CN110065199A - 一种助剂配置及铝合金-pp直接粘接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种助剂配置及铝合金‑PP直接粘接工艺，其技术方案要点是包括如下步骤：步骤一：将经过表面微观腐蚀处理的铝合金试件放入水槽中，水槽中放入超声波探头和助剂，在铝合金试件表面生成疏水膜；步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出晾干，在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆上一层辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头振动处理20分钟，擦干；步骤三：注塑成型，本发明中助剂为的正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，改善了pp树脂对铝合金的亲和性；铝合金试件的微观孔洞上涂覆上一层辛基三甲氧基硅烷，在注塑成型时，辛基三甲氧基硅烷在高温下发生沸腾，由于其与PP分子具有较好的结合性，沸腾过程有助于将PP分子拉进微观孔洞中。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘接工艺，更具体的说是涉及一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺。
背景技术
近年来在金属复合材料的发展中，铝合金复合材料具有重量轻、热膨胀小、热稳定性高、优良的导电、导热等特点使其得到尤为迅速的发展。
为了提高铝合金与其他材料的粘接强度，通常需要对其表面进行处理，目前公开了一种铝合金与树脂组合物的一体化成型技术，将需要结合的金属进行碱液处理、酸处理、酯氨酸弱酸处理，再用水清洗干净后进行干燥、注塑。经处理后的铝合金表面形成无数的纳米级别的孔径，注射的树脂进入这些孔径中，产生锚定效果。
然而，在上述的过程中，直接注塑导致高分子材料进入铝合金孔洞的概率不高，形成机械互锁比较少。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，该工艺通过添加助剂，提高了PP树脂与铝合金之间的粘接强度，又在铝合金微观腐蚀处理后的表面涂覆上一层辛基三甲氧基硅烷，在注塑时，辛基三甲氧基硅烷有助于将PP分子拉进微观孔洞中。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将表面具有微观孔洞结构的铝合金试件放入超声波工作槽中，灌水超声处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶2～10，超声搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，
步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出干燥，在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆上一层辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤三：将步骤二中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，加温加压注塑成型得到PP树脂与铝合金的结合体。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：将铝合金试件放入碱液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入酸液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.9～7.1加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至40～80℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.6～6.8加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至50～90℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中铝合金试件选用牌号为2A12的铝合金试件。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)碱液选为浓度为5％的氢氧化钠溶液；
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中酸液选为浓度为5％的硝酸溶液。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为3∶5～9。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中水温不超过25℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一以及步骤二中超声波频率设定为1000Hz。
作为本发明的进一步改进，所述步骤二中涂覆辛基三甲氧基硅烷的厚度1～2mm。
作为本发明的进一步改进，所述步骤三中注塑温度230～250℃，注射压力80～120Mpa，模具进行预加热后进行注塑，将模具预加热到60～80℃。
本发明的有益效果：
1、本发明中对铝合金试件表面进行微观腐蚀处理后，再将铝合金试件放入水槽中，添加助剂，所述助剂为的正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，在这两种硅烷偶联剂的作用下，改善了pp树脂对铝合金的亲和性，提高了pp树脂与铝合金的粘接强度；
2、正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷与水发生水解反应，在铝合金微观结构表面生成一层结合紧密的的致密疏水膜，从而抑制水分进入到铝合金表面的微观孔洞中，防水性能好；
3、在注塑成型时，铝合金表面涂覆的辛基三甲氧基硅烷在高温下发生沸腾，由于其与PP分子具有较好的结合性，沸腾过程有助于将PP分子拉进微观孔洞中，微观孔洞表面的疏水膜能够与PP树脂起反应形成有机官能团，这样无需粘接剂就能够使PP树脂与铝合金紧密的结合，在热胀冷缩条件下依旧保持紧密结合的状态。
附图说明
图1为铝合金件表面微观孔洞结构的示意图，1-铝合金试件；2-表面初级微观孔洞；3-表面次级微观孔洞。
图2为步骤一中助剂与水在铝合金表面形成疏水膜的示意图，1-铝合金试件；2-助剂与水的混合液；3-超声波清水槽；4-超声波探头。
图3为步骤一中形成疏水膜的示意图，1-铝合金试件；5-疏水膜。
图4为步骤二中辛基三甲氧基硅烷涂覆后超声波震动填充的示意图，1-铝合金试件；4-超声波探头；6-辛基三甲氧基硅烷覆膜。
图5为步骤三中铝合金试件与PP注塑成型的示意图，1-铝合金试件；7-PP注塑层。
具体实施方式
实施例一：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将表面微观腐蚀处理后的2A12铝合金试件放入超声波工作槽中，铝合金试件的初始状态如图1所示，水温不超过25℃，超声波探头采用1000Hz，按图2所示进行如下操作；超声波探头频率处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为3∶5，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶5，超声波探头继续按照1000Hz频率工作搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，疏水膜如图3所示，
步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出干燥，按图4所示进行如下操作；在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆厚度为2mm的辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，超声波频率设定为1000Hz，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤三：按图5所示进行如下操作；将步骤二中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为2A12的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
