CN109112542A - 砂化剂、铝合金表面处理方法及铝合金与塑料复合制品 - Google Patents

砂化剂、铝合金表面处理方法及铝合金与塑料复合制品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了砂化剂、铝合金表面处理方法及铝合金与塑料复合制品。上述砂化剂包括三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸；表面处理方法为：S1、脱脂；S2、碱洗；S3、采用三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸配制成砂化剂，采用砂化剂将铝合金进行砂化；S4、碱洗；S5、中和；S6、对所述铝合金进行阳极氧化；S7、烘干。本发明所述铝合金表面处理方法，得到的铝合金表面产生粗化效果，并产生微孔，使得其表面与塑料产生良好的结合力。

Description

砂化剂、铝合金表面处理方法及铝合金与塑料复合制品
技术领域
本发明涉及铝合金表面处理技术领域，具体涉及砂化剂、铝合金表面处理方法及铝合金与塑料复合制品。
背景技术
近几年铝合金金属在手机外壳、电脑外壳及其它电子书产品领域中的应用越来越多。很多品牌的手机外壳均采用铝塑结合工艺，对手机整体外观及其手感更是一大突破与进步。铝合金的表面处理工艺对于其外观起着至关重要的作用。目前对铝合金进行表面处理的工艺，能够获得表面性能较好的铝合金，但是与塑料结合的结合力不高，不利于制备铝塑结合的产品。
发明内容
基于此，本发明有必要提供一种砂化剂，其处理得到的铝合金，能在表面产生粗化效果，使得其表面与塑料产生良好的结合力，使铝合金与塑料能够紧密结为一体。
本发明还有必要提供一种铝合金表面处理方法。
本发明还有必要提供一种铝合金与塑料复合制品。
为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种砂化剂，包括三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸。
上述的砂化剂，采用配制成的砂化剂可以将铝合金的表面处理成可与塑料结合的粗化的效果，使得铝合金表面能够与塑料产生良好的结合力，从而铝合金与塑料能够紧密结为一体，得到性能更好的铝合金产品。
其中一些实施例中，所述砂化剂中：所述三氯化铁的浓度为10g/L-100g/L；所述盐酸的浓度为10g/L-100g/L；所述氟化氢铵的浓度为5g/L-100g/L；所述氯化铜的浓度为2g/L-50g/L；所述硫酸的浓度为10g/L-100g/L。
本发明还采用如下的技术方案：一种铝合金的表面处理方法，其包括如下步骤：
S1、采用脱脂剂对铝合金进行脱脂，然后对所述铝合金进行水洗；
S2、采用碱洗液对所述铝合金进行碱洗，然后对所述铝合金进行水洗；
S3、采用三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸配制成砂化剂，采用所述砂化剂将所述铝合金于40℃-60℃进行砂化，然后对所述铝合金进行水洗；
S4、采用碱洗液再次对所述铝合金进行碱洗，然后对所述铝合金进行水洗；
S5、中和掉所述铝合金表面的碱液，然后对所述铝合金进行水洗；
S6、对所述铝合金进行阳极氧化；
S7、将所述铝合金表面烘干。
上述的铝合金的表面处理方法，采用配制成的砂化剂可以将铝合金的表面处理成可与塑料结合的粗化的效果，配制的电解液针对铝合金材料，可以在铝合金表面产生合适大小的微孔，使得铝合金表面能够与塑料产生良好的结合力，从而铝合金与塑料能够紧密结为一体，得到性能更好的铝合金产品。
其中一些实施例中，所述步骤S6具体是：采用磷酸、硫酸、草酸或柠檬酸配制成电解液，将所述铝合金浸于所述电解液中，分别插入正、负电极，通入15V-30V电压，控制所述电解液的温度在15℃-25℃，电解5min-30min，然后对所述铝合金进行水洗。
其中一些实施例中，所述磷酸的浓度为50g/L-300g/L；所述硫酸的浓度为20g/L-100g/L；所述草酸的浓度为5g/L-50g/L；所述柠檬酸的浓度为5g/L-50g/L。
其中一些实施例中，所述步骤S3中，所述三氯化铁的浓度为10g/L-100g/L；所述盐酸的浓度为10g/L-100g/L；所述氟化氢铵的浓度为5g/L-100g/L；所述氯化铜的浓度为2g/L-50g/L；所述硫酸的浓度为10g/L-100g/L。
其中一些实施例中，所述砂化的温度为40℃-60℃，时间为1min-5min。
其中一些实施例中，所述脱脂剂的浓度为30g/L-80g/L，脱脂时间为3min-10min。
