CN114682866B - 成孔方法、铝合金-不锈钢工件及金属制品 - Google Patents
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Abstract
一种成孔方法，用于在铝合金‑不锈钢复合件表面形成第一孔，包括以下步骤：将铝合金‑不锈钢复合件放入第一溶液，以在铝合金‑不锈钢复合件表面形成第一孔；以及清洗并干燥带有第一孔的铝合金‑不锈钢复合件；其中，第一溶液包括有机溶剂和可解离出Cu2+与Cl‑的物质。本申请还提供一种铝合金‑不锈钢工件及金属制品。
Description
技术领域
本申请涉及金属材料领域，尤其涉及一种成孔方法、铝合金-不锈钢工件及金属制品。
背景技术
便携式消费类电子产品在人们生活中得到越来越多的使用。消费者对电子产品的外观以及壳体的性能要求也越来越高。现有壳体成型工艺一般由单一金属件上形成孔，再将材料体注入孔中成型，形成壳体。但单一金属壳体的外观逐渐满足不了需求，多金属复合的金属制品壳体开始慢慢进入消费类电子厂家的研发中。多金属包括至少两种金属，但由于两种金属间的导电能力不同，两种金属之间存在电位差以及电导率不同，传统的电化学方法会在其中一种金属成孔时，另一种金属发生严重的电化学抛光而致其结构破坏，从而导致整个金属制品被破坏，即传统的电化学方法很难在其中一种金属层的表面形成合适的孔，以用于金属制品与设置于金属制品表面的材料体的结合。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种成孔方法，以解决传统电化学方法无法在多金属复合件上形成孔的问题。
一种成孔方法，用于在铝合金-不锈钢复合件表面形成第一孔，包括以下步骤：
将铝合金-不锈钢复合件放入第一溶液，以在铝合金-不锈钢复合件表面形成第一孔；以及
清洗并干燥带有第一孔的铝合金-不锈钢复合件；其中，
第一溶液包括有机溶剂和可解离出Cu2+与Cl-的物质。
在一些实施方式中，有机溶剂选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇中的至少一种。
在一些实施方式中，可解离出Cu2+与Cl-的物质包含含有结晶水的化合物。
在一些实施方式中，可解离出Cu2+与Cl-的物质选自CuCl2·12H2O、CuSO4·5H2O和可溶性氯化物的混合物、Cu(NO3)2·3H2O和可溶性氯化物的混合物以及Cu(NO3)2·6H2O和可溶性氯化物的混合物中的至少一种。
在一些实施方式中，将铝合金-不锈钢复合件放入第一溶液的步骤中，第一溶液的温度范围为50℃-90℃。
在一些实施方式中，在将铝合金-不锈钢复合件放入第一溶液的步骤之前，还包括：
将铝合金-不锈钢复合件放入第二溶液中，以铝合金-不锈钢复合件作为阳极，施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件以使铝合金-不锈钢复合件表面形成第二孔，其中，第二溶液包括有机溶剂和可解离出Cl-的物质。
在一些实施方式中，可解离出Cl-的物质中包括含有结晶水的化合物。
在一些实施方式中，可解离出Cl-的物质选自NaCl、KCl、FeCl3·6H2O、FeCl3、CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。
在一些实施方式中，第一溶液还包括可解离出Fe3+以及Cu2+中至少一种的物质。
在一些实施方式中，可解离出Fe3+、Cu2+的物质中包括含有结晶水的化合物。
在一些实施方式中，可解离出Fe3+的物质选自FeCl3·6H2O以及FeCl3中的至少一种；可解离出Cu2+的物质选自CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。
在一些实施方式中，施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件的步骤中，第一电压由直流电源输出，第一电压的范围为60V-100V，电流密度的范围为1A/dm2-3A/dm2。
在一些实施方式中，施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件的步骤中，第二溶液的温度范围为50℃-70℃，施加第一电压的时间范围为5min-20min。
