CN109093926A - 一种陶瓷与塑胶的复合件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷与塑胶的复合件及其制备方法。该复合件的结构为：包括陶瓷基体和结合在所述陶瓷基体上的塑胶；所述陶瓷基体至少具有一个第一表面，所述第一表面的至少部分区域具有海绵状三维结构；所述海绵状三维结构为：以相互连接的陶瓷颗粒结合成骨架，所述骨架的表面和内部具有若干纵向孔和横向孔，所述塑胶结合在所述陶瓷基体的具有海绵状三维结构的第一表面上。本发明提供的陶瓷与塑胶的复合件的制备方法，通过对陶瓷基体表面改性，在陶瓷基体表面上形成海绵状三维结构，将塑胶以纳米注塑技术注塑于海绵状三维结构上，能制备出高结合强度、高可靠性的陶瓷与塑胶的复合件。

Description

一种陶瓷与塑胶的复合件及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料复合体技术领域，更具体地，涉及一种陶瓷与塑胶的复合件及其制备方法。

背景技术

随着电子科技的高速发展，人们越来越依赖电子产品。如今，许多电子产品的外壳或者零部件选择采用陶瓷与塑胶复合体来制作，以达到产品外表美观，且不产生信号屏蔽的目的。在精密加工领域中，现有的技术一般是将塑胶件与陶瓷基体采用胶水粘接、铆钉连接或者倒扣结合，但在实际应用中发现上述方式均存在一定的缺陷，如：胶水粘接的方式牢固性较差，铆钉连接或者倒扣结合的方式增加了产品结构的复杂度，并且会影响产品的外观。近年来兴起了一种纳米注塑技术(NMT)，该技术具有结合力高、能无缝结合且自动化程度高的优势，非常适合制备复合件。

陶瓷材料是一种无机非金属材料，具有优异的绝缘性以及耐化学腐蚀性。若采用纳米注塑技术将陶瓷与塑胶结合，由于陶瓷材料的耐化学腐蚀性好，很难在陶瓷的表面上形成孔，即难以制备适合纳米注塑的表面结构。为了使纳米注塑技术能应用于陶瓷与塑料的复合过程中，非常有必要探索陶瓷材料的表面改性技术，从而制备出高结合强度、高可靠性的陶瓷与塑胶的复合件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷与塑胶的复合件的新技术方案。

根据本发明的第一个方面，提供了一种陶瓷与塑胶的复合件，包括：陶瓷基体和结合在所述陶瓷基体上的塑胶；所述陶瓷基体至少具有一个第一表面，所述第一表面的至少部分区域具有海绵状三维结构；其中，所述海绵状三维结构为：以相互连接的陶瓷颗粒结合成骨架，所述骨架的表面和内部具有若干纵向孔和横向孔，所述塑胶结合在所述陶瓷基体的具有海绵状三维结构的第一表面上。

可选地，所述塑胶部分填充于所述海绵状三维结构上的横向孔和纵向孔内。

可选地，所述陶瓷基体的材质为氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料或碳化物陶瓷材料。

可选地，所述陶瓷基体的材质为氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、氧化硅陶瓷材料、氧化钛陶瓷材料和氧化镁陶瓷材料中的至少一种。

可选地，所述陶瓷基体的材质为氮化硅陶瓷材料或氮化硼陶瓷材料。

可选地，所述陶瓷基体的材质为碳化硅陶瓷材料。

可选地，所述塑胶的材质包括主体材料和改性材料，且所述改性材料添加在所述主体材料中；其中，所述主体材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯塑胶、聚亚苯基硫醚塑胶、聚对苯二甲酸丁二醇酯塑胶和聚酰胺塑胶中的至少一种；其中，所述改性材料为玻璃纤维、碳纤维、玻璃片、碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅和滑石中的任意一种。