其中一些实施例中，所述碱洗液的浓度为20g/L-100g/L，碱洗时间为1min-5min。
本发明还提供一种铝合金与塑料复合制品，其包括铝合金部件及连接所述铝合金部件的塑料部件，所述铝合金部件由所述的铝合金表面处理方法处理得到。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种砂化剂，包括三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸。砂化剂采用三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸几种物质配合在一起，相互之间协同作用，对铝合金的表面产生粗化的效果，使得铝合金可与塑料更好地结合。
其中，三氯化铁的浓度为10g/L-100g/L；氟化氢铵的浓度为5g/L-100g/L；盐酸的浓度为10g/L-100g/L；氯化铜的浓度为2g/L-50g/L；硫酸的浓度为10g/L-100g/L。上述砂化剂的各物质的浓度，可以产生较好的粗化效果。
与砂化剂配合使用，对铝合金进行表面处理的溶液，包括脱脂剂、碱洗液、中和剂及电解液等。
电解液为磷酸、硫酸、草酸或柠檬酸。电解液针对铝合金材料设计，作用至铝合金表面，能够在铝合金表面产生合适大小的微孔，使得铝合金表面能够与塑料产生良好的结合力。优选地，电解液中：磷酸的浓度为50g/L-300g/L；硫酸的浓度为20g/L-100g/L；草酸的浓度为5g/L-50g/L；柠檬酸的浓度为5g/L-50g/L。上述砂化剂的各物质的浓度，可以产生较好的微孔化效果。
本发明还保护一种铝合金的表面处理方法，其包括如下步骤：
S1、采用脱脂剂对铝合金进行脱脂，然后对铝合金进行水洗。步骤S1具体可以是：将铝合金浸入浓度30g/L-80g/L、温度50℃-70℃的脱脂剂中，浸入时间3min-10min，除去铝合金表面的油，以便于后期进行处理；然后对铝合金进行水洗。
S2、采用碱洗液对铝合金进行碱洗，然后对铝合金进行水洗。步骤S2具体可以是：将铝合金浸入浓度20g/L-100g/L、温度40℃-60℃的碱洗液中，浸入时间1min-5min。碱洗液为碱液，例如20g/L-100g/L的氢氧化钠溶液；然后对铝合金进行水洗。
S3、采用三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸配制成砂化剂，采用该砂化剂将铝合金于40℃-60℃进行砂化，然后对铝合金进行水洗。步骤S3具体可以是：将浓度为10g/L-100g/L的三氯化铁、浓度为10g/L-100g/L的盐酸、浓度为5g/L-100g/L的氟化氢铵、浓度为2g/L-50g/L的氯化铜及浓度为10g/L-100g/L的硫酸混合在一起，搅拌均匀，得到砂化剂，将铝合金浸入砂化剂中，加温至40℃-60℃，浸入1min-5min，砂化完成后取出铝合金进行水洗。采用40℃-60℃的砂化温度，结合各个物质的浓度，可在铝合金表面形成较好的粗化效果，又可保持铝合金本身的表面效果。
S4、采用碱洗液再次对铝合金进行碱洗，然后对铝合金进行水洗。步骤S4具体是：将铝合金浸入浓度20g/L-100g/L、温度40℃-60℃的碱洗液中，浸入时间1min-5min。碱洗液为碱液，例如20g/L-100g/L的氢氧化钠溶液；然后对铝合金进行水洗。
S5、中和掉铝合金表面的碱液。步骤S5具体是：将铝合金浸入浓度50g/L-200g/L、温度25℃-40℃的酸液中，浸入时间1min-5min，酸液中和掉铝合金表面的碱液，然后对铝合金进行水洗。酸液可以为硝酸、盐酸等酸溶液，优选为硝酸。
S6、对铝合金进行阳极氧化。具体是：采用磷酸、硫酸、草酸或柠檬酸配制成电解液，将铝合金浸于所述电解液中，分别插入正、负电极，通入15V-30V电压，控制所述电解液的温度在15℃-25℃，电解预设时间；步骤S6具体是：将浓度为50g/L-300g/L的磷酸、浓度为20g/L-100g/L的硫酸、浓度为5g/L-50g/L的草酸及浓度为5g/L-50g/L的柠檬酸混合在一起，搅拌均匀，得到电解液，将铝合金浸入电解液中，电解5min-30min，过程中控制电解液的温度在15℃-25℃；电解完成后取出铝合金，进行水洗。采用40℃-60℃的砂化温度，结合各个物质的浓度，可在铝合金表面形成较好的微孔化效果，又可保持铝合金本身的表面效果。
S7、将铝合金表面烘干。步骤S7具体是：将铝合金置于50℃-90℃环境下烘烤5min-30min。
上述的铝合金的表面处理方法，采用配制成的砂化剂可以将铝合金的表面处理成可与塑料结合的粗化的效果，配制的电解液针对铝合金材料，可以在铝合金表面产生合适大小的微孔，使得铝合金表面能够与塑料产生良好的结合力，从而铝合金与塑料能够紧密结为一体，得到性能更好的铝合金产品。
