CN113021758A - 钢铝复合件的处理方法、钢铝复合件与树脂结合体的制备方法及制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢铝复合件的处理方法、钢铝复合件与树脂结合体的制备方法及制品，不仅可以同时进行纳米处理且具有较好的结合强度和气密性。采取在经过前处理、预处理后的钢铝复合件表面电镀一层具有孔状结构且粗糙的镍或镍合金基层，镍基材硬度明显低于钢铝复合件中的钢，加上多孔的结构，且组成微孔的每一个小单元也是有粗糙度的，高速的树脂会冲击镍微孔层，镍的硬度相对于钢的较低，高速的树脂使其变形，树脂与镍或镍合金微孔层变形交织在一起，可有效避免因树脂冷却收缩而产生空隙，能够明显提高产品的防水、防尘性能，大大的提高了结合强度。

Description

钢铝复合件的处理方法、钢铝复合件与树脂结合体的制备方 法及制品

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种钢铝复合件的处理方法、钢铝复合件与树脂结合体的制备方法及制品。

背景技术

目前智能手机、穿戴电子设备通常采用冲压毛坯和CNC加工成型，铝合金因良好的CNC加工、散热等性能长期占据产品结构骨架的C位，但受铝材本身限制，很难加工成弧形镜面型，以及铝材的耐蚀性、抗跌落能力差等因素，导致其在5G时代更多的天线切断槽结构件上逐步被淘汰。具有抗磨损冲击、耐腐蚀和低廉价格的不锈钢材质逐渐受到了人们的重视，然而直接使用不锈钢替代铝合金又存在重量偏重、散热略差、加工难度大、加工成本高等缺点。

随着复合材料的技术发展，设计开发者有了更多的选择。复合材料是指利用复合技术将两种或两种以上的物理、化学和力学性能不同的材质在界面实现牢固冶金结合而制备的新型材料，复合材料各组元保持各自的独立性，因此将不锈钢和铝材复合在一起作为产品结构骨架逐渐受到了人们青睐，不仅具有了不锈钢的强度、抗冲击、耐蚀性，还将铝材的散热性、易CNC加工性与其完美组合在一起。

钢铝复合材料作为产品结构骨架的的各种加工优势十分明显，但为了传输信号，一是加强信号传输，二是减少信号屏蔽，需要将设备骨架切断防止信号屏蔽，例如智能手机天线槽从4个到现在普遍的8个、12个甚至更多，因此开发者运用了纳米注塑的方式将结构件之间相互连接，然而，此时又为表面处理提出了新的挑战，不锈钢和铝材化学性质十分迥异，两者纳米注塑做微孔的方法截然不同。

目前专利文件CN107253027A提出了分别将不锈钢和铝材表面微蚀做孔，再通过等离子焊接将两者结合在一起，再通过纳米注塑的方式得到钢铝复合件与树脂的结合体。此种利用分步处理可有效解决复合件难以注塑的难题，但该工艺依旧存在诸多弊端：1)产品在纳米处理后需严格防止污染以防影响注塑时树脂进入微孔，因此分步处理后在焊接时会导致结合位置微孔破坏或污染，存在影响树脂结合强度和气密性；2)在纳米处理之后对不锈钢和铝材进行焊接处理不同于对不锈钢和铝材本身进行焊接，基材上的微孔也会对焊接效果产生影响；3)复合件限制了产品结构的多元化设计。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决钢铝复合材料同时进行纳米处理且具有较好结合强度和气密性的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对目前钢铝复合件纳米注塑在表面处理时遇到的困境，提供一种新型的处理钢铝复合件的方法，本发明处理得到的钢铝复合件，其与树脂的结合体，不仅可以同时进行纳米处理且具有较好的结合强度和气密性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢铝复合件的处理方法，包括以下步骤：

S1、对钢铝复合件进行前处理，使其裸露出洁净、活跃的表面；

S2、对经步骤S1前处理后的钢铝复合件进行预处理，在所述钢铝复合件表面生成可电镀的预镀层；

S3、取经步骤S2处理后的钢铝复合件放入镀镍槽液中，在所述钢铝复合件上直接电镀具有孔状结构且粗糙的镍基层；其中，所述镍基层的孔状结构由泡沫状镍选择性堆叠而成，且相邻孔之间的表面以及所述孔状结构的内腔均是粗糙的；

S4、完成对所述钢铝复合件的处理。

本发明提供的制备方法，先对钢铝复合件进行特殊的前处理使其露出洁净、活跃的表面，然后在其上生成一层可电镀的预镀层，再在钢铝复合件上直接电镀具有孔状结构的镍基层，其具有的极大比表面积和凹凸镶嵌的泡沫状镍结构对所有附着物都有较好的附着力，将此种经过处理后的钢铝复合件通过注塑成型的工艺与熔融的树脂结合，可以使其在高速高压下压入镍基层的孔状结构中，因孔内腔具有一定的粗糙度，树脂在孔内会有很好的锚栓效果。此外，在注塑过程中，高速的树脂会冲击镍基层，而镍的硬度相对于钢的硬度较低，且镍基层中相邻孔之间的表面也具有一定的粗糙度，高速的树脂冲击会使得镍基层变形，从而使得树脂与镍基层变形交织在一起，有效避免了因树脂冷却收缩而产生间隙的问题，明显的提高了产品的防水、防尘性能，大大提高了两者的结合强度。