可选地，所述海绵状三维结构的厚度为1-100μm。

可选地，在所述海绵状三维结构中：结合成所述骨架的陶瓷颗粒的粒径为10nm-10μm，所述横向孔和纵向孔的孔径均为1nm-10μm，且从所述骨架的表面到骨架的内部，所述横向孔和纵向孔的孔径均逐渐减小。

根据本发明的第二个方面，提供了一种陶瓷与塑胶的复合件的制备方法，包括：

提供陶瓷基体，所述陶瓷基体至少具有第一表面；

采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体的第一表面进行表面刻蚀处理，在所述第一表面上形成第一中间体；

采用无机酸溶液对所述第一中间体进行腐蚀处理，得到海绵状三维结构；

将塑胶注塑于所述海绵状三维结构上形成塑胶件，所述塑胶件结合在所述陶瓷基体的具有海绵状三维结构的第一表面上，形成陶瓷与塑胶的复合件。

可选地，在所述采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体进行表面刻蚀处理的过程中，还包括：表面预处理，所述表面预处理用于去除陶瓷基体表面的油垢。

可选地，在所述采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体进行表面刻蚀处理的过程中，处理温度为60℃-100℃，处理时间为0.5-10h。

可选地，所述氟化物酸性溶液主要由氟化物、酸和去离子水混合形成，其中，氟离子浓度为0.1-5.0mol/L，氢离子浓度为1-10mol/L。

可选地，在所述采用无机酸溶液对所述第一中间体进行腐蚀处理的过程中，处理温度为40-100℃，处理时间为5-100min。

可选地，所述无机酸溶液主要由无机酸和去离子水混合制成，其中，氢离子的浓度为1-10mol/L。

可选地，在所述将塑胶注塑于所述海绵状三维结构上形成塑胶件的过程中，注塑模具的温度为100-280℃，注射压力为30-80Mpa，注射速度为10-20mm/s。

本发明实施例提供的陶瓷与塑胶的复合件的技术方案，在陶瓷基体的表面上形成适合纳米注塑的疏松的海绵状三维结构，可将塑胶以纳米注塑的方式牢固的结合在陶瓷基体的具有海绵状三维结构的表面上。

本发明实施例提供的陶瓷与塑胶复合件的制备方法，工艺简单，能制备出高结合强度、高可靠性的陶瓷与塑胶的复合件。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的陶瓷与塑胶的复合件的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的在陶瓷基体上形成的海绵状三维结构的示意图。

图3示出了本发明实施例提供的陶瓷与塑胶的复合件的扫描电镜示意图。

图4示出了本发明实施例提供的陶瓷与塑胶的复合件的制备方法的流程图。

图中标识如下：

1-陶瓷基体；2-塑胶；

11-海绵状三维结构；

111-纵向孔；

112-横向孔；

113-陶瓷颗粒。

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。

本发明提供一种陶瓷与塑胶的复合件，可用于加工成电子产品的外壳或者零部件，不仅能使电子产品的外观美观，还不会产生信号屏蔽的现象。当然，也可以将上述陶瓷与塑胶复合件应用于适合的其他领域中。图1示出了本发明实施例提供的陶瓷与塑胶的复合件的结构示意图，图2示出了本发明实施例提供的在陶瓷基体上形成的海绵状三维结构的示意图，图3示出了本发明实施例提供的陶瓷与塑胶的复合件的扫描电镜示意图。现以图1至图3为例，对本发明的陶瓷与塑胶的复合件的结构特征、原理等进行描述。

本发明提供了一种陶瓷与塑胶的复合件，如图1所示，包括：陶瓷基体1和结合在陶瓷基体1上的塑胶2。其中，陶瓷材料是一种无机非金属材料，具有良好的绝缘性和耐化学腐蚀性。

其中，所述陶瓷基体1至少具有一个第一表面，所述第一表面是用于与塑胶2相互结合。在所述第一表面上至少部分区域具有海绵状三维结构11，塑胶2结合在陶瓷基体1的具有海绵状三维结构11的第一表面上，从而形成陶瓷与塑胶的复合件。其中，在陶瓷基体1表面上形成适合纳米注塑的海绵状三维结构11，该结构利于塑胶2与陶瓷基体1之间牢固的结合。