在一些实施方式中，在施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件的步骤之后，还包括：
将带有第二孔的铝合金-不锈钢复合件放入第三溶液中，以铝合金-不锈钢复合件为阳极，施加第二电压，以在铝合金-不锈钢复合件的铝合金的表面形成第三孔。
在一些实施方式中，包括基体及第一孔，基体包括铝合金部分和不锈钢部分；第一孔位于不锈钢部分的表面；其中，第一孔的孔密度范围为10%-20%。
在一些实施方式中，第一孔的孔径范围为50μm-100μm，第一孔的孔深范围为10μm-30μm。
在一些实施方式中，还包括第三孔，第三孔位于铝合金部分的表面；其中，第三孔为氧化膜孔，第三孔的孔径范围为1nm-900nm。
一种金属制品，包括铝合金-不锈钢复合件及材料体，铝合金-不锈钢复合件包含基体和第一孔，基体包含铝合金部分和不锈钢部分，第一孔设置在不锈钢部分；材料体设置于第一孔中；其中，第一孔的孔密度范围为10%-20%。
在一些实施方式中，材料体的材料选自金属、聚合物、陶瓷、玻璃中的至少一种。
在一些实施方式中，铝合金-不锈钢复合件还包括第三孔，第三孔位于铝合金部分，第三孔为氧化膜孔，第三孔的孔径范围为1nm-900nm，材料体设置于第三孔中。
本申请提供的成孔方法，通过在以有机溶剂为主的第一溶液中加入具有腐蚀性的离子，有机溶剂能够增加腐蚀离子（如Cl-）迁移所需要的能量，降低腐蚀离子（如Cl-）的扩散速率，使腐蚀离子（如Cl-）不会由于反应活性的影响而导致分布不均，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金-不锈钢复合件表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金部分和不锈钢部分电位差的存在而在电场中形成原电池，避免腐蚀离子（如Cl-）集中在作为阳极的铝合金部分的表面与铝合金部分反应，防止不锈钢部分作为阴极受到保护，不被腐蚀离子（如Cl-）蚀刻造孔的现象。铝合金-不锈钢复合件在第一溶液中，Cu2+会优先在铝合金部分与其中的铝元素反应形成致密的铜膜，从而阻止Cu2+和Cl-进一步腐蚀铝合金部分。Cu2+也会和不锈钢部分中的铁元素反应生成金属铜，但由于不锈钢中还含有其他元素，如铬，镍等金属元素，导致不锈钢部分的铜膜不够致密，Cu2+和Cl-可进入铜膜空隙与不锈钢部分中的铁元素反应，因此会在不锈钢部分表面形成点蚀；而铝合金部分中铝的含量较多，与Cu2+反应生成的铜膜比较致密，故铝合金部分表面只有轻微腐蚀。因此，能够在保护铝合金部分的同时在不锈钢部分表面形成点蚀的孔结构。
附图说明
图1为本申请一些实施例提供的成孔方法的流程图。
图2为本申请一些实施例提供的对铝合金-不锈钢复合件依次形成第一孔、第三孔以及材料体的结构示意图。
图3为在图2所示的铝合金-不锈钢复合件的表面形成第二孔的结构示意图。
图4为本申请一些实施例提供的以铝合金-不锈钢复合件为阳极，施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件上的示意图。
图5为使用基恩士激光显微镜拍摄的本申请实施例3-1制作的具有第一孔的铝合金-不锈钢工件的图片。
图6为图5所示的铝合金部分局部放大图。
图7为图5所示的不锈钢部分局部放大图。
图8为图7所示的不锈钢部分局部放大图以及沿线段A-A的孔径孔深测试图。
图9为使用基恩士激光显微镜拍摄的本申请实施例8-2制作的具有第二孔的铝合金-不锈钢工件的图片。
图10为图9所示的铝合金-不锈钢工件的铝合金部分局部放大图。
图11为图9所示的铝合金-不锈钢工件的不锈钢部分局部放大图以及沿线段B-B的孔径孔深测试图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
请一并参阅图1至图4，本申请实施例提供一种成孔方法，用于在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30。
如图1所示，成孔方法包括以下步骤S10-S20。
步骤S10：将铝合金-不锈钢复合件100放入第一溶液，以使铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30（如图2所示），其中，第一溶液包括有机溶剂和可解离出Cu2+与Cl-的物质。
第一溶液中还包括水，水可以是单独加入第一溶液中的水，也可以是加入第一溶液中含有结晶水的化合物产生的水。水可以用于解离Cu2+与Cl-。