相比于传统蚀刻、氧化等方法在基材表面做孔再进行纳米注塑，本方法创新了钢铝复合件能够同时做纳米处理的方法，克服了目前钢铝复合件只能分步处理单独做纳米处理后再焊接的弊端。此外，本方法不会损失钢铝复合件本身的特性及强度，且经过处理后的钢铝复合件与镍具有强结合性，同时本制备方法亦不会减少钢铝复合件的尺寸；另外，本方法为在钢铝复合件表面生长一层微孔镍或镍合金层，镀液中镍离子是完全有效利用的，因此本工艺不会产生大量含铬等废水，更有环保可行。

优选的，所述前处理的方式包括除腊、除油、活化、粗化、碱蚀、除灰、喷砂、浸蚀中的至少一种；所述粗化的方法包括喷砂、化学打砂和改性的电化学粗化中的至少一种。

优选的，所述改性的电化学粗化的方法为：将所述钢铝复合件置于含有氯离子、铝离子和含铝离子络合剂的酸性溶液中进行电解。

不锈钢和铝材类似，基材表面能够导电，理论上可以直接电镀，但实际上因不锈钢和铝材表面均极易再生成钝化膜，即使前处理除去表面较厚的氧化膜后在水洗过程中不锈钢表面还会立即生成一层薄的钝化膜，直接电镀不能获得良好的附着力，因此需要对复合件进行预处理从而在钢铝复合件表面生成一层能够直接电镀的预镀层。电镀是一种原子级的沉积过程，本质上不同于雾化、熔融以及刷涂等宏观意义上的覆盖，因此实现了在不损失基材本身性能及强度的条件下在钢铝复合件表面长一层微孔结构，本方法主要是在钢铝复合件表面施加过电位以促使参与沉积的粒子转化成吸附的原子，镍原子排列成相或无定型堆积成块，在特定条件和合适添加剂在作用下，镍块堆积成一层具有孔状结构且粗糙的镍基层。但不锈钢和铝材性质相差较大，常规针对铝材和针对不锈钢的预处理方式均不适用于复合件。

优选的，所述预处理的具体方法为：①将经过前处理的钢铝复合件置于氧化槽内预氧化，所述钢铝复合件为阳极；②将经过预氧化的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀；③将经过预镀活化的钢铝复合件置于电镀镍槽内电镀一层打底预镀镍层。

优选的，所述预处理的具体方法为：①将经过前处理的钢铝复合件置于浸蚀槽内浸蚀；②将经过浸蚀的钢铝复合件置于化学沉锌槽内化学沉锌；③将经过化学沉锌后的钢铝复合件置于化学镀镍槽内进行化学镀镍处理；④将经过化学镀镍的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀。

优选的，所述镍基层为单质镍层或镍合金层；所述孔状结构为微孔结构，所述微孔的直径为0.1～10μm。镍合金层是指以镍为主体的镍合金微孔层，包括但不限于镍磷合金、镍铁合金、镍锌合金、镍锡合金、镍铜合金等。

优选的，在电镀所述镍基层时，阴极的至少一部分电流用于氢离子的还原，产生的氢气先在所述基材的表面停留再溢出。在常规的电镀镍中，阴极的效率很高，大部分均在90％以上，即施加的电流大部分用于镍离子的还原，镍离子在阴极沉积形成镍单质，本方法逆向去降低镍单质在阴极的沉积效率，将部分电流用于为氢离子得到电子变成氢单质，进而形成氢气溢出。在氢气析出前，氢气会以小气泡的形式先停留在基材的表面，聚集后再溢出，如此就会导致该位置的镍沉积相对于周边的沉积缓慢，进而形成粗糙面，随着时间的累积，不断的有氢气气泡产生，不断的有不同位置镍沉积速度不一致，从而在基材表面有规律的选择性堆叠然后形成微孔。