实施例二：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将表面微观腐蚀处理后的2A12铝合金试件放入超声波工作槽中，铝合金试件的初始状态如图1所示，水温不超过25℃，超声波探头采用1000Hz，按图2所示进行如下操作；超声波探头频率处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为3∶7，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶5，超声波探头继续按照1000Hz频率工作搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，疏水膜如图3所示，
步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出干燥，按图4所示进行如下操作：在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆厚度为2mm的辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，超声波频率设定为1000Hz，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤三：按图5所示进行如下操作：将步骤二中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为2A12的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
实施例三：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将表面微观腐蚀处理后的2A12铝合金试件放入超声波工作槽中，铝合金试件的初始状态如图1所示，水温不超过25℃，超声波探头采用1000Hz，按图2所示进行如下操作：超声波探头频率处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为1∶3，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶5，超声波探头继续按照1000Hz频率工作搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，疏水膜如图3所示，
步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出干燥，按图4所示进行如下操作：在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆厚度为2mm的辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，超声波频率设定为1000Hz，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤三：按图5所示进行如下操作：将步骤二中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为2A12的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
实施例四：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将表面微观腐蚀处理后的6063铝合金试件放入超声波工作槽中，铝合金试件的初始状态如图1所示，水温不超过25℃，超声波探头采用1000Hz按图2所示进行如下操作：超声波探头频率处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为3∶7，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶5，超声波探头继续按照1000Hz频率工作搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，疏水膜如图3所示，
步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出干燥，按图4所示进行如下操作：在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆厚度为2mm的辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，超声波频率设定为1000Hz，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤三：按图5所示进行如下操作：将步骤二中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为6063的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
对比例一：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将表面微观腐蚀处理后的2A12铝合金试件放入超声波工作槽中，铝合金试件的初始状态如图1所示，水温不超过25℃，超声波探头采用1000Hz按图2所示进行如下操作：超声波探头频率处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为3∶7，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶5，超声波探头继续按照1000Hz频率工作搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，疏水膜如图3所示，
步骤二：按图5所示进行如下操作：将步骤一中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为2A12的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
对比例二：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：按图4所示进行如下操作：将经过微观腐蚀处理后的2A12铝合金试件表面涂覆厚度为2mm的辛基三甲氧基硅烷，铝合金试件的初始状态如图1所示，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，超声波频率设定为1000Hz，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤二：按图5所示进行如下操作：将步骤一中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为2A12的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
对比例三：
一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一：将经过表面微观腐蚀处理的2A12铝合金件放入模具中作为嵌件，铝合金试件的初始状态如图1所示，按图5所示进行如下操作：将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，将模具预加热到70℃后进行注塑，注塑温240℃，注射压力100Mpa，得到PP树脂与铝合金的结合。
