/L，且氢氧化钠与葡萄糖酸钠的体积比为2:1.5；
优选的，所述第一次电解处理用的酸性电解液A成分为：盐酸1.0～5mol/L，硫酸0.5～3.2mol/L，草酸0.3～0.6mol/L，甲基磺酸0.3～0.8mol/L，且盐酸:硫酸:草酸:甲基磺酸=1:2:2:3；
优选的，所述第二次电解处理用的酸性电解液B成分为：盐酸1.0～5mol/L，硫酸0.5～4.2mol/L，草酸0.3～0.6mol/L，甲基磺酸0.3～1.2mol/L，且盐酸:硫酸:草酸:甲基磺酸=1:1:2:3；
优选的，所述中和剂的成分为：无水碳酸钠0.8～1.2mol/L，葡萄糖酸钠0.3～0.6mol/L，且无水碳酸钠:葡萄糖酸钠=2:1.5；
优选的，所述化学溶液A为胺类化合物中的一种或多种混合物；
一种金属材料与塑胶材料的强力结合方法，包括以下步骤：
（1）加入塑胶材料PPS和/或PBT/或PA66，在注塑机内融化为胶液；
（2）在注塑机中分别加入工程塑胶和酯类塑材，与塑胶材料PPS和/或PBT/或PA66充分混合成胶液；
（3）将模具加热至140-160℃；
（4）将已经过纳米处理的铝合金工件放入到注塑机成型腔中，加热至110-140℃；
（5）将注塑成型机中的胶液经模具的流道注射至成型腔中与加热110-140℃的铝合金结合形成一体式结构，完成塑料的注塑成型；
（6）将注塑成型后的铝合金塑料一体工件降温后取出；
优选的，所述工程塑胶包括碳酸树酯塑材、锦纶、聚乙烯、聚丙烯酰胺、铁氟龙或ABS树酯中的一种或几种；
优选的，所述酯类塑材为聚苯硫醚塑材或聚对苯二甲酸丁二酯塑材中的一种或者几种混合物；
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种金属材料和塑胶材料的强力结合方法，具备以下有益效果：
1、该金属材料和塑胶材料的强力结合方法，通过分别将铝合金进行前期处理、预成孔处理、成孔处理、后期处理以及浸泡处理，通过在预成孔处理时采用化学腐蚀，然后在成孔处理时采用电化学腐蚀，能够适用于不同强度的铝合金材料，如较硬的铝合金AL6061-T6表面上获得均匀的纳米级孔洞，并且通过在成孔处理之后进行浸泡处理，通过在胺类化合物中中进行浸泡，可以增强铝合金材料与胶液之间的粘接程度。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；
实施例一：一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，包括以下步骤：
S1、选取工件，并将工件安装在挂具上；
S2、前期处理：
（1）将工件水洗：除去工件表面的灰尘或者加工后残留的碎屑；
（2）将除尘之后的工件进行除油：将装有工件的挂具放入中性脱脂剂中进行脱脂，脱脂温度为55-65℃，脱脂时间为2-10分钟；
（3）将脱脂后的工件放进清水中进行清洗，反复冲洗2-3次，清洗之后进行烘干处理；
S3、预成孔处理-化学腐蚀：
（1）酸腐蚀：将经过步骤S1处理之后的工件放入酸溶液中进行腐蚀，保持酸腐蚀的温度为30-50℃，酸腐蚀的时间为2-10分钟，酸腐蚀所用的酸溶液为盐酸和磷酸的混合溶液，盐酸的浓度为1.0～5mol/L，磷酸的浓度为0.5～4.2mol/L，且盐酸与磷酸的体积比为2:1；
（2）将经过酸腐蚀之后的工件放入清水中充分进行清洗，除去工件表面的酸液，清洗之后进行烘干处理；
（3）碱腐蚀：将经过酸腐蚀并且烘干之后的工件放入碱溶液中进行腐蚀，保持碱腐蚀的温度为30-40℃，碱腐蚀的时间为0.5-10分钟，碱腐蚀所用的碱溶液为氢氧化钠和葡萄糖酸钠的混合溶液，氢氧化钠0.8～3.2mol/L，葡萄糖酸钠0.3～2.6mol/L，且氢氧化钠与葡萄糖酸钠的体积比为2:1.5；
（4）将经过碱腐蚀之后的工件放入清水中充分进行清洗，除去工件表面的碱液，清洗之后进行烘干处理；
S4、成孔处理-电解：
（1）第一次电解处理：将经过化学腐蚀之后的工件放入酸性电解液A中阳极处理，电解电压为12V，时间为10-20分钟，第一次电解处理用的酸性电解液A成分为：盐酸1.0～5mol/L，硫酸0.5～3.2mol/L，草酸0.3～0.6mol/L，甲基磺酸0.3～0.8mol/L，且盐酸:硫酸:草酸:甲基磺酸=1:2:2:3；