优选的，在电镀所述镍基层时，还包括在所述镀镍槽液中引入微孔镍添加剂，所述微孔镍添加剂中含有表面活性剂，利用所述表面活性剂反复的吸附和解吸附，使得所述泡沫状镍选择性堆叠在所述钢铝复合件的表面，从而形成微孔结构。因如果单一的通过氢气气泡停留而在基材表面形成镀层的微孔，该粗糙面的微孔数量往往不佳且沉积膜层不能很厚，通常小于1μm，孔深度不够，并不能有效与树脂形成锚栓效果，而如果是通过延长作用时间来增加孔深度，往往会导致微孔逐渐减少直至消失。而本发明在镀镍槽液中引入的微孔镍添加剂(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产的H处理剂)，通过微孔镍添加剂的特殊性能作用，即使延长作用时间微孔也不会消失，反而可以使得微孔沉积深度达到1μm以上。该微孔镍添加剂主要为提高镀镍或镍合金层性能，从而使得复杂产品如电子穿戴设备内腔或深孔能够均匀镀上一层微孔镍或镍合金层，添加剂内含有一定的表面活性剂，但该表面活性剂并非珍珠镍常用的非离子表面活性剂，本发明采用的微孔镍添加剂，其槽液在工作时不会浑浊，即没有表面活性剂乳化的现象。

优选的，所述相邻孔之间表面的粗糙和所述孔状结构内腔的粗糙均表现为凹凸镶嵌的形式。

优选的，所述相邻孔之间的表面粗糙度与所述泡沫状镍的粗糙度相同；所述孔状结构的内腔粗糙度与所述泡沫状镍的粗糙度相同；所述泡沫状镍的粗糙度RZ为10～300nm。

本发明的目的之二在于，提供一种钢铝复合件与树脂结合体的制备方法，包括以下步骤：

按上述任一项所述的钢铝复合件的处理方法处理钢铝复合件，

将树脂以注塑的方式同经过处理后的钢铝复合件进行结合成型，得到钢铝复合件与树脂的结合体。

优选的，在将所述钢铝复合件与树脂结合成型之前，先在100～180℃下烘干经过处理后的钢铝复合件。

本发明的目的之三在于，提供一种由上述任一项所述的钢铝复合件与树脂结合体的制备方法制备得到的钢铝复合件与树脂结合体。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1)本方法创新了钢铝复合件能够同时做纳米处理的方法，克服了目前钢铝复合件只能分步处理单独做纳米处理后再焊接的弊端。

2)本方法区别与传统蚀刻、氧化等方法在基材表面做孔再进行纳米注塑，采取在经过处理后的钢铝复合件表面电镀一层具有孔状结构且粗糙的镍或镍合金基层，镍基材硬度明显低于钢铝复合件中的钢，加上多孔的结构，且组成微孔的每一个小单元也是有粗糙度的，高速的树脂会冲击镍微孔层，镍的硬度相对于钢的较低，高速的树脂使其变形，树脂与镍或镍合金微孔层变形交织在一起，可有效避免因树脂冷却收缩而产生空隙，能够明显提高产品的防水、防尘性能，大大的提高了结合强度。同时，本方法亦不会减少钢铝复合件的尺寸；且本方法为在钢铝复合件表面生长一层微孔镍或镍合金层，镀液中镍离子是完全有效利用的，因此本工艺不会产生大量含铬等废水，更有环保可行。

3)本方法电镀出来的微孔镍基层是由小块泡沫状镍选择性堆积而成，受氢气停留时间和表面活性剂的影响，不同位置泡沫状镍堆积的厚度不一样，有的位置堆积快，有的位置慢，从而在基材表面形成了大量微孔，微孔的直径可以保持在0.1-10um。

4)本方法堆积出来的微孔镍基面本身也不是平整的，在孔与孔之间是由泡沫镍堆积；在孔的内腔也是由泡沫状镍堆积，因此无论是孔与孔还是孔内腔也都是有一定粗糙度的，其粗糙度即泡沫状镍本身的尺寸10-300nm。

5)本方法得到的微孔镍基层，在注塑成型时，高速的树脂除了进入微孔外，还与整个镍基微孔层的小块泡沫状镍形变、交织在一起，有效避免因树脂冷却收缩而产生空隙，能够明显提高产品的防水、防尘性能，大大的提高了结合强度。

附图说明

图1为钢铝复合件经本制备方法处理后在未注塑成型之前不锈钢部分经电子显微镜放大1000倍的SEM形貌图。

图2为钢铝复合件经本制备方法处理后在未注塑成型之前不锈钢部分经电子显微镜放大5000倍的SEM形貌图。

图3为钢铝复合件经本制备方法处理后在未注塑成型之前铝材部分经电子显微镜放大1000倍的SEM形貌图。

图4为钢铝复合件经本制备方法处理后在未注塑成型之前铝材部分经电子显微镜放大5000倍的SEM形貌图。

图5为钢铝复合件经仅粗化前处理未预处理和未电镀微孔镍之前铝材部分经电子显微镜放大60倍的SEM形貌图。

图6为钢铝复合件经仅粗化前处理未预处理和未电镀微孔镍之前不锈钢部分经电子显微镜放大60倍的SEM形貌图。

图7为本发明钢铝复合件处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种钢铝复合件与树脂结合体的制备方法，包括以下步骤：