如图2及图3所示，所述海绵状三维结构11是指：以相互连接的陶瓷颗粒113结合成骨架，所述骨架的表面和内部具有若干纵向孔111和横向孔112。其中，组成骨架的陶瓷颗粒113的粒径为10nm-10μm，纵向孔111和横向孔112的孔径均为1nm-10μm，且从骨架的表面到骨架的内部，纵向孔112和横向孔111的孔径均逐渐减小。

现有技术中，在陶瓷材料的表面一般仅能形成纵向的孔。与现有技术相比，如图2及图3所示，本发明中的海绵状三维结构11上既具有纵向孔111，又具有横向孔112，这种特殊结构利于塑胶2与陶瓷基体1之间更加牢固的结合，可以使结合后的陶瓷基体1和塑胶2能够保持较优的力学性能。采用此种结构注塑得到的陶瓷与塑胶的复合件，其陶瓷基体1与塑胶2的结合强度超过35Mpa，能够很好的满足产品制作对结合强度的要求。

可选地，所述陶瓷基体的材质可以为氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料或碳化物陶瓷材料。

在一个例子中，氧化物陶瓷材料包括氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、氧化硅陶瓷材料、氧化钛陶瓷材料、氧化镁陶瓷材料中一种或者多种复合陶瓷。当采用多种陶瓷材料复合时，可以将氧化硅陶瓷材料作为主要部分，氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、氧化硅陶瓷材料、氧化钛陶瓷材料、氧化镁陶瓷材料中的任意一种或多种可作为添加剂。在后期处理过程中，添加剂有助于海绵状三维结构与陶瓷基体的结合紧密，避免注塑加热过程中海绵状三维结构产生开裂的情况。

在一个例子中，氮化物陶瓷材料为氮化硅陶瓷材料或氮化硼陶瓷材料，当然也可以为氮化硅陶瓷材料和氮化硼陶瓷材料构成的复合陶瓷。

在一个例子中，碳化物陶瓷材料为碳化硅陶瓷材料。

当然，也可以选用其他陶瓷材料，在此不作限定。

优选地，海绵状三维结构的厚度为1-100μm。可以理解的，海绵状三维结构是形成在陶瓷基体的表面上，由于陶瓷材料本身比较脆，海绵状三维结构的厚度过薄不利于与塑料的牢固结合，过厚不利于与陶瓷基体的牢固结合，易从陶瓷基体上脱落。

将塑胶以注塑的方式与陶瓷基体表面的海绵状三维结构结构结合时，部分塑胶会渗入到海绵状三维结构内，形成的结构为：塑胶部分填充于海绵状三维结构内部。或者，由于海绵状三维结构上具有若干横向孔和纵向孔，部分塑胶会渗入横向孔和纵向孔中，形成的结构为：塑胶部分填充于海绵状三维结构的横向孔和纵向孔内。

将陶瓷与塑胶结合形成的复合体，外观可呈现出陶瓷光亮的质感，且不产生信号屏蔽的特性，同时具备硬度高和质量轻的特点。将其应用于电子产品外壳或零部件上，具有质轻、外观美观且不易产生划痕的特点。

在一种可选的实施方式中，所述的海绵状三维结构，其横向孔和纵向孔的孔径均为1nm-10μm，该结构可以采用酸蚀处理或其他表面处理方式。在本实施方式中对此不做限制。海绵状三维结构上的纵向孔和横向孔，能增加塑胶件与陶瓷基体的结合强度。

进一步地，所述塑胶的材质包括主体材料和改性材料。

其中，所述主体材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯塑胶、聚亚苯基硫醚塑胶、聚对苯二甲酸丁二醇酯塑胶和聚酰胺塑胶中的至少一种。上述主体材料具备较好的电绝缘性、耐热性以及强度，便于加工。

