CN115851142A - 金属表面处理方法以及金属粘接件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种金属表面处理方法以及金属粘接件，涉及金属连接技术领域，金属表面处理方法包括以下步骤：在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层；在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层。异氰酸酯基‑NCO极易与活泼氢化合物中的活泼氢反应形成化学键胶接，并且粘胶层分子与活泼氢化合物中含有氧、氮等的大极性基团形成氢键结合，同时与活泼氢化合物表面的微孔形成机械胶水粘接，最终在活泼氢化合物层形成过渡层胶结。如此，使得金属粘接件粘结力更强，不易脱落。
Description
技术领域
本发明涉及金属连接技术领域，特别涉及一种金属表面处理方法以及金属粘接件。
背景技术
对于金属类的粘接面，一般采用镭雕的手法进行激光雕刻进而增加其表面粗糙度，达到牢固粘接的目的。
但是在实际过程中，由于金属表面的金属原子之间排列紧密，即使与胶水形成机械胶结，胶水也无法紧紧与金属表面贴合，现有技术中的金属粘接件如图1所示，经过高温高湿和皮脂浸泡后，从图中可以看出，只有少部分胶水2残留在金属1表面。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种金属表面处理方法以及金属粘接件，旨在提高金属粘接面的粘接力。
为实现上述目的，本发明提出一种金属表面处理方法，包括以下步骤：
在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层；在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层。
可选地，所述活泼氢化合物层包括醇、水和含异氰酸酯基的化合物中的至少一种。
可选地，所述活泼氢化合物层的厚度为0.2mm～0.3mm。
可选地，在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层的步骤之前，还包括：将金属的表面进行镭雕处理。
可选地，在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层的步骤，包括：
将活泼氢化合物涂覆到金属的表面，加热处理使所述活泼氢化合物附着于所述金属表面形成活泼氢化合物层。
可选地，所述涂覆方式为喷涂。
可选地，所述加热处理的温度为60～60℃。
可选地，所述粘胶层的材质包括PUR热熔胶。
可选地，所述粘胶层的厚度为0.6mm～1.0mm。
本发明进一步提出一种金属粘接件，包括：
金属；
所述金属的表面经如上所述的金属表面处理方法处理后具有设置设于所述金属表面的粘胶层，所述粘胶层的材料含有异氰酸酯基；以及，
粘接件，设于所述粘胶层背离所述金属的一侧。
本发明提供的技术方案中，提出一种金属表面处理方法，包括以下步骤：在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层；在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层。异氰酸酯基-NCO极易与活泼氢化合物中的活泼氢反应形成化学键胶接，并且粘胶层分子与活泼氢化合物中含有氧、氮等的大极性基团形成氢键结合，同时与活泼氢化合物表面的微孔形成机械胶水粘接，最终在活泼氢化合物层形成过渡层胶结。如此，使得金属粘接件粘结力更强，不易脱落。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为现有技术中的金属粘接件经过高温高湿和皮脂浸泡后的示意图；
图2为本发明实施例金属表面进行镭雕处理后的扫描电镜图；
图3为本发明实施例提出的金属粘接件的结构示意图。
附图标号说明：
| 1 | 金属 | 4 | 粘胶层 |
| 2 | 胶水 | 5 | 活泼氢化合物层 |
| 3 | 粘接件 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例及附图，做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在实际过程中，由于金属表面的金属原子之间排列紧密，即使与胶水形成机械胶结，胶水也无法紧紧与金属表面贴合，现有技术中的金属粘接件如图1所示，经过高温高湿和皮脂浸泡后，从图中可以看出，只有少部分胶水2残留在金属1表面。
鉴于此，本发明提出的一种金属表面处理方法，旨在提高金属粘接面的粘接力。
为实现上述目的，本发明提出一种金属表面处理方法，包括以下步骤：
S10、在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层；
S20、在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层。
本发明提供的技术方案中，异氰酸酯基-NCO极易与活泼氢化合物中的活泼氢反应形成化学键胶接，并且粘胶层分子与活泼氢化合物中含有氧、氮等的大极性基团形成氢键结合，同时与活泼氢化合物表面的微孔形成机械胶水粘接，最终在活泼氢化合物层形成过渡层胶结。如此，将原来的物理连接转换为化学键连接，使得金属粘接件粘结力更强，不易脱落。