S1、对钢铝复合件进行前处理，使其裸露出洁净、活跃的表面；

S2、对经步骤S1前处理后的钢铝复合件进行预处理，在所述钢铝复合件表面生成可电镀的预镀层；

S3、取经步骤S2处理后的钢铝复合件放入镀镍槽液中，在所述钢铝复合件上直接电镀具有孔状结构且粗糙的镍基层；其中，所述镍基层的孔状结构由泡沫状镍选择性堆叠而成，且相邻孔之间的表面以及所述孔状结构的内腔均是粗糙的；

S4、完成对钢铝复合件的处理。

该钢铝复合件，其中钢包括但不限于各种类型不锈钢、钢铁件、不锈铁等，铝包括但不限于各种类型铝合金、压铸铝、纯铝等；其基材产品结构成型加工工艺包括但不限于CNC加工、冲压锻压，粉末冶金、MIM注射、铸造、铣洗等成型方式。钢铝焊接的方式包括但不限于手工电弧焊、埋弧自动焊、钨极惰性气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊和爆炸焊接等。

进一步地，前处理的方式包括除腊、除油、活化、粗化、碱蚀、除灰、喷砂、浸蚀中的至少一种；粗化的方法包括喷砂、化学打砂和改性的电化学粗化中的至少一种。钢铝复合件在加工、转运、前处理时表面会残留大量油污、指纹、碎屑、氧化膜等，若不清理干净，会严重影响后续镀层结合力为了保证后续镀层良好的附着力。但因不锈钢和铝材性质不同，因此通常需要多步协同处理，如先对复合件进行除油清洗，再对复合件进行碱蚀处理以除去铝材部分表面的氧化膜，再对复合件进行除灰清洗以除去因碱蚀处理在铝材部分产生的黑灰。而如若钢铝复合件在上一加工制程后已彻底清洗干净，也可简单对钢铝复合件进行除油清洗后即可。

此外，为了增大复合件与镀层的机械铆合，可适当通过粗化来提高复合件的表面积，铝合金的粗化可按常规铝合金粗化方式即可，包括喷砂、化学打砂等处理，但不锈钢粗化需考虑对铝材部分的腐蚀，通常不锈钢的化学粗化方式均会严重腐蚀铝材，因此一般可通过喷砂或改进后的电化学粗化方式来对复合件进行粗化处理。其中，喷砂处理为通过压力将一定粒径大小的颗粒撞击基材表面从而在基材表面形成粗糙面，该方法简单可行，但仅适用结构简单且壁厚较厚的工件。而改性的电化学粗化的方法适用更广。

改性的电化学粗化的方法为：将钢铝复合件置于含有氯离子、铝离子和含铝离子络合剂的酸性溶液中进行电解。其中，将钢铝复合件置于含有一定氯离子和络合剂的酸溶液中阳极电解，可以降低溶液对铝材部分的腐蚀；而含有铝离子以及大量的铝离子络合剂，可以在钢铝复合件上做微米级粗糙面或孔，但该微米级孔较大，与树脂也有一定结合强度，但直接树脂成型不点胶的情况下气密性不佳，因此为了更高强度的结合和气密性，还需要对钢铝复合件进行电镀微孔镍处理。粗化处理后也需要对不锈钢进行前处理以除去表面砂粒、碎屑和黑灰。

一般地，不锈钢和铝材类似，基材表面能够导电，理论上可以直接电镀，但实际上因不锈钢和铝材表面均极易再生成钝化膜，即使前处理除去表面较厚的氧化膜后在水洗过程中不锈钢表面还会立即生成一层薄的钝化膜，直接电镀不能获得良好的附着力，因此需要对复合件进行预处理从而在钢铝复合件表面生成一层能够直接电镀的预镀层。但不锈钢和铝材性质相差较大，常规针对铝材和针对不锈钢的预处理方式均不适用于复合件。

本发明提供了以下两种预处理方法：

1)：①将经过前处理的钢铝复合件置于氧化槽内预氧化，所述钢铝复合件为阳极；②将经过预氧化的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀；③将经过预镀活化的钢铝复合件置于电镀镍槽内电镀一层打底预镀镍层。

铝材先通过阳极氧化再进行电镀的工艺是实际运用并得到了广泛证实为可行的，可理解为：钢铝复合件置于预氧化槽内时铝材部分得以氧化生成氧化膜，该氧化膜类似于铝材常规阳极氧化，表面是具有纳米级微孔的，不锈钢部分阳极活化，得到类似电解活化的效果；紧接着将钢铝复合件置于冲击镍槽内预镀活化，冲击槽主要为盐酸和氯化镍配置而成，能够有效去除不锈钢表面钝化膜并在不锈钢表面生成一层薄镍层后可直接电镀，而铝材部分有氧化膜保护，在短时间内不会被冲击镍药水破坏，且理论上，在电镀时镍离子也会被还原形成镍原子沉积在铝合金表面的纳米微孔内形成薄镍层，但实际上因冲击镍酸和氯离子腐蚀能力较强，该层薄的氧化膜容易被腐蚀击穿，从而导致基材铝被腐蚀，因不锈钢在冲击镍溶液中活化预镀完成很快，控制钢铝复合件在电镀冲击镍时的时间即可，但此时还需要对铝材部分进行进一步预镀才能使钢铝复合件完全覆盖打底，可将钢铝复合件置于中性镍或弱酸弱碱镀镍中电沉积一层镍打底预镀镍层。此处不可直接沉积微孔镍层的原因是微孔镍槽内因有添加剂的存在，其沉积镍时本身就不连续，是通过延长时间堆积的，且微孔镍槽药水对纳米微孔氧化膜也具有一定腐蚀性。