可解离出Cu2+与Cl-的物质选自CuCl2·12H2O、CuSO4·5H2O和可溶性氯化物的混合物、Cu(NO3)2·3H2O和可溶性氯化物的混合物以及Cu(NO3)2·6H2O和可溶性氯化物的混合物中的至少一种。在一些实施例中，可溶性氯化物可以选自KCl、NaCl、FeCl3及FeCl3·6H2O中的至少一种。需要说明的是可溶性氯化物是指可以溶于水的氯化物。
第一溶液的温度范围可以为50℃-90℃。在一些实施例中，温度可以是65℃、72℃、80℃、86℃。
有机溶剂可为可以与水互溶的醇类，包括但不限于乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇中的至少一种。有机溶剂与水互溶，以使水解离出的离子均匀分散于有机溶剂中，从而有利于腐蚀离子均匀负载在铝合金-不锈钢复合件100表面。
请再次参阅图2，铝合金-不锈钢复合件100包括铝合金部分10和不锈钢部分20。有机溶剂能够增加腐蚀离子（Cl-）迁移所需要的能量，降低腐蚀离子（如Cl-）的扩散速率，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金-不锈钢复合件100表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金部分10和不锈钢部分20电位差的存在而形成原电池，防止腐蚀离子（如Cl-）集中在作为阳极的铝合金部分10的表面与铝合金部分10反应，避免出现不锈钢部分20作为阴极受到保护，不被腐蚀离子（如Cl-）蚀刻造孔的现象。铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中时，Cu2+会优先在铝合金部分10与其中的铝元素反应形成致密的铜膜，从而阻止Cu2+和Cl-进一步腐蚀铝合金部分10。Cu2+也会和不锈钢部分20中的铁元素反应生成金属铜，但由于不锈钢中还含有部分其他元素，如铬，镍等金属元素，导致不锈钢部分的铜膜不够致密，Cu2+和Cl-可进入铜膜空隙与不锈钢部分20中的铁元素反应，因此会在不锈钢部分20表面形成点蚀；而铝合金部分10中铝的含量较多，与Cu2+反应生成的铜膜比较致密，故铝合金部分10表面只有轻微腐蚀。因此，能够在保护铝合金部分10的同时在不锈钢部分20表面形成点蚀的第一孔30结构。
步骤S20：清洗并干燥带有第一孔30的铝合金-不锈钢复合件100，得到铝合金-不锈钢工件80。
将铝合金-不锈钢复合件100表面负载的离子以及有机溶剂等清洗后并干燥，以得到洁净的具有第一孔30的铝合金-不锈钢工件80。
进一步地，在一些实施方式中，在步骤S10之前，还可以包括步骤S01：
请参阅图3，将铝合金-不锈钢复合件100放入第二溶液70中，以铝合金-不锈钢复合件100为阳极，施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件100（请参阅图4），以在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第二孔40。其中，第二溶液70包括有机溶剂和可解离出Cl-的物质。
在施加第一电压的过程中，有机溶剂能够增加腐蚀离子（Cl-）迁移所需要的能量，降低腐蚀离子（如Cl-）的扩散速率，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金-不锈钢复合件100表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金部分10和不锈钢部分20电位差的存在而在电场中形成原电池，防止腐蚀离子（如Cl-）集中在作为阳极的铝合金部分10的表面与铝合金部分10反应，避免出现不锈钢部分20作为阴极受到保护，不被腐蚀离子（如Cl-）蚀刻造孔的现象。通过电化学的牵引对铝合金-不锈钢复合件100表面形成弱腐蚀。由于不锈钢部分20与铝合金部分10在材质上存在差别，铝合金部分10表面形成氧化膜（氧化铝），对铝合金部分10形成一定的保护，从而避免腐蚀离子对铝合金部分10表面的过度腐蚀，因此，能够在保护铝合金部分10的同时在不锈钢部分20表面形成高密度的第二孔40结构。
第二溶液70包括水，水可以是单独加入第二溶液70中的水，也可以是加入第二溶液70中含有结晶水的化合物产生的水。水用于解离出Cl-。
