CN109252130A - 一种金属合金或陶瓷与塑料的连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属合金或陶瓷与塑料连接方法，首先将与塑料连接的金属合金或陶瓷材料制成粉末或丝材；其次，采用热喷涂技术将粉末或丝材喷涂在塑料的表面，其典型特征是界面上喷涂粉末或丝材颗粒嵌入、注入塑料中，使金属或陶瓷材料与塑料之间发生咬合，从而实现塑料与该材料的良好连接。采用喷涂的方法实现材料与塑料的连接，对塑料表面热影响小，塑料不损坏、变形。本方法可实现指定单一或多种复合材料与塑料的连接，解决了连接材料单一性和材料选择局限性的问题。由于喷涂粒子速度快、温度高，塑料表面微融，喷涂颗粒可以嵌入塑料中，与塑料发生咬合，从而实现二者的良好结合，克服了塑料表面润湿性差，材料与塑料结合性差的缺点。

Description

一种金属合金或陶瓷与塑料的连接方法
技术领域
本发明是一种金属合金或陶瓷与塑料连接方法，尤其涉及到：首先将与塑料连接的金属合金或陶瓷材料制成粉末或丝材；其次，采用热喷涂技术将粉末或丝材喷涂在塑料的表面，其典型特征是界面上喷涂粉末或丝材颗粒嵌入、注入塑料中，使金属或陶瓷材料与塑料之间发生咬合，从而实现塑料与该材料的良好连接。
背景技术
常用的塑料如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等材料成本低廉、性能优良、易加工成形，具有良好的电绝缘性、耐热、耐寒和耐化学腐蚀等性能，被广泛应用于电子器械、机械设备及航空航天领域。塑料表面陶瓷化、金属化使塑料具备耐磨、隔热、导电等性能，可大幅扩大其应用范围。传统的方法一般是在塑料表面涂刷或镀覆一层金属合金或陶瓷材料，但塑料表面润湿性差，金属或陶瓷与塑料基体连接强度低，不能满足应用；研究表明，湿化学法通过处理液与塑料之间的化学反应使塑料表面合金化，但是其生产成本高、污染环境，限制了其应用。因此寻求一种新型的材料(金属合金、陶瓷)与塑料的连接方法尤为迫切。
热喷涂技术包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂等技术，具有高的焰流速度和温度，常用来在金属基体上制备涂层，尚未发现在连接领域获得应用。
发明内容
本发明其目的在于提供一种新型的金属合金、陶瓷与塑料的连接方法。将与塑料连接的金属合金或陶瓷材料制成粉末或丝材，采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂技术将粉末或丝材喷涂堆积到塑料上，实现塑料与该材料的连接。由于喷涂粒子速度快、温度高，塑料表面微融，喷涂颗粒可以嵌入塑料中，与塑料发生咬合，从而增加连接强度。
本发明的技术方案如下：
一种塑料材料的连接方法，将与塑料连接的材料制成粉末或丝材；采用热喷涂技术将粉末或丝材喷涂在塑料的表面，使界面上喷涂粉末或丝材颗粒嵌入、注入塑料中，使金属或陶瓷材料与塑料之间发生咬合，从而增加连接强度，实现塑料与该材料的连接。
所述的粉末或丝材为金属、合金或陶瓷，或他们的混合物。
所述的金属、合金或陶瓷与塑料之间无需添加粘结剂。
所述的喷涂技术包含等离子喷涂和超音速火焰喷涂，其中等离子喷涂技术主要用来喷涂陶瓷材料，超音速火焰喷涂技术主要用来喷涂金属材料。
所述塑料包括聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。
所述金属或陶瓷包括铜(Cu)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)或二氧化钛(TiO2)等。
等离子喷涂参数为：喷涂电流为300-700A，喷涂电压为40-70V，喷涂距离为100-160mm。
超音速火焰喷涂的参数为：燃气流量为20-25L/min，氧气流量为200-230L/min，喷涂距离为150-250mm。
采用喷涂的方法实现材料与塑料的连接，对塑料表面热影响小，塑料不损坏、变形。由上述技术方案可以看出，将与塑料连接的材料制成粉末或丝材，采用喷涂的方法可实现指定单一或多种复合材料与塑料的连接，解决了连接材料单一性和材料选择局限性的问题。由于喷涂粒子速度快、温度高，塑料表面微融，喷涂颗粒可以嵌入塑料中，与塑料发生咬合，从而实现二者的良好结合，克服了塑料表面润湿性差，材料与塑料结合性差的缺点。
附图说明
图1：热喷涂示意图。
图2：金属、合金或陶瓷与塑料结合示意图。
图3：等离子喷涂ZrO2与聚丙烯(PP)连接实物图。
图4：等离子喷涂Al2O3与聚丙烯(PP)连接实物图。
图5：超音速火焰喷涂Cu与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)连接实物图。
图6：超音速火焰喷涂TiO2与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)连接实物图。
图7:实施例5采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构。
图8:实施例6采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：如图1、2所示，首先将与塑料连接的材料制成粉末或丝材，其次采用热喷涂技术将粉末或丝材喷涂堆积在塑料的表面。
实施例1