2)：①将经过前处理的钢铝复合件置于浸蚀槽内浸蚀；②将经过浸蚀的钢铝复合件置于化学沉锌槽内化学沉锌；③将经过化学沉锌后的钢铝复合件置于化学镀镍槽内进行化学镀镍处理；④将经过化学镀镍的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀。

铝材沉锌后化镍的工艺为常规公知工艺，其附着力和耐冲击镍槽浸蚀均无问题，但不锈钢在沉锌槽内会被钝化，在化学镍时表面也会沉积一层化学镍，但该层化学镍是附着力较差的。本方法处理后铝材和不锈钢部分均具有较好的结合力，可理解为：钢铝复合件置于浸蚀槽内时不锈钢和铝材都得以活化浸蚀，在碱性的沉锌槽内，复合件铝材部分表面置换一层薄锌层，不锈钢部分被钝化，在化学镀镍槽内时，铝材和不锈钢部分均开始自催化沉积化学镍，化学镍的沉积速度除与化学镍药水本身有关，还与基材的活性有关，相对铝材置换锌层上化学镍来说，带有钝化膜的不锈钢上化学镍层厚度、耐蚀性等均会明显低于铝材上化学镍层，因此再将经过化学镀镍的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀时，表面化学镍层是一个溶解并电镀镍的过程，钢铝复合件上不锈钢部分的化学镍在含氯化物的冲击镍槽内溶解并活化预镀冲击镍，铝材部分的化学镍也溶解但明显慢于不锈钢，实验表明，经过该方法处理后的钢铝复合件再电镀镍其结合强度均符合电镀要求。

此外，该预处理方法还可以是PVD真空镀、溅射镀、蒸发镀、浸镀、多弧镀、化学镀、电镀、置换镀、接触镀中的至少一种，以使基材表面得到一层可电镀的预镀层，工艺本身对预镀层种类及性质没有限制，只要能够导电且满足电镀的结合强度即可。

进一步地，镍基层为单质镍层或镍合金层；孔状结构为微孔结构，微孔的直径为0.1～10μm。镍合金层是指以镍为主体的镍合金微孔层，包括但不限于镍磷合金、镍铁合金、镍锌合金、镍锡合金、镍铜合金等。而本发明制备的镍基层，多数的微孔直径范围很均匀，变化幅度很小。优选的，本发明的微孔直径主要集中在0.5～3μm，通过调整电镀的工艺，可以将微孔直径的范围调整至0.1～10μm，以扩大结合体的应用范围，更加适应工业生产的需求。

进一步地，在电镀镍基层时，阴极的至少一部分电流用于氢离子的还原，产生的氢气先在钢铝复合件的表面停留再溢出。在常规的电镀镍中，阴极的效率很高，大部分均在90％以上，即施加的电流大部分用于镍离子的还原，镍离子在阴极沉积形成镍单质，本方法逆向去降低镍单质在阴极的沉积效率，将部分电流用于为氢离子得到电子变成氢单质，进而形成氢气溢出。在氢气析出前，氢气会以小气泡的形式先停留在钢铝复合件的表面，聚集后再溢出，如此就会导致该位置的镍沉积相对于周边的沉积缓慢，进而形成粗糙面，随着时间的累积，不断的有氢气气泡产生，不断的有不同位置镍沉积速度不一致，从而在基材表面有规律的选择性堆叠然后形成微孔。

进一步地，在电镀镍基层时，还包括在镀镍槽液中引入微孔镍添加剂，微孔镍添加剂中含有表面活性剂，利用表面活性剂反复的吸附和解吸附，使得泡沫状镍选择性堆叠在钢铝复合件的表面，从而形成微孔结构。因如果单一的通过氢气气泡停留而在基材表面形成镀层的微孔，该粗糙面的微孔数量往往不佳且沉积膜层不能很厚，通常小于1μm，孔深度不够，并不能有效与树脂形成锚栓效果，而如果是通过延长作用时间来增加孔深度，往往会导致微孔逐渐减少直至消失。而本发明在镀镍槽液中引入的微孔镍添加剂(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产的H处理剂)，通过微孔镍添加剂的特殊性能作用，基本可以使得微孔沉积深度达到1μm以上。该微孔镍添加剂主要为提高镀镍或镍合金层性能，从而使得复杂产品如电子穿戴设备内腔或深孔能够均匀镀上一层微孔镍或镍合金层，添加剂内含有一定的表面活性剂，但该表面活性剂并非珍珠镍常用的非离子表面活性剂，本发明采用的微孔镍添加剂，其槽液在工作时不会浑浊，即没有表面活性剂乳化的现象。