水在第二溶液70中的质量分数为7%-63%。水的含量不宜过多。一方面，防止水过量（超过63%），则有机溶剂含量减少，起不到束缚腐蚀离子的作用；另一方面，防止腐蚀离子在过量的水中迁移过快而快速腐蚀铝合金部分10表面。水的含量不应太低（低于7%），否则腐蚀离子迁移速率太慢，导致反应效率低，增加时间成本、能耗成本。
进一步地，第二溶液70还包括能够解离出Fe3+以及Cu2+中至少一种的物质。
可解离出Fe3+与Cl-或者Cu2+与Cl-的物质中包括含有结晶水的化合物。
其中，可解离出Fe3+的物质可以选自FeCl3·6H2O以及FeCl3中的至少一种；可解离出Cu2+的物质可以选自CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种；可解离出Cl-的物质可以选自NaCl、KCl、FeCl3·6H2O、FeCl3、CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。
其中，当第二溶液70中含有Fe3+以及Cu2+中至少一种离子时，Fe3+与Cu2+的电位均比单质铁（Fe）的电位高，均能够与不锈钢部分20中的铁发生置换反应，有利于刻蚀不锈钢部分20以进一步形成更大的第二孔40。其中，Cu2+与Fe之间的电位差大于Fe3+与Fe之间的电位差，包含Cu2+的第二溶液70相较于包含Fe3+的第二溶液70更有利于形成具有更大孔径以及更大孔深的第二孔40。
有机溶剂可为可以与水互溶的醇类，包括但不限于乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇中的至少一种。有机溶剂与水互溶，以使水解离出的离子均匀分散于有机溶剂中，从而在施加电压过程中，有利于腐蚀离子均匀负载在铝合金-不锈钢复合件100表面。
第一电压由直流电源输出，以使第二溶液70中的离子有秩序的迁移。
第一电压的范围可以为60V-100V，电流密度的范围可以为1A/dm2-3A/dm2。在本申请的一些实施例中，第一电压可以是65V、76V、88V、95V，电流密度可以是1.5A/dm2、1.9A/dm2、2.3A/dm2、2.8A/dm2。
在施加第一电压至铝合金-不锈钢复合件100的步骤中，第二溶液70的温度的范围可以为50℃-70℃。在本申请的一些实施例中，第二溶液70的温度可以是55℃、59℃、63℃、68℃。第二溶液70的温度过低，则在不锈钢部分20形成的第二孔40的密度低；第二溶液70的温度过高，为离子的迁移提供了能量，导致铝合金部分10被腐蚀。
施加第一电压的时间范围可以为5min-20min。在本申请的一些实施例中，施加第一电压的时间可以是7min、9min、13min、17min。其中，可以根据所需要形成第二孔40的孔径、孔深以及孔密度等因素调整施加第一电压的时间。
在一些实施方式中，在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第二孔40的步骤之前还包括对铝合金-不锈钢复合件100进行表面处理的步骤，以先去除铝合金-不锈钢复合件100表面的杂质、油污、氧化层等，再进行造孔。其中，表面处理包括除油处理以及剥黑膜处理。
进一步地，在一些实施方式中，在步骤S10之后，还可以包括步骤S12：
请再次参阅图2，将带有第一孔30的铝合金-不锈钢复合件100放入第三溶液中，以铝合金-不锈钢复合件100作为阳极，施加第二电压，以在铝合金-不锈钢复合件100的铝合金部分10的表面形成第三孔50。
其中，此过程可以是阳极氧化过程，第三溶液中主要以水作为溶剂，以在铝合金部分10形成阳极氧化膜孔。
本申请还提供一种上述成孔方法形成的铝合金-不锈钢工件80，包括基体210以及第一孔30，基体210包括铝合金部分10a以及不锈钢部分20a，第一孔30位于不锈钢部分20a的表面，其中，第一孔30的孔密度范围为10%-20%。
第一孔的孔径范围为50μm-100μm，第一孔的孔深范围为10μm-30μm。
铝合金-不锈钢工件80还包括第三孔50，第三孔50位于铝合金部分10a的表面。其中，第三孔50为氧化膜孔，第三孔50的孔径范围为1nm-900nm。第三孔50的形状大致为圆柱形。
本申请还提供一种金属制品200，金属制品200包括上述铝合金-不锈钢工件80以及材料体220，材料体220设置于第一孔30中从而与铝合金-不锈钢工件80结合，第一孔30的设置，有利于增加材料体220与铝合金-不锈钢工件80的结合力。