为了进一步提高塑胶件的力学性能和机械性能，可以在上述主体材料中添加改性材料。所述改性材料可作为填料，填充在主体材料中，以增强主体材料的性能，扩大主体材料的应用范围。

例如，所述改性材料为玻璃纤维、碳纤维、玻璃片、碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅、滑石中的任意一种。添加的改性材料在塑胶注塑成型为塑胶件时，可以降低塑胶件与陶瓷基体之间的热膨胀系数，防止塑胶件发生收缩、翘曲或者脱落；同时可以提升塑胶件的抗弯性能，有助于增强陶瓷基体与塑胶件之间的结合。

本实施例的另一方面，还提供一种复合件的制备方法，应用于上述陶瓷与塑胶的复合件，参照图4所示，该方法包括如下步骤：

S1、提供一陶瓷基体，所述陶瓷基体至少具有第一表面。

其中，陶瓷基体的材质是氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料或碳化物陶瓷材料。

在一个例子中，氧化物陶瓷材料包括氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、氧化硅陶瓷材料、氧化钛陶瓷材料、氧化镁陶瓷材料中一种或者多种复合陶瓷。当采用多种陶瓷材料复合时，可以将氧化硅陶瓷材料作为主要部分，氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、氧化钛陶瓷材料、氧化镁陶瓷材料中的任意一种或多种可作为调节剂。在后期处理过程中，调节剂有助于海绵状三维结构和陶瓷基体的结合紧密，避免注塑加热过程中海绵状三维结构产生开裂。

在一个例子中，氮化物陶瓷材料为氮化硅陶瓷材料或氮化硼陶瓷材料，当然也可以为氮化硅陶瓷材料和氮化硼陶瓷材料构成的复合陶瓷。

在一个例子中，碳化物陶瓷材料为碳化硅陶瓷材料。

当然，也可以选用其他陶瓷材料，在此不作限定。

S2、采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体的第一表面进行表面刻蚀处理，在所述第一表面上形成第一中间体。

配制氟化物酸性溶液，将陶瓷基体放置在氟化物酸性溶液中，利用氟化物酸性溶液对陶瓷基体的第一表面进行刻蚀处理，处理温度为60-100℃，处理时间为0.5-10h，在陶瓷基体的第一表面上形成第一中间体。

第一中间体的结构为：以相互连接的陶瓷颗粒结合成骨架，在所述骨架的表面形成若干纵向孔，在所述骨架的内部形成若干横向孔，但在所述纵向孔和横向孔内分布有粉末、碎屑等物质。

上述的氟化物酸性溶液主要由氟化物、酸和去离子水混合形成；其中，氟离子(F离子)的浓度为0.1-5.0mol/L,氢离子(H离子)浓度为1-10mol/L(氟化物的浓度依照F离子浓度配制，酸的浓度依照H离子浓度配制)。

在一个例子中，氟化物采用氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化钙、氟化硅中的一种或者多种构成的混合氟化物。

在一个例子中，酸采用盐酸、硫酸、氢氟酸、硝酸、草酸、甲酸中的一种或者多种构成的混合酸。

上述的氟化物酸性溶液，其中的氟离子(F离子)用于对陶瓷基体的第一表面进行刻蚀处理，氢离子(H离子)用于初步溶解第一中间体上横向孔和纵向孔中的粉末、碎屑等物质(陶瓷是由粉体烧结制成，因此陶瓷在经过化学腐蚀后会在表面残留很多疏松的粉体，若直接在陶瓷表面上注塑塑胶，会导致陶瓷与塑胶之间结合力差，因此需要对残留的粉体、碎屑等进行清理，而这些粉体、碎屑一般溶于酸，因此采用酸对其进行初步溶解)。