具体的工作原理为：表面活性剂采取的是阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂搭配而成，利用表面活性剂的特殊性能，当基材放置于镀镍槽液阴极并通电时，表面活性剂在基材上吸附和解吸附重复发生，通电时基材上吸附表面活性剂带正电基团，被吸附位置因为表面活性剂的长链端阻隔而不能沉积镍，未被吸附位置沉积镍，随着时间的累积从而形成微孔，然而随着该点处电荷消耗且又处于微孔处，及电镀阴极的低电流密度区，电荷逐渐降低，且伴随着该微孔处氢气的累积产生压力，表面活性剂解吸附，周而复始，电镀出来的镍层就会形成小块状累积并堆积成微孔。

相比于常规的通过进一步腐蚀或脱合金的方法得到的镀镍微孔层，本发明通过调整电镀镍的具体工艺以及引入微孔镍添加剂两种相互协同作用的方法，使得镍在沉积时可以规律性的选择堆积，不同位置堆积速度和效果不一致，随着电镀时间的延长，就会在基材表面形成具有一定深度的微孔镍基层。电镀是一种原子级的沉积过程，本质上不同于雾化、熔融以及刷涂等宏观意义上的覆盖，因此实现了在不损失基材本身性能及强度的条件下在钢铝复合件表面长一层微孔结构，本制备方法主要是在钢铝复合件表面施加过电位以促使参与沉积的粒子转化成吸附的原子，镍原子排列成相或无定型堆积成块，在特定条件和合适添加剂在作用下，镍块堆积成一层具有孔状结构且粗糙的镍基层。

进一步地，本制备方法还包括水洗过程，在电镀完镍基层后树脂注塑前，将电镀好镍基层的钢铝复合件从镀镍槽液中拿出，因此前添加表面活性剂的因素，钢铝复合件拿出后其表面会略有憎水的效果，需要对其进行多次水洗，以确保基材表面由憎水转化为彻底亲水。产生该现象的原因之一就是基材拿出来时部分吸附在基材上的表面活性剂未立即解吸附，其带电荷端吸附在基材上，长链基朝外，导致基材表面憎水，待几次清洗后表面活性剂解吸附，基材彻底亲水。具体的可采用溢流水多次清洗，也可辅助超声波清洗或喷淋清洗，也可适当在水中加入除油剂辅助清洗，以达到彻底清洗基材表面微孔及微孔内残留物的目的，同时确保基材的彻底亲水以更好的注塑树脂，提高结合体的结合强度。此外，水洗结束后，可再次进行电镀然后水洗，重复一次及多次，如此可再进一步调整微孔的直径范围。

进一步地，相邻孔之间表面的粗糙和孔状结构内腔的粗糙均表现为凹凸镶嵌的形式。此种凹凸镶嵌的形式更加有利于树脂的注塑成型，一方面因微孔内具有一定的粗糙度，树脂进入到泡沫网状镍基层中内会有更好的锚栓效果；另一方面因相邻孔之间的表面也是存在一定粗糙度的，即是组成微孔的每一个小单元也是有粗糙度的，当熔融的树脂通过成型机的高速高压进入到微孔层时，高速的树脂会使得镍基层变形，其凹凸镶嵌的结构可以更好的与树脂变形交织在一起，可有效避免因树脂冷却收缩而产生空隙，能够明显提高产品的防水、防尘性能，大大的提高了结合强度。

进一步地，相邻孔之间的表面粗糙度与泡沫状镍的粗糙度相同；孔状结构的内腔粗糙度与泡沫状镍的粗糙度相同；泡沫状镍的粗糙度RZ为10～300nm。

具体的，本发明的制备方法为：

A、前处理。具体为：先将钢铝复合件产品置于钢铝复合件专用清洗剂CW-6007(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产)中清洗5-10min后彻底水洗干净。其中清洗温度40-60℃，辅助超声波清洗效果更佳。若钢铝复合件表面油污、碎屑较多，为了更进一步保证钢铝复合件表面清洁，可在脱脂清洗前增加冷脱清洗。

此外，为进一步进行活化钢铝复合件表面，可以将经过脱脂清洗后的复合件至于40-60g/L的氢氧化钠碱蚀槽内浸泡1-3min去除铝材表面氧化膜后水洗干净，温度设为40-60℃，再浸于200-300ml/L的硝酸除灰槽内浸泡2-5min除去因碱咬在铝材表面产生的黑灰后水洗干净，温度设为常温，也可采用市售的专用除灰剂替代硝酸除灰。