材料体220可以选自金属、聚合物、陶瓷以及玻璃中的至少一种。需要说明的是，聚合物包括常用的塑胶或树脂。
进一步地，在一些实施方式中，铝合金-不锈钢工件80还可以包括第三孔50，材料体220还可以设置于第三孔50中，以进一步增加材料体220与铝合金-不锈钢工件80的结合力。
进一步地，在一些实施例中，在步骤S20之后，还可包括步骤S30：
请再次参阅图2，将带有第一孔30的铝合金-不锈钢复合件100或带有第一孔30及第三孔50的铝合金-不锈钢复合件100放入成型机中，将材料体220的材料成型于第一孔30中或第一孔30及第三孔50中，以形成金属制品200。
在一些实施例中，成型机可以是注塑成型机，用于将聚合物注塑进第一孔30和第三孔50中形成金属制品200。
以下通过具体实施例以及对比例来对本申请进行说明。需要说明的是，实施例1-1至5-4以及对比例2-1中提供的铝合金-不锈钢复合件100均是经过表面处理，铝合金-不锈钢复合件100的型号为铝合金6013/不锈钢316；实施例6-1至9-3以及对比例6-1中采用的铝合金-不锈钢复合件100均是经过实施例2-1处理后的工件。
表面处理的步骤包括：先将铝合金-不锈钢复合件100置于质量分数为35%脱脂剂（汉高公司的BONDERITE C-AK 1523R）、温度为55℃的水溶液中超声清洗3min，再将铝合金-不锈钢复合件100置于质量分数为35%的硝酸中处理1min。铝合金-不锈钢复合件100经过成孔处理后得到的铝合金-不锈钢工件80通过光学显微镜测试其成孔情况。
实施例1-1至实施例1-3
将铝合金-不锈钢复合件100放入第一溶液，第一溶液的温度为90℃，实施例1-1至1-3的第一溶液包括有机溶剂和浓度均为50g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中反应1min后取出。采用清水清洗30s后烘干，继续放入第一溶液中反应，以在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30。实施例1-1至1-3重复上述过程的次数分别为1、5、10。在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。
表1
从表1的测试结果可以看出：实施例1-1至1-3，采用有机溶剂均可以在不锈钢部分20表面形成第一孔30，其中，重复次数越多，形成的第一孔30的孔径、孔深以及孔密度的大小均有一定的提升。
实施例2-1至实施例2-5
将经过表面处理的铝合金-不锈钢复合件100放入第二溶液70中，实施例2-1至实施例2-5的第二溶液70中均包括1L丙二醇以及浓度分别为50g/L、75g/L、100g/L、150g/L、200g/L的FeCl3·6H2O，第二溶液70的温度为55℃；以铝合金-不锈钢复合件100为阳极、石墨作为阴极，施加80V的第一电压至铝合金-不锈钢复合件100以形成第二孔40，施加第一电压的时间为10min；清洗后并在80℃的温度下干燥，形成带有第二孔40的铝合金-不锈钢工件80。
对比例2-1
与实施例2-1不同的是：采用水作为溶剂。
其他步骤与实施例2-1相同，这里不再赘述。
请参阅表2，为实施例2-1至2-5以及对比例2-1的主要区别条件以及测试结果。
表2
从表2测试结果可以看出：对比例1中的溶剂全部采用水，采用与实施例2-1至2-5相同的成孔流程后，铝合金部分10被大量腐蚀，且无法在不锈钢部分20造孔；实施例2-1至2-5形成分别较为均匀的第二孔40，且第二孔40主要分布在不锈钢部分20。形成上述结果的原因是：在水溶液中，铝合金部分10的活性比不锈钢部分20活性高，施加电压时，铝合金部分10优先被离子腐蚀，且无法在不锈钢部分20表面形成均匀的孔；在有机溶液中时，有机溶剂增加了离子的迁移所需要的能量，将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金-不锈钢复合件100表面，通过电化学的牵引对铝合金-不锈钢复合件100表面形成弱腐蚀，在施加电压开始时，铝合金部分10表面形成氧化膜（氧化铝），对铝合金部分10形成一定的保护，后续继续施加电压过程中，离子无法与包覆于氧化膜内的铝合金部分10继续反应，离子从而与不锈钢部分20反应，在不锈钢表面形成均匀分布的第二孔40。其中，从实施例2-1至2-5可以看出，随着FeCl3·6H2O质量分数的变化，对第二孔40的分布情况、孔深以及孔密度均具有一定的影响，增加FeCl3·6H2O质量分数可以增加第二孔40的密度。