所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：取牌号为2A12的铝合金试件，将铝合金试件放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入浓度为5％的硝酸溶液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶7加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至60℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.7加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至70℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，超声波频率设定为1000Hz，处理5分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
一、拉伸实验
将实施例一至二和对比例一至二中所得的结合体分别制成尺寸相同的两个试样，并对这两个试样分别进行拉伸实验。用量具测量铝合金试件与pp树脂粘接面的长度和宽度，精确到0.05mm，把试样固定在拉力试验机的上、下夹持器中，使施加的负荷与试样的纵向轴负荷方向一致，启动试验机使夹持器以(50±5)mm/min的速度对试样加载，直至铝合金与pp树脂的粘接完全破坏，记录试样破坏的最大载荷。
铝合金试件与pp树脂的拉伸剪切强度按下式计算：
式中：τ——铝合金试件与pp树脂粘结的拉伸剪切强度，MPa；
p——试样剪切破坏的最大载荷，N；
ω——试样粘结面长度，mm；
L——试样粘结面宽度，mm。
表1 拉伸剪切强度
| 拉伸剪切强度(MPa) | |
| 实施例一 | 25.3 |
| 实施例二 | 27.1 |
| 实施例三 | 22.4 |
| 实施例四 | 24.8 |
| 对比例一 | 18.6 |
| 对比例二 | 17.3 |
| 对比例三 | 16.4 |
本发明中对铝合金试件表面先进行微观腐蚀处理，先选用浓度5％的氢氧化钠去除铝合金试件在加工时黏附在表面的油脂，再用浓度为5％的硝酸溶液中和多余的氢氧化钠，最后用清水洗净干燥，铝合金试件预处理完毕后，首先配置较高浓度的硫酸铁和硫酸的混合液I，在烘箱60℃的反应温度下，将铝合金试剂放入混合液I中，混合液I中硫酸对铝合金试件表面进行腐蚀，同时，硫酸铁与铝合金中的铝进行置换反应，在两者的综合作用下，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，处理20min后清洗干净试件，再配置较低浓度的硫酸铁和硫酸的混合液II，在烘箱70℃的反应温度下，将样件放入混合液II中，并利用1000Hz超声波的震动作用，将初级微观孔洞中的气泡驱离，使孔洞内表面与混合液II充分反应，在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步形成次级微观孔洞结构，经过微观腐蚀处理后的铝合金在后续的注塑时，与pp树脂结合效果好。
将微观腐蚀处理后的铝合金试件放入水槽中，添加助剂，所述助剂为的正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，正辛基三乙氧基硅烷对铝金属原子具有亲和力，辛基三甲氧基硅烷对pp树脂有较好的亲和力，在这两种硅烷偶联剂的作用下，改善了pp树脂对铝合金的亲和性，进一步提高了pp树脂与铝合金的粘接强度；此外，正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷与水发生水解反应，形成羟基硅醇并填充进铝合金件表面微观孔洞中，醇羟基之间互相交联反应会在铝合金微观结构表面生成一层结合紧密的的致密疏水膜，从而抑制水分进入到铝合金表面的微观孔洞中，防水性能好。
助剂水解反应完后，将铝合金表面晒干，涂覆上一层辛基三甲氧基硅烷，在超声波探头的作用下，驱除微观孔洞中的气泡，使得辛基三甲氧基硅烷填充进入微观孔洞中，PP注射到模具型腔时，具有良好的流动性，铝合金件表面孔洞中的辛基三甲氧基硅烷在高温下发生沸腾，由于其与PP分子具有较好的结合性，沸腾过程有助于将PP分子拉进微观孔洞中。微观孔洞表面的疏水膜能够与PP树脂起反应形成有机官能团，这样无需粘接剂就能够使PP树脂与铝合金紧密的结合，在热胀冷缩条件下依旧保持紧密结合的状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将表面具有微观孔洞结构的铝合金试件放入超声波工作槽中，灌水超声处理10分钟，排除铝合金试件表面微观孔洞中的气泡，在超声工作槽中加入助剂，该助剂与超声波工作槽内的水的体积比为1∶2～10，超声搅拌，得到表面具有疏水膜的铝合金试件，
步骤二：将步骤一中的铝合金试件取出干燥，在经过微观腐蚀处理后的表面涂覆上一层辛基三甲氧基硅烷，然后将超声波探头搭在铝合金试件表面，振动处理20分钟，处理后将铝合金试件擦干。
步骤三：将步骤二中的铝合金件放入模具中作为嵌件，将PP料粒干燥后，加入到注塑机料斗中，加温加压注塑成型得到PP树脂与铝合金的结合体。
2.根据权利要求1所述的一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：所述步骤一中铝合金表面微观腐蚀处理步骤如下：
步骤(1)：将铝合金试件放入碱液中以去除油脂，浸泡10分钟后取出；
步骤(2)：将步骤(1)中的铝合金试件放入酸液中以中和碱液，浸泡5分钟后取出；
步骤(3)：将步骤(2)中的铝合金试件用清水洗净，干燥；
步骤(4)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.9～7.1加水配置成500ml混合溶液I，将盛有此混合溶液I的容器升温加热至40～80℃，将步骤(3)中的铝合金试件放入混合溶液I中，处理20分钟后取出，铝合金试件表面形成初级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后晾干；
步骤(5)：将硫酸铁与硫酸按摩尔质量比为1∶6.6～6.8加水配置成500ml混合溶液II，将盛有此混合溶液II容器升温加热至50～90℃，将步骤(4)中的铝合金试件放入混合溶液II并将超声波探头插入混合溶液II中进行振动处理，处理5 分钟后取出铝合金试件，铝合金试件表面在形成初级微观孔洞结构的基础上，进一步腐蚀形成次级微观孔洞结构，放入超声波清水槽中清洗，清洗完毕后干燥。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金表面微观结构制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中铝合金试件选用牌号为2A12的铝合金试件。
4.根据权利要求2所述的一种铝合金表面微观结构制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)碱液选为浓度为5％的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求2所述的一种铝合金表面微观结构制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中酸液选为浓度为5％的硝酸溶液。
6.根据权利要求1所述的一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：所述步骤一中所述助剂成分包括正辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷，其质量份数之比为3∶5～9。
7.根据权利要求1所述的一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：所述步骤一中水温不超过25℃。
8.根据权利要求1所述的一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：所述步骤一以及步骤二中超声波频率设定为1000Hz。
9.根据权利要求1所述的一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：所述步骤二中涂覆辛基三甲氧基硅烷的厚度1～2mm。
10.根据权利要求1所述的一种助剂配置及铝合金-PP直接粘接工艺，其特征在于：所述步骤三中注塑温度230～250℃，注射压力80～120Mpa，模具进行预加热后进行注塑，将模具预加热到60～80℃。
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