此外，为进一步增加镀层与基材的机械铆合能力，还可以将钢铝复合件至于专用喷砂机上喷砂处理，或置于化学打砂、电化学打砂等药水中处理，即统称为对复合件表进行粗化处理以提升复合件的表面的粗糙度，经过粗化处理后的钢铝复合件若表面清洁可直接进入一下步预处理，若表面有污物则还需进行脱脂等前处理。

具体的，粗化处理可为：将清洗后钢铝复合件置于含氯离子、酸和有机物的电化学打砂槽内阳极电解3-10min后水洗干净，其中电流密度1-5A/dm²，氧化温度设为15-30℃，其中溶液中还含有降低复合件上铝材部分的缓蚀剂如铝离子和表面活性剂。此外，为了进一步促进钢铝复合件在电打砂溶液中不锈钢部分的粗化，可以在进入电打砂槽前将复合件浸入到含三氯化铁的蚀刻液中预活化处理，为了防止铝材过腐蚀，预活化液浓度、温度均可适当降低调整，此外，为了让粗化均匀，预活化处理和电打砂处理可进行多次重复及交叉重复，重复过程的间隔辅助水洗以使钢铝复合件表面粗化，钢铝复合件仅粗化未电镀微孔镍可如附图5、6所示。

B、预处理。

1)①将经过前处理的钢铝复合件置于含磷酸的槽液内阳极氧化5-20min后水洗干净，其中氧化电流密度0.5-3A/dm²，氧化温度设为15-30℃；②将经过①步处理的钢铝复合件置于含盐酸和氯化镍的冲击镍槽内阴极预镀1-5min后水洗干净，其中冲击镍电流密度0.5-3A/dm²，冲击镍温度设为常温；③将经过②步处理的钢铝复合件置于含镍盐、硼酸、有机酸或有机酸盐的预镀镍溶液中预镀3-10min后水洗干净，其中预镀电流密度0.5-3A/dm²，氧化温度设为40-60℃。

2)①将经过前处理的钢铝复合件置于CW-6046(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产)的浸蚀液内预浸0.5-5min后水洗干净，预浸温度设为常温-60℃；②将经过①步处理的钢铝复合件置于HLD-020(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产)化学沉锌槽内沉锌20-60s后水洗干净，温度设为常温；③将经过②步处理的钢铝复合件置于化学镀镍槽内HLD-025碱性化学镍(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产)槽内化镍2-10min后水洗干净，化学镍温度为30-40℃；④将经过③步处理的钢铝复合件置于置于含盐酸和氯化镍的冲击镍槽内阴极预镀1-5min后水洗干净，其中冲击镍电流密度0.5-3A/dm²，冲击镍温度设为常温。

C、电镀微孔镍处理。具体为：将经过预镀镍后的钢铝复合件产品置于微孔镀镍槽内的阴极上电沉积微孔镍5-20min后彻底水洗干净。本制备方法的微孔镍槽由镍盐和H处理剂微孔镍添加剂(东莞市慧泽凌化工科技有限公司生产)复配而成，其中电镀槽液温度设为30-60℃，阴极电流密度1-10A/dm²。钢铝复合件经电镀微孔镍后其表面分布着大量泡沫镍块堆积而形成的具有微孔的微孔镍或镍合金层，完成对钢铝复合件的处理。

此外，电镀微孔镍后钢铝复合件拿出来时其表面呈疏水效果，待几次水洗后表面转化为亲水效果，为保证更好的清洗表面微孔，本工艺还采用超声波辅助清洗，即将经过电镀微孔镍后的钢铝复合件产品置于超声波清洗槽内清洗1-5min，超声波清洗槽主体为纯水，也可以适当辅助加入脱脂剂清洗，但加入脱脂剂清洗后还需要继续水洗以保证清洗剂清洗干净，不能残留。

此时钢铝复合件表面电镀微孔镍的效果已不受基材本身影响，因此无论是铝材部分还是不锈钢部分，其组成微孔镍的表面基本一致，具体可如附图1、2、3、4所示。

实施例2

一种钢铝复合件与树脂结合体的制备方法，包括以下步骤：

按实施例1所述的钢铝复合件的处理方法处理钢铝复合件，

将树脂以注塑的方式同经过处理后的钢铝复合件进行结合成型，得到钢铝复合件与树脂的结合体。

具体的注塑成型方法为：将已处理好的钢铝复合件产品放置于模具中，用注塑机将含市售的工程树脂经注塑成型得到钢铝复合件与树脂的结合体，其中不同树脂、不同厂家其成型参数不定。一般成型参数参考市售树脂物料参数表，这里不再过多赘述。

进一步地，在将钢铝复合件与树脂结合成型之前，先在100～180℃下烘干经过处理后的钢铝复合件。潮湿的表面会影响钢铝复合件与树脂结合，为保证后续注塑有良好的结合力，还需要对经过处理的钢铝复合件表面进行烘干，将其置于100-180℃下烘烤20-40min，以达到烘干表面水分的目的。