实施例3-1至实施例3-4
将一铝合金-不锈钢复合件100放入第二溶液70中，实施例3-1至实施例3-4的第二溶液70中均包括1L丙二醇，还分别包括在第二溶液70中能够解离出Cl-摩尔浓度均为300mmol/L的不同的盐，第二溶液70的温度为65℃；以铝合金-不锈钢复合件100为阳极，施加80V的第一电压至铝合金-不锈钢复合件100以形成第二孔40，施加第一电压的时间为8min；清洗并干燥带有第二孔40的铝合金-不锈钢工件80。
请参阅表3，为实施例3-1至3-4的主要区别条件以及测试结果。
表3
请参阅图5、图6、图7以及图8，为经过本申请实施例3-1的成孔方法后得到的铝合金-不锈钢工件80，铝合金部分10表面基本未被腐蚀（请参阅图6），不锈钢部分20表面具有高密度的、均匀的第二孔40（请参阅图7）。
请参阅图8，测试在不锈钢部分20形成的第二孔40的孔径以及孔深，其中，一个第二孔40的孔径为35.23μm，一个第二孔40的孔深为6.72μm，从测试图可以计算出第二孔40的孔径以及孔深的大致范围。
从表3的测试结果可以看出：选择不同种类的氯化物均可以在不锈钢部分20表面形成均匀分布的第二孔40。其中，以氯化钠（实施例3-1）作为腐蚀离子（Cl-）的来源时，在不锈钢部分20表面形成的第二孔40的孔径和孔深均较小，且容易出现窜孔现象；而实施例3-2至3-4中的腐蚀离子除Cl-之外，还可以有Fe3+或者Cu2+，在施加电压过程的同时，Fe3+或者Cu2 +与单质铁反应，形成孔径以及孔深均更大的第二孔40，其中，实施例3-2中的孔深明显大于实施例3-3。
实施例4-1至实施例4-5
将一铝合金-不锈钢复合件100放入第二溶液70中，实施例4-1至实施例4-5中均分别包括总质量分数为95%的不同有机溶剂，还均包括质量分数为5%的FeCl3·6H2O，第二溶液70的温度为50℃；以铝合金-不锈钢复合件100为阳极，施加70V的第一电压至铝合金-不锈钢复合件100以形成第二孔40，施加第一电压的时间为5min；清洗并干燥带有第二孔40的铝合金-不锈钢工件80。
请参阅表4，为实施例4-1至4-5的主要区别条件以及测试结果。
表4
从表4的测试结果可以看出：选择不同的醇类作为有机溶剂均可以在不锈钢部分20表面形成均匀分布的第二孔40，其中，选择不同的醇类对形成的第二孔40的密度有一定的影响，但均没有出现铝合金部分10被腐蚀的现象。
实施例5-1至实施例5-4
将一铝合金-不锈钢复合件100放入第二溶液70中，实施例5-1至实施例5-4的第二溶液70中均包含质量分数为95%的丙二醇、质量分数为5%的FeCl3·6H2O，第二溶液70的温度为60℃；以铝合金-不锈钢复合件100为阳极，分别施加20V、60V、80V、100V的第一电压至铝合金-不锈钢复合件100以形成第二孔40，施加第一电压的时间为15min；清洗并干燥带有第一孔的铝合金-不锈钢工件80。
请参阅表5，为实施例5-1至5-4的主要区别条件以及测试结果。
表5
从表5的测试结果可以看出：随着第一电压的增加，有利于增加孔密度。其中，第一电压过大，不锈钢部分20边缘容易出现过度腐蚀，可以通过减小电压避免上述现象。
实施例6-1至实施例6-3
将经过实施例2-1处理的铝合金-不锈钢复合件100放入第一溶液，第一溶液的温度为85℃，实施例6-1至实施例6-3的第一溶液包括有机溶剂和浓度分别为20g/L、40g/L、60g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第一溶液中反应，以在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。
对比例6-1
与实施例6-3不同的是：第一溶液中的溶剂为水。其他与实施例6-3相同，这里不再赘述。
请参阅表6，为实施例6-1至6-3以及对比例6-1的主要区别条件以及测试结果。
表6
从表6的测试结果可以看出：对比实施例6-1至6-3以及对比例6-1，采用有机溶剂可以在不锈钢部分20表面形成第一孔30，而在水体系中，铝合金部分10发生化学腐蚀，无法在不锈钢部分20表面形成孔结构。
对比实施例6-1至6-3，说明氯化铜的加入有利于第一孔30的形成，且随着氯化铜含量的增加，有利于增加孔深以及孔密度。