在对所述陶瓷基体的第一表面进行表面刻蚀处理的过程中，还包括：表面预处理，所述表面预处理用于去除所述第一表面上的油垢。在表面预处理过程中可以采用除油剂或者脱脂剂对陶瓷基体的第一表面处理一定的时间，如：300s；最后放入去离子水中清洗并完全烘干。

S3、采用无机酸溶液对所述第一中间体进行腐蚀处理，得到疏松的海绵状三维结构。

配制无机酸溶液，将经步骤S2得到的第一中间体放置于配制好的无机酸溶液中，在这一过程中：处理温度为40-100℃，处理时间为5-100min，得到海绵状三维结构。该海绵状三维结构，如图2及图3所示：以相互连接的陶瓷颗粒113结合成骨架，在所述骨架的表面具有若干纵向孔111和横向孔112。与第一中间体相比，海绵状三维结构上的纵向孔111和横向孔112的孔径更大，连通性更强，所以呈现疏松的海绵状三维结构。

上述无机酸溶液主要由无机酸和去离子水混合制成。

在一个例子中，无机酸为氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸、高氯酸中的一种或多种。具体地，控制氢离子(H离子)的浓度在1-10mol/L(酸的浓度依照H离子浓度配制)。

在步骤S3中，采用无机酸溶液进一步处理经步骤S2得到的第一中间体，具体为：利用无机酸溶液进一步溶解横向孔和纵向孔中的碎屑、粉末等物质，使横向孔和纵向孔均具有更大的孔径和更大的连通性，利于后续步骤中塑胶与陶瓷的牢固结合。

S4、将塑胶注塑于所述海绵状三维结构上形成塑胶件，所述塑胶件结合在所述陶瓷基体的具有海绵状三维结构的第一表面上，形成陶瓷与塑胶的复合件。

提供一个注塑模具，采用纳米注塑技术，将经步骤S3得到的海绵状三维结构置于该注塑模具内部，将注塑模具的温度升温至100-280℃，再以30-80Mpa的注射压力、10-20mm/s的注射速度将塑胶注塑到陶瓷基体表面的海绵状三维结构上，以形成陶瓷与塑胶的复合件。具体的结构为，如图1所示，在陶瓷基体1的第一表面上通过海绵状三维结构11结合有塑胶2。

其中，塑胶是通过在主体材料中添加了改性材料制成的。所述主体材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯塑胶、聚亚苯基硫醚塑胶、聚对苯二甲酸丁二醇脂塑胶、聚酰胺塑胶中的至少一种。主体材料具备较好的电绝缘性、耐热性以及强度，便于加工。所述改性材料是玻璃纤维、碳纤维、玻璃片、碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅、滑石中的任意一种。所述改性材料作为填料添加在所述主体材料中，当塑胶在陶瓷体上注塑成型成塑胶件，可以降低陶瓷基体与塑胶件之间的热膨胀系数，防止塑胶件发生收缩、翘曲或者脱落；同时可以提升塑胶件的抗弯性能，有助于增强陶瓷基体与塑胶件的结合。

实施例1

提供一陶瓷基体，该陶瓷基体是若干片氧化锆陶瓷片，氧化锆陶瓷片至少具有第一表面，所述第一表面用于与塑胶结合，以形成陶瓷与塑料的复合件。

首先，采用除油剂或脱脂剂对所述氧化锆陶瓷片的第一表面进行预处理，目的在于去除第一表面上的油垢，利于后续在氧化锆陶瓷片的第一表面上形成牢固的海绵状三维结构。

在表面预处理过程中可以采用除油剂或者脱脂剂对陶瓷基体的第一表面处理一定的时间，如：300s；最后放入去离子水中清洗并完全烘干。

其次，配制氟化物酸性溶液。

在聚乙烯材质的容器中加入1L去离子水，并加入硫酸、盐酸、氟化钠和氟化氢氨，其中，F离子浓度为2.5mol/L，H离子浓度为5mol/L，充分搅拌混合均匀，配制出氟化物酸性溶液；之后，将配制好的氟化物酸性溶液加热至60℃。