优选地，所述活泼氢化合物层包括醇、水和含异氰酸酯基的化合物中的至少一种。
具体地，含异氰酸酯基的化合物可以与醇类反应、与水反应，还会发生自聚反应，反应方程式如下：
(1)与醇类反应：
(2)与水的反应：
(3)自聚反应：
如此，将原来的物理连接转换为化学键连接，使得金属的表面附着力增大。
本发明不限制所述活泼氢化合物层的厚度，优选地，所述活泼氢化合物层的厚度为0.2mm～0.3mm，上述浓度下，粘接更为牢固。
优选地，步骤S10之前，还包括：将金属的表面进行镭雕处理。
镭雕也叫激光雕刻或者激光打标，是一种用光学原理进行表面处理的工艺。镭雕还是一种表面处理工艺，和网印移印相似，都是在产品上印字或图案之类的。
镭雕即激光加工原理：
利用激光器发射的高强度聚焦激光束在焦点处，使材料氧化因而对其进行加工；打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化出痕迹或者是通过光能烧掉部分物质，而“刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图形、文字。
本发明实施例中，金属的表面在涂覆活泼氢化合物层之前，先进行镭雕处理，请参阅图2，为本法明实施例金属表面进行镭雕处理后的扫描电镜图，可以看出，镭雕能够显著增大金属表面的粗糙度，使得活泼氢化合物能与金属表面充分接触，并进入到镭雕刻痕中，使得活泼氢化合物与金属的表面结合更加紧密。
具体地，步骤S10包括：将活泼氢化合物涂覆到金属的表面，加热处理使所述活泼氢化合物附着于所述金属表面形成活泼氢化合物层。
将所述活泼氢化合物涂覆到金属的表面后，加热处理一方面能够使所述活泼氢化合物快速与金属表面结合，另一方面能够使所述活泼氢化合物中多余的水分等溶剂蒸发，使得活泼氢化合物充分进入到镭雕刻痕中，使得活泼氢化合物与金属的表面结合更加紧密。
本发明不限制所述加热处理的温度，优选地，所述加热处理的温度为60～60℃。例如可以是60℃、62℃、65℃、66℃、70℃、71℃、75℃、77℃、60℃等等，上述温度下，在较低温度便可实现活泼氢化合物快速与金属表面结合。
优选地，在步骤S10中，所述涂覆方式为喷涂。喷涂是通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。喷涂作业生产效率高，适用于手工作业及工业自动化生产。
本发明提出的金属表面处理方法，处理后金属与粘接件制成金属粘接件时，能够使金属的表面附着力增大，更容易进行表面处理，粘胶层更加亲和处理过的金属表面，在粘胶层粘接强度一定的情况下，再次增大了金属的附着力。
进一步地，所述粘胶层的材质包括PUR热熔胶。PUR热熔胶(PolyurethaneReactive)中文全称为湿气固化反应型聚氨酯热熔胶。主要成分是端异氰酸酯聚氨酯预聚体。PUR热熔胶的粘接性和韧性(弹性)可调节，并有着优异的粘接强度、耐温性，耐化学腐蚀性和耐老化性。
本发明不限制所述活泼氢化合物层和所述粘胶层的厚度，优选地，所述活泼氢化合物层的厚度为0.2mm～0.3mm；可选地，所述粘胶层的厚度为0.6mm～1.0mm。上述浓度下，粘接更为牢固。
请参阅图3，本发明进一步提出一种金属粘接件，包括：
金属1，所述金属1的表面经如上所述的金属表面处理方法处理后具有设置设于所述金属1表面的粘胶层4，所述粘胶层4的材料含有异氰酸酯基；以及，
粘接件3，设于所述粘胶层4背离所述金属1的一侧。
本发明提出的金属粘接件，首先，能够使金属的表面附着力增大，更容易进行表面处理，粘胶层更加亲和处理过的金属表面，在粘胶层粘接强度一定的情况下，再次增大了金属的附着力；其次，当金属件为不锈钢时大大降低了因为耐久性测试导致的基材不锈钢SUS脱落的情况，不良率由原来的2％降至0.1％；最后，可以应用于金属不锈钢外观件的粘接固定，能够在不改变外观件结构固定的情况下增强金属外观件的机械强度。
本发明实施例的金属粘接件，能够实现金属和粘接件的粘接，本发明不限制金属粘接件中金属和粘接件的具体材质，金属可以是不锈钢、纯金属件如铜、铁、铝等等，粘接件可以是金属、非金属等等，例如可以是PC(聚碳酸酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等高分子材料。只要是金属的粘接，均在本发明的保护范围内。
此外，本发明提出的金属粘接件，具备了上述金属表面处理方法的全部有益效果，在此不再一一赘述。
以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
金属表面处理方法
(1)将金属的表面进行镭雕处理后，将所述活泼氢化合物喷涂到金属的表面后，70℃加热处理，形成活泼氢化合物层；
(2)在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层；
(3)将粘接件与所述粘胶层粘接固定，完成所述金属粘接件的制备。
金属粘接件
金属：不锈钢；
活泼氢化合物层：醇，厚度0.2mm；
粘胶层：PUR热熔胶，厚度0.6mm；
粘接件：PC/PBT；
实施例2
金属表面处理方法