（2）先利用纯水对经过第一次电解之后的工件进行清洗，除去工件表面的电解液，然后将工件使用热水清洗，清洗之后进行烘干处理；
（3）第二次电解处理：将第一次电解处理之后的工件放入酸性电解液B中阳极处理，电解电压为12V，时间为10-20分钟，第二次电解处理用的酸性电解液B成分为：盐酸1.0～5mol/L，硫酸0.5～4.2mol/L，草酸0.3～0.6mol/L，甲基磺酸0.3～1.2mol/L，且盐酸:硫酸:草酸:甲基磺酸=1:1:2:3；
（4）利用纯水将经过第二次电解处理之后的工件进行清洗，除去工件表面的电解液，清洗之后进行烘干处理；
每次清洗，先进行浸泡，然后在取出冲洗，能够充分的除去工件表面残留的药液，在每一步操作之后均进行烘干，除去工件表面的水分，然后在进行下一步操作，不仅可以避免药液随着水滴残留在工件表面，而且可以避免水分的残留导致影响溶液的浓度，从而可以避免影响反应的进行；
S5、后期处理：
（1）中和处理：将经过步骤S4处理之后的工件放入中和剂中浸泡处理2-10分钟，中和剂的成分为：无水碳酸钠0.8～1.2mol/L，葡萄糖酸钠0.3～0.6mol/L，且无水碳酸钠:葡萄糖酸钠=2:1.5；
（2）将经过中和处理之后的工件放入纯水中进行清洗，清洗温度为70-90℃；
（3）最后，将工件放入烘干箱内烘烤10-30分钟，烘烤的温度为60-80℃；
S6、浸泡处理：
将成孔之后的金属放入化学溶液A中进行浸泡处理，浸泡时间为30-50分钟，浸泡温度为40-70℃，化学溶液A为胺类化合物中的一种或多种混合物，通过在胺类化合物中中进行浸泡，可以增强铝合金材料与胶液之间的粘接程度；
一种金属材料与塑胶材料的强力结合方法，包括以下步骤：
（1）加入塑胶材料PPS和/或PBT/或PA66，在注塑机内融化为胶液；
（2）在注塑机中分别加入工程塑胶和酯类塑材，与塑胶材料PPS和/或PBT/或PA66充分混合成胶液，工程塑胶包括碳酸树酯塑材、锦纶、聚乙烯、聚丙烯酰胺、铁氟龙或ABS树酯中的一种或几种，酯类塑材为聚苯硫醚塑材或聚对苯二甲酸丁二酯塑材中的一种或者几种混合物；
（3）将模具加热至140-160℃；
（4）将已经过纳米处理的铝合金工件放入到注塑机成型腔中，加热至110-140℃；
（5）将注塑成型机中的胶液经模具的流道注射至成型腔中与加热110-140℃的铝合金结合形成一体式结构，完成塑料的注塑成型；
（6）将注塑成型后的铝合金塑料一体工件降温后取出；
本发明的有益效果是：该金属材料和塑胶材料的强力结合方法，通过分别将铝合金进行前期处理、预成孔处理、成孔处理、后期处理以及浸泡处理，通过在预成孔处理时采用化学腐蚀，然后在成孔处理时采用电化学腐蚀，能够适用于不同强度的铝合金材料，如较硬的铝合金AL6061-T6表面上获得均匀的纳米级孔洞，并且通过在成孔处理之后进行浸泡处理，通过在胺类化合物中中进行浸泡，可以增强铝合金材料与胶液之间的粘接程度；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选取工件，并将工件安装在挂具上；
S2、前期处理：
（1）将工件水洗：除去工件表面的灰尘或者加工后残留的碎屑；
（2）将除尘之后的工件进行除油：将装有工件的挂具放入中性脱脂剂中进行脱脂，脱脂温度为55-65℃，脱脂时间为2-10分钟；
（3）将脱脂后的工件放进清水中进行清洗，反复冲洗2-3次，清洗之后进行烘干处理；
S3、预成孔处理-化学腐蚀：
（1）酸腐蚀：将经过步骤S1处理之后的工件放入酸溶液中进行腐蚀，保持酸腐蚀的温度为30-50℃，酸腐蚀的时间为2-10分钟；
（2）将经过酸腐蚀之后的工件放入清水中充分进行清洗，除去工件表面的酸液，清洗之后进行烘干处理；
（3）碱腐蚀：将经过酸腐蚀并且烘干之后的工件放入碱溶液中进行腐蚀，保持碱腐蚀的温度为30-40℃，碱腐蚀的时间为0.5-10分钟；
（4）将经过碱腐蚀之后的工件放入清水中充分进行清洗，除去工件表面的碱液，清洗之后进行烘干处理；
S4、成孔处理-电解：