称取ZrO2陶瓷粉200g,放在鼓风式干燥箱中在120℃烘干2h后取出,待喷涂使用。将聚丙烯(PP)塑料表面用酒精清洗并烘干。等离子喷涂参数为：喷涂电流为700A，喷涂电压为70V，喷涂距离为160mm，采用压缩空气对塑料表面冷却。喷涂连接后，采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构如图3所示，发现ZrO2与PP结合紧密，部分颗粒注入塑料中，与塑料发生咬合，实现ZrO2陶瓷与塑料基体的良好结合。
实施例2
称取Al2O3陶瓷粉200g,放在鼓风式干燥箱中在120℃烘干2h后取出,待喷涂使用。将聚丙烯(PP)塑料表面用酒精清洗并烘干。等离子喷涂参数为：喷涂电流为500A，喷涂电压为40V，喷涂距离为80mm，采用压缩空气对塑料表面冷却。喷涂连接后，采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构如图4所示，发现Al2O3与PP结合紧密，连接表面凹凸不平，增大了结合面积，实现Al2O3陶瓷与塑料基体的良好结合。
实施例3
称取Al2O3陶瓷粉200g,放在鼓风式干燥箱中在120℃烘干2h后取出,待喷涂使用。将聚丙烯(PP)塑料表面用酒精清洗并烘干。等离子喷涂参数为：喷涂电流为300A，喷涂电压为50V，喷涂距离为100mm，采用压缩空气对塑料表面冷却。喷涂连接后，采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构如图5所示，发现Al2O3与PP结合紧密，连接表面凹凸不平，增大了结合面积，实现Al2O3陶瓷与塑料基体的良好结合。
实施例4
称取Cu粉200g,放在鼓风式干燥箱中在120℃烘干2h后取出,待喷涂使用。将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料表面用酒精清洗并烘干。超音速火焰喷涂的参数为：燃气流量为18L/min，氧气流量为150L/min，喷涂距离为150mm，采用压缩空气对塑料表面冷却。喷涂连接后，采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构如图6所示，发现Cu与PET结合紧密，部分颗粒注入塑料中，与塑料发生咬合，实现Cu与PET基体的良好结合。
实施例5
称取TiO2粉200g,放在鼓风式干燥箱中在120℃烘干2h后取出,待喷涂使用。将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料表面用酒精清洗并烘干。超音速火焰喷涂的参数为：燃气流量为25L/min，氧气流量为230L/min，喷涂距离为250mm，采用压缩空气对塑料表面冷却。喷涂连接后，采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构如图7所示，发现TiO2与PET实现“互锁”，实现TiO2与PET基体的良好结合。
实施例6
称取TiO2粉200g,放在鼓风式干燥箱中在120℃烘干2h后取出,待喷涂使用。将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料表面用酒精清洗并烘干。超音速火焰喷涂的参数为：燃气流量为20L/min，氧气流量为200L/min，喷涂距离为200mm，采用压缩空气对塑料表面冷却。喷涂连接后，采用扫描电子显微镜观察所喷材料与塑料连接位置的显微结构如图8所示，发现TiO2与PET实现“互锁”，实现TiO2与PET基体的良好结合。
本发明公开和提出的一种金属合金或陶瓷与塑料连接方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (7)

1.一种金属合金或陶瓷与塑料连接方法，其特征是将与塑料连接的金属合金或陶瓷材料制成粉末或丝材，采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂技术将粉末或丝材喷涂堆积到塑料上，实现塑料与该材料的连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的粉末或丝材为金属、合金或陶瓷，或他们的混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的喷涂技术包含等离子喷涂或超音速火焰喷涂。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述塑料包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述金属或陶瓷包括铜、氧化铝或氧化锆。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是等离子喷涂参数为：等离子喷涂参数为：喷涂电流为300-700A，喷涂电压为40-70V，喷涂距离为100-160mm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是超音速火焰喷涂的参数为：燃气流量为20-25L/min，氧气流量为200-230L/min，喷涂距离为150-250mm。
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