实施例7-1至实施例7-3
将经过实施例2-1处理的铝合金-不锈钢复合件100放入第一溶液，第一溶液的温度为70℃，实施例7-1至实施例7-3的第一溶液包括丙二醇和不同的能够解离出Cl-的物质，其中，能够解离出Cl-的物质解离出的Cl-的浓度均为200mmol/L。将铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第一溶液中反应，以在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。
请参阅表7，为实施例7-1至7-3的主要区别条件以及测试结果。
表7
从表7的测试结果可以看出：实施例7-1至7-3均能够在不锈钢部分20表面形成孔，其中，实施例7-2与7-3引入了新的阴离子（SO4 2-、NO3 -），对Cl-的造成影响，从而对Cl-的造孔能力有一定的影响。
实施例8-1至实施例8-4
将经过实施例2-1处理的铝合金-不锈钢复合件100放入第一溶液，第一溶液的温度为65℃，实施例8-1至实施例8-4的第一溶液分别包括溶剂为丙三醇、乙二醇、体积均分的丙二醇和乙二醇、二乙二醇和浓度均为40g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第一溶液中反应，以在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。
请参阅表8，为实施例8-1至8-4的主要区别条件以及测试结果。
表8
请参阅图9、图10以及图11，为经过本申请实施例8-2的成孔方法后得到的铝合金-不锈钢工件80的测试图，铝合金部分10表面基本未被腐蚀（请参阅图9），不锈钢部分20表面具有均匀的第一孔30。
请参阅图11，测试在不锈钢部分20形成的第一孔30的孔径以及孔深，其中，横坐标表示孔径，纵坐标表示孔深，从测试图可以计算出第一孔30的孔径以及孔深的大致范围。作为示例，测试的一个第一孔30孔深17.64μm，测试的一个第一孔30的孔径23.10μm。
从表8的测试结果可以看出：在不同的醇类有机溶剂中，均能够在铝合金-不锈钢复合件100表面形成分布均匀的孔。
实施例9-1至实施例9-3
将经过实施例2-1处理的铝合金-不锈钢复合件100放入第一溶液，实施例9-1至实施例9-3的第一溶液的温度分别为50℃、70℃、90℃，第一溶液均包括丙二醇和浓度均为40g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第一溶液中反应，以在铝合金-不锈钢复合件100表面形成第一孔30。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。
请参阅表9，为实施例9-1至9-3的主要区别条件以及测试结果。
表9
从表9的测试结果可以看出：不同的反应温度，对造孔有一定的影响，温度越高，孔径、孔深以及孔密度均有一定的增加，这是由于温度升高，能有效增加氯离子的运动速率，加速反应的进行，从而提高了氯离子的腐蚀性能。
本申请提供的成孔方法，通过在以有机溶剂为主的第一溶液中加入具有腐蚀性的离子，有机溶剂能够增加腐蚀离子（如Cl-）迁移所需要的能量，降低腐蚀离子（如Cl-）的扩散速率，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金-不锈钢复合件100表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金部分10和不锈钢部分20电位差的存在而在电场中形成原电池，防止腐蚀离子（如Cl-）集中在作为阳极的铝合金部分10的表面与铝合金部分10反应，避免出现不锈钢部分20作为阴极受到保护，不被腐蚀离子（如Cl-）蚀刻造孔的现象。铝合金-不锈钢复合件100在第一溶液中时，Cu2+会优先在铝合金部分10与其中的铝元素反应形成致密的铜膜，从而阻止Cu2+和Cl-进一步腐蚀铝合金部分10。Cu2+也会和不锈钢部分20中的铁元素反应生成金属铜，但由于不锈钢中还含有部分其他元素，如铬，镍等金属元素，导致不锈钢部分的铜膜不够致密，Cu2+和Cl-可进入铜膜空隙与不锈钢部分20中的铁元素反应，因此会在不锈钢部分20表面形成点蚀；而铝合金部分10中铝的含量较多，与Cu2+反应生成的铜膜比较致密，故铝合金部分10表面只有轻微腐蚀。因此，能够在保护铝合金部分10的同时在不锈钢部分20表面形成点蚀的第一孔30结构。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (16)