本发明还提供一种铝合金与塑料复合制品，包括铝合金部件及连接铝合金部件的塑料部件，铝合金部件由上述的铝合金表面处理方法处理得到。
以下将通过几个实施例来具体说明本发明的实施方式。
实施例一
本实施例提供一种铝合金的表面处理方法，包括如下的步骤：将铝合金浸入浓度50g/L、温度60℃的脱脂剂中浸入7min，用以除去铝合金表面的油，以便于后期进行处理；然后用纯水对铝合金表面进行水洗；然后将铝合金浸入浓度为60g/L、温度50℃的氢氧化钠溶液中3min，对铝合金进行碱洗；将浓度为60g/L的三氯化铁、浓度为6g/L的盐酸、浓度为50g/L的氟化氢铵、浓度为30g/L的氯化铜及浓度为60g/L的硫酸混合在一起，搅拌均匀，制备成砂化剂，将铝合金浸入砂化剂中，加温至50℃，保持3min，砂化完成后取出铝合金进行水洗；然后将铝合金浸入浓度70g/L、温度50℃的氢氧化钠溶液中，保持3min；将铝合金浸入浓度150g/L、温度30℃的硝酸溶液中保持3min，中和掉铝合金表面的碱液，然后对铝合金进行水洗；然后采用如下方法配成电解液：将浓度为200g/L的磷酸配制成电解液，然后将铝合金浸于电解液中，分别插入正、负电极，通入20V的电压，并控制电解液的温度在20℃，电解20min，电解完成后取出铝合金，进行水洗；最后将铝合金置于60℃环境下烘烤20min，得到铝合金。该铝合金与塑料一起置于模具中进行注塑，铝合金可与塑料紧密地结合在一起。
实施例二
本实施例提供一种铝合金的表面处理方法，包括如下的步骤：将铝合金浸入浓度30g/L、温度70℃的脱脂剂中浸入3min，用以除去铝合金表面的油，以便于后期进行处理；然后用纯水对铝合金表面进行水洗；然后将铝合金浸入浓度为20g/L、温度60℃的氢氧化钠溶液中5min，对铝合金进行碱洗；将浓度为10g/L的三氯化铁、浓度为100g/L的盐酸、浓度为5g/L的氟化氢铵、浓度为50g/L的氯化铜及浓度为10g/L的硫酸混合在一起，搅拌均匀，制备成砂化剂，将铝合金浸入砂化剂中，加温至40℃，保持5min，砂化完成后取出铝合金进行水洗；然后将铝合金浸入浓度20g/L、温度60℃的氢氧化钠溶液中，保持5min；将铝合金浸入浓度50g/L、温度45℃的硝酸溶液中保持5min，中和掉铝合金表面的碱液，然后对铝合金进行水洗；然后采用如下方法配成电解液：将浓度为100g/L的硫酸配制成电解液，然后将铝合金浸于电解液中，分别插入正、负电极，通入30V的电压，并控制电解液的温度在15℃，电解30min，电解完成后取出铝合金，进行水洗；最后将铝合金置于90℃环境下烘烤5min，得到铝合金。该铝合金与塑料一起置于模具中进行注塑，铝合金可与塑料紧密地结合在一起。
实施例三
本实施例提供一种铝合金的表面处理方法，包括如下的步骤：将铝合金浸入浓度80g/L、温度50℃的脱脂剂中浸入10min，用以除去铝合金表面的油，以便于后期进行处理；然后用纯水对铝合金表面进行水洗；然后将铝合金浸入浓度为100g/L、温度40℃的氢氧化钠溶液中1min，对铝合金进行碱洗；将浓度为100g/L的三氯化铁、浓度为10g/L的盐酸、浓度为100g/L的氟化氢铵、浓度为2g/L的氯化铜及浓度为100g/L的硫酸混合在一起，搅拌均匀，制备成砂化剂，将铝合金浸入砂化剂中，保持砂化剂的温度在20℃，保持1min，砂化完成后取出铝合金进行水洗；然后将铝合金浸入浓度100g/L、温度40℃的氢氧化钠溶液中，保持1min；将铝合金浸入浓度200g/L、温度25℃的硝酸溶液中保持1min，中和掉铝合金表面的碱液，然后对铝合金进行水洗；然后采用如下方法配成电解液：将浓度为50g/L的草酸配制成电解液，然后将铝合金浸于电解液中，分别插入正、负电极，通入15V的电压，并控制电解液的温度在25℃，电解5min，电解完成后取出铝合金，进行水洗；最后将铝合金置于50℃环境下烘烤30min，得到铝合金。该铝合金与塑料一起置于模具中进行注塑，铝合金可与塑料紧密地结合在一起。
对比例一
该对比例提供的铝合金的表面处理方法，包括如下的步骤：将铝合金浸入浓度50g/L、温度60℃的脱脂剂中浸入7min，用以除去铝合金表面的油；然后用纯水对铝合金表面进行水洗；然后将铝合金浸入浓度为60g/L、温度50℃的氢氧化钠溶液中3min，对铝合金进行碱洗；将铝合金浸入浓度150g/L、温度30℃的硝酸溶液中保持3min，中和掉铝合金表面的碱液，然后对铝合金进行水洗。
对比例二
该对比例提供的铝合金表面不进行处理。
以下是本发明所述的铝合金与现有的铝合金的结合力测试结果。