实施例3

一种由实施例2所述的钢铝复合件与树脂结合体的制备方法制备得到的钢铝复合件与树脂结合体。

对钢铝复合件与树脂结合体进行结合强度和防水气密性测试，具体的测试方法及结果如下：

结合强度：采用ISO-19095规定的方法制作对应基材的测试片，用测试拉剥力机测试产品与树脂的结合强度，本方法在基材上得到的微孔镍或镍合金层经注塑成型后与聚苯硫醚树脂(PPS)的结合强度可达46Mpa以上，与聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)的结合强度可达38Mpa以上，与聚酰胺树脂(PA)的结合强度可达46Mpa以上。

防水气密性测试：将注塑成型的结合体放置于专门的氦气测试装置上并形成腔体，抽真空，待真空度达到1*10^-2pa时，在外围距产品2cm处喷氦气30秒，若氦气泄露量大于1*10^-9Pa·m³/s，则为气密性不合格。本制备方法得到的微孔镍或镍合金层经注塑成型后测试片气密性合格率为100％。

由此可见，本发明制备方法所得到的钢铝复合件与树脂的结合体，通过对钢铝复合件进行前处理，预处理电镀转化层以及预镀层，然后引入具有微孔结构且粗糙的镍基层，通过注塑成型可以使其更好的与树脂结合，满足5G设备、通讯设备等的强度要求，且能够明显提高产品的防水、防尘性能，同时本方法还具有不损失钢铝复合件本身的特性及强度、减少其浪费和消耗、节约使用成本等优点。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (11)

1.一种钢铝复合件的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对钢铝复合件进行前处理，使其裸露出洁净、活跃的表面；

S2、对经步骤S1前处理后的钢铝复合件进行预处理，在所述钢铝复合件表面生成可电镀的预镀层；

S3、取经步骤S2处理后的钢铝复合件放入镀镍槽液中，在所述钢铝复合件上直接电镀具有孔状结构且粗糙的镍基层；其中，所述镍基层的孔状结构由泡沫状镍选择性堆叠而成，且相邻孔之间的表面以及所述孔状结构的内腔均是粗糙的；

S4、完成对所述钢铝复合件的处理。

2.根据权利要求1所述的钢铝复合件的处理方法，其特征在于，所述前处理的方式包括除腊、除油、活化、粗化、碱蚀、除灰、喷砂、浸蚀中的至少一种；所述粗化的方法包括喷砂、化学打砂和改性的电化学粗化中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的钢铝复合件的处理方法，其特征在于，所述预处理的具体方法为：①将经过前处理的钢铝复合件置于氧化槽内预氧化，所述钢铝复合件为阳极；②将经过预氧化的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀；③将经过预镀活化的钢铝复合件置于电镀镍槽内电镀一层打底预镀镍层。

4.根据权利要求2所述的钢铝复合件的处理方法，其特征在于，所述预处理的具体方法为：①将经过前处理的钢铝复合件置于浸蚀槽内浸蚀；②将经过浸蚀的钢铝复合件置于化学沉锌槽内化学沉锌；③将经过化学沉锌后的钢铝复合件置于化学镀镍槽内进行化学镀镍处理；④将经过化学镀镍的钢铝复合件置于冲击镍镀槽内活化预镀。

5.根据权利要求1～4任一项所述的钢铝复合件的处理方法，其特征在于，所述镍基层为单质镍层或镍合金层；所述孔状结构为微孔结构，所述微孔的直径为0.1～10μm。

6.根据权利要求5所述的钢铝复合件的处理方法，其特征在于，在电镀所述镍基层时，阴极的至少一部分电流用于氢离子的还原，产生的氢气先在所述钢铝复合件的表面停留再溢出。

7.根据权利要求6所述的钢铝复合件的处理方法，其特征在于，在电镀所述镍基层时，还包括在所述镀镍槽液中引入微孔镍添加剂，所述微孔镍添加剂中含有表面活性剂，利用所述表面活性剂反复的吸附和解吸附，使得所述泡沫状镍选择性堆叠在所述钢铝复合件的表面，从而形成微孔结构。

8.根据权利要求1所述的钢铝复合件与树脂结合体的制备方法，其特征在于，所述相邻孔之间表面的粗糙和所述孔状结构内腔的粗糙均表现为凹凸镶嵌的形式。

9.根据权利要求8所述的钢铝复合件与树脂结合体的制备方法，其特征在于，所述相邻孔之间的表面粗糙度与所述泡沫状镍的粗糙度相同；所述孔状结构的内腔粗糙度与所述泡沫状镍的粗糙度相同；所述泡沫状镍的粗糙度RZ为10～300nm。

10.一种钢铝复合件与树脂结合体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按权利要求1～9任一项所述的钢铝复合件的处理方法处理钢铝复合件，

将树脂以注塑的方式同经过处理后的钢铝复合件进行结合成型，得到钢铝复合件与树脂的结合体。

11.一种由权利要求1～10任一项所述的钢铝复合件与树脂结合体的制备方法制备得到的钢铝复合件与树脂结合体。

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