1.一种成孔方法，用于在铝合金-不锈钢复合件表面形成第一孔和第二孔，包括以下步骤：
将所述铝合金-不锈钢复合件放入第二溶液中，以所述铝合金-不锈钢复合件作为阳极，施加第一电压至所述铝合金-不锈钢复合件以使所述铝合金-不锈钢复合件表面形成所述第二孔，所述第一电压由直流电源输出，所述第一电压的范围为60V-100V，电流密度的范围为1A/dm2-3A/dm2，所述第二溶液包括有机溶剂和可解离出Cl-的物质；
将带有所述第二孔的所述铝合金-不锈钢复合件放入第一溶液，所述第一溶液的温度范围为50℃-90℃，以在所述铝合金-不锈钢复合件表面形成所述第一孔；以及
清洗并干燥带有所述第一孔和所述第二孔的所述铝合金-不锈钢复合件；其中，
所述第一溶液包括有机溶剂和可解离出Cu2+与Cl-的物质，所述有机溶剂选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇中的至少一种。
2.如权利要求1所述的成孔方法，其中，所述可解离出Cu2+与Cl-的物质包含含有结晶水的化合物。
3.如权利要求1所述的成孔方法，其中，所述可解离出Cu2+与Cl-的物质选自CuCl2·12H2O、CuSO4·5H2O和可溶性氯化物的混合物、Cu(NO3)2·3H2O和可溶性氯化物的混合物以及Cu(NO3)2·6H2O和可溶性氯化物的混合物中的至少一种。
4.如权利要求1所述的成孔方法，其中，所述可解离出Cl-的物质中包括含有结晶水的化合物。
5.如权利要求4所述的成孔方法，其中，可解离出Cl-的物质选自NaCl、KCl、FeCl3·6H2O、FeCl3、CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。
6.如权利要求1所述的成孔方法，其中，所述第一溶液还包括可解离出Fe3+以及Cu2+中至少一种的物质。
7.如权利要求6所述的成孔方法，其中，可解离出Fe3+、Cu2+的物质中包括含有结晶水的化合物。
8.如权利要求6所述的成孔方法，其中，可解离出Fe3+的物质选自FeCl3·6H2O以及FeCl3中的至少一种；可解离出Cu2+的物质选自CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。
9.如权利要求1所述的成孔方法，其中，所述施加第一电压至所述铝合金-不锈钢复合件的步骤中，所述第二溶液的温度范围为50℃-70℃，所述施加第一电压的时间范围为5min-20min。
10.如权利要求1所述的成孔方法，在所述施加第一电压至所述铝合金-不锈钢复合件的步骤之后，还包括：
将带有所述第二孔的铝合金-不锈钢复合件放入第三溶液中，以所述铝合金-不锈钢复合件为阳极，施加第二电压，以在所述铝合金-不锈钢复合件的铝合金的表面形成第三孔。
11.一种铝合金-不锈钢复合件，由权利要求1-10中任意一项所述的成孔方法制作形成，所述铝合金-不锈钢复合件包括：
基体，包括铝合金部分和不锈钢部分；及
第一孔，位于所述不锈钢部分的表面；其中，
所述第一孔的孔密度范围为10%-20%。
12.如权利要求11所述的铝合金-不锈钢复合件，其中，所述第一孔的孔径范围为50μm-100μm，所述第一孔的孔深范围为10μm-30μm。
13.如权利要求11所述的铝合金-不锈钢复合件，还包括：
第三孔，位于所述铝合金部分的表面；其中，
所述第三孔为氧化膜孔，所述第三孔的孔径范围为1nm-900nm。
14.一种金属制品，包括：
铝合金-不锈钢复合件，由权利要求1-10中任意一项所述的成孔方法制作形成，所述铝合金-不锈钢复合件包含基体和第一孔，所述基体包含铝合金部分和不锈钢部分，所述第一孔设置在所述不锈钢部分；以及
材料体，设置于所述第一孔中；其中，
所述第一孔的孔密度范围为10%-20%。
15.如权利要求14所述的金属制品，其中，所述材料体的材料选自金属、聚合物、陶瓷、玻璃中的至少一种。
16.如权利要求14所述的金属制品，其中，所述铝合金-不锈钢复合件还包括第三孔，所述第三孔位于所述铝合金部分，所述第三孔为氧化膜孔，所述第三孔的孔径范围为1nm-900nm，所述材料体设置于所述第三孔中。
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