再次，采用上述配制的氟化物酸性溶液对氧化锆陶瓷片的第一表面进行表面刻蚀处理。

将氧化锆陶瓷片放入氟化物酸性溶液中浸泡10h，取出后用去离子水清洗，在氧化锆陶瓷片的第一表面上形成第一中间体。

然后，配制无机酸溶液。

在聚乙烯材质的容器中加入1L去离子水，并加入氢氟酸、硫酸和硝酸，其中，H离子的浓度为5mol/L，充分搅拌混合均匀，配制出无机酸溶液；之后，将配制好的无机酸溶液加热至70℃。

接着，将第一中间体放入上述的无机酸溶液中浸泡60min，取出后用去离子水清洗并烘干，得到疏松的海绵状三维结构。

最后，纳米注塑成型。

提供一注塑模具，将得到的海绵状三维结构置于注塑模具内，将注塑模具升温至180℃，在海绵状三维结构上注塑含有20％玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT树脂组合物，得到陶瓷与塑胶的复合件测试片。

将得到的测试片固定于万能材料试验机上进行产品拉伸测试，分别测试5组测试片，测试片平均结合强度约为35MPa，测试结果如下表1所示。

表1测试结果

样品	1	2	3	4	5	平均值
							结合强度/MPa	34.8	35.6	35.2	35.0	34.5	35.0

测试片被拉断后，在氧化锆陶瓷片的第一表面上残留有较多的塑胶。这一现象说明：氧化锆陶瓷片的第一表面上成孔效果较好，塑胶嵌入到氧化锆陶瓷片第一表面上形成的海绵状三维结构的纵向孔和横向孔内，被牢固的锚栓于海绵状三维结构中。

实施例2

提供一陶瓷基体，该陶瓷基体是若干片氧化铝陶瓷片，该氧化铝陶瓷片至少具有第一表面，所述第一表面用于与塑胶结合，以形成陶瓷与塑料的复合件。

首先，采用除油剂或脱脂剂对所述氧化铝陶瓷片的第一表面进行预处理，目的在于去除第一表面上的油垢，利于后续在氧化铝陶瓷片的第一表面上形成牢固的海绵状三维结构。

在表面预处理过程中可以采用除油剂或者脱脂剂对陶瓷基体的第一表面处理一定的时间，如：300s；最后放入去离子水中清洗并完全烘干。

其次，配制氟化物酸性溶液。

在聚乙烯材质的容器中加入1L去离子水，并加入硫酸、盐酸、氟化钠、氟化氢氨，其中，F离子浓度为3.5mol/L,H离子浓度为6mol/L，充分搅拌混合均匀，配制出氟化物酸性溶液；之后，将氟化物酸性溶液加热至60℃。

再次，采用配制的氟化物酸性溶液对氧化铝陶瓷片的第一表面进行表面刻蚀处理。

将氧化铝陶瓷片放入氟化物酸性溶液中浸泡10h，取出后用去离子水清洗，在氧化铝陶瓷片的第一表面上形成第一中间体。

然后，配制无机酸溶液。

在聚乙烯材质的容器中加入1L去离子水，并加入氢氟酸、硫酸、硝酸盐酸和高氯酸，其中，H离子的浓度为10mol/L充分搅拌混合均匀，配制出无机酸溶液；之后，将配制出的无机酸溶液加热至70℃。

接着，将第一中间体放入无机酸溶液中浸泡60min，取出后用去离子水清洗并烘干，得到海绵状三维结构。

最后，纳米注塑成型。

提供一注塑模具，将得到的海绵状三维结构置于注塑模具内，将注塑模具升温至200℃，在海绵状三维结构上注塑含有20％玻璃纤维的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET树脂组合物，得到陶瓷与塑胶的复合件测试片。