（1）第一次电解处理：将经过化学腐蚀之后的工件放入酸性电解液A中阳极处理，电解电压为12V，时间为10-20分钟；
（2）先利用纯水对经过第一次电解之后的工件进行清洗，除去工件表面的电解液，然后将工件使用热水清洗，清洗之后进行烘干处理；
（3）第二次电解处理：将第一次电解处理之后的工件放入酸性电解液B中阳极处理，电解电压为12V，时间为10-20分钟；
（4）利用纯水将经过第二次电解处理之后的工件进行清洗，除去工件表面的电解液，清洗之后进行烘干处理；
S5、后期处理：
（1）中和处理：将经过步骤S4处理之后的工件放入中和剂中浸泡处理2-10分钟；
（2）将经过中和处理之后的工件放入纯水中进行清洗，清洗温度为70-90℃；
（3）最后，将工件放入烘干箱内烘烤10-30分钟，烘烤的温度为60-80℃；
S6、浸泡处理：
将成孔之后的金属放入化学溶液A中进行浸泡处理，浸泡时间为30-50分钟，浸泡温度为40-70℃。
2.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于：所述酸腐蚀所用的酸溶液为盐酸和磷酸的混合溶液，盐酸的浓度为1.0～5mol/L，磷酸的浓度为0.5～4.2mol/L，且盐酸与磷酸的体积比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于：所述碱腐蚀所用的碱溶液为氢氧化钠和葡萄糖酸钠的混合溶液，氢氧化钠0.8～3.2mol/L，葡萄糖酸钠0.3～2.6mol/L，且氢氧化钠与葡萄糖酸钠的体积比为2:1.5。
4.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于：所述第一次电解处理用的酸性电解液A成分为：盐酸1.0～5mol/L，硫酸0.5～3.2mol/L，草酸0.3～0.6mol/L，甲基磺酸0.3～0.8mol/L，且盐酸:硫酸:草酸:甲基磺酸=1:2:2:3。
5.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于：所述第二次电解处理用的酸性电解液B成分为：盐酸1.0～5mol/L，硫酸0.5～4.2mol/L，草酸0.3～0.6mol/L，甲基磺酸0.3～1.2mol/L，且盐酸:硫酸:草酸:甲基磺酸=1:1:2:3。
6.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于：所述中和剂的成分为：无水碳酸钠0.8～1.2mol/L，葡萄糖酸钠0.3～0.6mol/L，且无水碳酸钠:葡萄糖酸钠=2:1.5。
7.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面形成纳米孔的处理方法，其特征在于：所述化学溶液A为胺类化合物中的一种或多种混合物。
8.一种金属材料与塑胶材料的强力结合方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）加入塑胶材料PPS和/或PBT/或PA66，在注塑机内融化为胶液；
（2）在注塑机中分别加入工程塑胶和酯类塑材，与塑胶材料PPS和/或PBT/或PA66充分混合成胶液；
（3）将模具加热至140-160℃；
（4）将已经过纳米处理的铝合金工件放入到注塑机成型腔中，加热至110-140℃；
（5）将注塑成型机中的胶液经模具的流道注射至成型腔中与加热110-140℃的铝合金结合形成一体式结构，完成塑料的注塑成型；
（6）将注塑成型后的铝合金塑料一体工件降温后取出。
9.根据权利要求8所述的一种金属材料与塑胶材料的强力结合方法，其特征在于：所述工程塑胶包括碳酸树酯塑材、锦纶、聚乙烯、聚丙烯酰胺、铁氟龙或ABS树酯中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述的一种金属材料与塑胶材料的强力结合方法，其特征在于：所述酯类塑材为聚苯硫醚塑材或聚对苯二甲酸丁二酯塑材中的一种或者几种混合物。
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