测试方法，将铝合金与PBT的工程塑料一起置于模具中进行注塑，结合面积为5mm*10mm，成型后冷却，用推拉力机进行推拉力测试，直至金属与塑料分离后得到拉力数据，每个样品测试十次，取平均值。测试环境：温度20℃±3℃，湿度30％-70％。测试结果见表一。
表一
实施例一 实施例二 实施例三 对比例一 对比例二
1 144.6 148.2 148.3 127.8 121.5
2 151.5 150.1 150.1 144.1 113.4
3 148.9 138.3 142.9 131.5 121.1
4 147.1 145.7 143.5 134.6 124.6
5 146.8 150.1 145.1 137.3 124.1
6 163.1 149.6 151.3 152.3 124.2
7 150.1 148.1 150.4 121.5 114.4
8 139.4 145.0 139.5 148.7 114.7
9 139.2 138.1 133.2 125.1 121.2
10 151.9 148.5 132.1 129.2 119.3
平均 148.2 146.1 143.6 135.2 119.8
由表一可以看出，本发明所述的实施例与现有技术相比，铝合金与塑胶之间的拉力要大，即本发明处理后的铝合金与塑胶的结合力与现有技术相比较大。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种砂化剂，其特征在于，包括三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸。
2.根据权利要求1所述的砂化剂，其特征在于：所述三氯化铁的浓度为10g/L-100g/L；所述盐酸的浓度为10g/L-100g/L；所述氟化氢铵的浓度为5g/L-100g/L；所述氯化铜的浓度为2g/L-50g/L；所述硫酸的浓度为10g/L-100g/L。
3.一种铝合金的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用脱脂剂对铝合金进行脱脂，然后对所述铝合金进行水洗；
S2、采用碱洗液对所述铝合金进行碱洗，然后对所述铝合金进行水洗；
S3、采用三氯化铁、盐酸、氟化氢铵、氯化铜及硫酸配制成砂化剂，采用所述砂化剂将所述铝合金进行砂化，然后对所述铝合金进行水洗；
S4、采用碱洗液再次对所述铝合金进行碱洗，然后对所述铝合金进行水洗；
S5、中和掉所述铝合金表面的碱液，然后对所述铝合金进行水洗；
S6、对所述铝合金进行阳极氧化；
S7、将所述铝合金表面烘干。
4.根据权利要求3所述的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述步骤S6具体是：采用磷酸、硫酸、草酸或柠檬酸配制成电解液，将所述铝合金浸于所述电解液中，分别插入正、负电极，通入15V-30V电压，控制所述电解液的温度在15℃-25℃，电解5min-30min，然后对所述铝合金进行水洗。
5.根据权利要求4所述的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述磷酸的浓度为50g/L-300g/L；所述硫酸的浓度为20g/L-100g/L；所述草酸的浓度为5g/L-50g/L；所述柠檬酸的浓度为5g/L-50g/L。
6.根据权利要求3所述的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述三氯化铁的浓度为10g/L-100g/L；所述盐酸的浓度为10g/L-100g/L；所述氟化氢铵的浓度为5g/L-100g/L；所述氯化铜的浓度为2g/L-50g/L；所述硫酸的浓度为10g/L-100g/L。
7.根据权利要求3或6所述的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述砂化的温度为40℃-60℃，时间为1min-5min。
8.根据权利要求3所述的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述脱脂剂的浓度为30g/L-80g/L，脱脂时间为3min-10min。
9.根据权利要求3所述的铝合金表面处理方法，其特征在于：所述碱洗液的浓度为20g/L-100g/L，碱洗时间为1min-5min。
10.一种铝合金与塑料复合制品，其特征在于，包括铝合金部件及连接所述铝合金部件的塑料部件，所述铝合金部件由权利要求3-9任一项所述的铝合金表面处理方法处理得到。
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