将得到的测试片固定于万能材料试验机上进行产品拉伸测试，分别测试5组测试片，测试片平均结合强度约为35MPa，测试结果如下表2所示。

表2测试结果

样品	1	2	3	4	5	平均值
							结合强度/MPa	34.9	35.6	34.1	35.0	34.5	35.0

测试片被拉断后，在氧化铝陶瓷片的第一表面上残留有较多的塑胶。这一现象说明：氧化铝陶瓷片的第一表面成孔效果较好，塑胶嵌入到氧化铝陶瓷片第一表面上海绵状三维结构的纵向孔和横向孔内，被牢固的锚栓于海绵状三维结构中。

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 (16)

1.一种陶瓷与塑胶的复合件，其特征在于，包括：陶瓷基体和结合在所述陶瓷基体上的塑胶；所述陶瓷基体至少具有一个第一表面，所述第一表面的至少部分区域具有海绵状三维结构；

其中，所述海绵状三维结构为：以相互连接的陶瓷颗粒结合成骨架，所述骨架的表面和内部具有若干纵向孔和横向孔，所述塑胶结合在所述陶瓷基体的具有海绵状三维结构的第一表面上。

2.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述塑胶部分填充于所述海绵状三维结构上的横向孔和纵向孔内。

3.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述陶瓷基体的材质为氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料或碳化物陶瓷材料。

4.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述陶瓷基体的材质为氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、氧化硅陶瓷材料、氧化钛陶瓷材料和氧化镁陶瓷材料中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述陶瓷基体的材质为氮化硅陶瓷材料或氮化硼陶瓷材料。

6.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述陶瓷基体的材质为碳化硅陶瓷材料。

7.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述塑胶的材质包括主体材料和改性材料，且所述改性材料添加在所述主体材料中；

所述主体材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯塑胶、聚亚苯基硫醚塑胶、聚对苯二甲酸丁二醇酯塑胶和聚酰胺塑胶中的至少一种；

所述改性材料为玻璃纤维、碳纤维、玻璃片、碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅和滑石中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，所述海绵状三维结构的厚度为1-100μm。

9.根据权利要求1所述的复合件，其特征在于，在所述海绵状三维结构中：结合成所述骨架的陶瓷颗粒的粒径为10nm-10μm，所述横向孔和纵向孔的孔径均为1nm-10μm，且从所述骨架的表面到骨架的内部，所述横向孔和纵向孔的孔径均逐渐减小。

10.一种如权利要求1-9所述的陶瓷与塑胶的复合件的制备方法，其特征在于，包括：

提供陶瓷基体，所述陶瓷基体至少具有第一表面；

采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体的第一表面进行表面刻蚀处理，在所述第一表面上形成第一中间体；

采用无机酸溶液对所述第一中间体进行腐蚀处理，得到海绵状三维结构；

将塑胶注塑于所述海绵状三维结构上形成塑胶件，所述塑胶件结合在所述陶瓷基体的具有海绵状三维结构的第一表面上，形成陶瓷与塑胶的复合件。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，

在所述采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体进行表面刻蚀处理的过程中，还包括：表面预处理，所述表面预处理用于去除陶瓷基体表面的油垢。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述采用氟化物酸性溶液对所述陶瓷基体进行表面刻蚀处理的过程中，处理温度为60℃-100℃，处理时间为0.5-10h。

13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述氟化物酸性溶液主要由氟化物、酸和去离子水混合形成，其中，氟离子浓度为0.1-5.0mol/L，氢离子浓度为1-10mol/L。

14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述采用无机酸溶液对所述第一中间体进行腐蚀处理的过程中，处理温度为40-100℃，处理时间为5-100min。

15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述无机酸溶液主要由无机酸和去离子水混合制成，其中，氢离子的浓度为1-10mol/L。

16.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述将塑胶注塑于所述海绵状三维结构上形成塑胶件的过程中，注塑模具的温度为100-280℃，注射压力为30-80Mpa，注射速度为10-20mm/s。