(1)将金属的表面进行镭雕处理后，将所述活泼氢化合物喷涂到金属的表面后，60℃加热处理，形成活泼氢化合物层；
(2)在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层；
(3)将粘接件与所述粘胶层粘接固定，完成所述金属粘接件的制备。
金属粘接件
金属：不锈钢；
活泼氢化合物层：含异氰酸酯基的化合物，厚度0.2mm；
粘胶层：PUR热熔胶，厚度0.6mm；
粘接件：PC/PBT；
实施例3
金属表面处理方法
(1)将金属的表面进行镭雕处理后，将所述活泼氢化合物喷涂到金属的表面后，60℃加热处理，形成活泼氢化合物层；
(2)在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层；
(3)将粘接件与所述粘胶层粘接固定，完成所述金属粘接件的制备。金属粘接件
金属：不锈钢；
活泼氢化合物层：醇，厚度0.3mm；
粘胶层：PUR热熔胶，厚度0.9mm；
粘接件：PC/PBT；
实施例4
金属表面处理方法
(1)将金属的表面进行镭雕处理后，将所述活泼氢化合物喷涂到金属的表面后，60℃加热处理，形成活泼氢化合物层；
(2)在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层；
(3)将粘接件与所述粘胶层粘接固定，完成所述金属粘接件的制备。
金属粘接件
金属：不锈钢；
活泼氢化合物层：醇，厚度0.25mm；
粘胶层：PUR热熔胶，厚度1.0mm；
粘接件：PC/PBT；
实施例5
金属表面处理方法
(1)将金属的表面进行镭雕处理后，将所述活泼氢化合物喷涂到金属的表面后，60℃加热处理，形成活泼氢化合物层；
(2)在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层；
(3)将粘接件与所述粘胶层粘接固定，完成所述金属粘接件的制备。
金属粘接件
金属：不锈钢；
活泼氢化合物层：醇，厚度0.2mm；
粘胶层：PUR热熔胶，厚度0.6mm；
粘接件：PC/PBT；
实施例6
金属表面处理方法
(1)将金属的表面进行镭雕处理后，将所述活泼氢化合物喷涂到金属的表面后，60℃加热处理，形成活泼氢化合物层；
(2)在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层；
(3)将粘接件与所述粘胶层粘接固定，完成所述金属粘接件的制备。
金属粘接件
金属：不锈钢；
活泼氢化合物层：醇，厚度0.2mm；
粘胶层：PUR热熔胶，厚度0.6mm；
粘接件：PC/PBT；
对比例1
金属粘接件除没有活泼氢化合物层，制备方法除不制备活泼氢化合物层以外，其余结构和制备步骤与实施例1相同。
检测实施例1至6及对比例1中的金属粘接件测定金属和粘接件的附着力，将两个试片160度粘接到一起，粘接区域有1.0mm的高温胶带条保证胶水的厚度，然后静止五天后再用推拉力计匀速25mm/min，拉拽两个试片，最终测得试片剪切力，结果列入表1中。
表1金属粘接结件的附着力
| 序号 | 附着力(N) |
| 实施例1 | 329.362 |
| 实施例2 | 354.222 |
| 实施例3 | 343.602 |
| 实施例4 | 323.104 |
| 实施例5 | 353.301 |
| 实施例6 | 334.325 |
| 对比例1 | 117 |
从表1可知，相比于不加活泼氢化合物层的对比例1，本发明实施例1至6的金属粘接件的附着力显著提升，说明异氰酸酯基-NCO极易与活泼氢化合物中的活泼氢反应形成化学键胶接，并且粘胶层分子与活泼氢化合物中含有氧、氮等的大极性基团形成氢键结合，同时与活泼氢化合物表面的微孔形成机械胶水粘接，最终在活泼氢化合物层形成过渡层胶结，提高了金属和粘接件两者的附着力。
综上，本发明提出的金属表面处理方法，异氰酸酯基-NCO极易与活泼氢化合物中的活泼氢反应形成化学键胶接，并且粘胶层分子与活泼氢化合物中含有氧、氮等的大极性基团形成氢键结合，同时与活泼氢化合物表面的微孔形成机械胶水粘接，最终在活泼氢化合物层形成过渡层胶结。如此，将原来的物理连接转换为化学键连接，使得金属粘接件粘结力更强，不易脱落。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种金属表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层；
在活泼氢化合物层的所述金属表面涂覆含异氰酸酯基的粘胶层。
2.如权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征在于，所述活泼氢化合物层包括醇、水和含异氰酸酯基的化合物中的至少一种。
3.如权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征在于，所述活泼氢化合物层的厚度为0.2mm～0.3mm。
4.如权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征在于，在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层的步骤之前，还包括：将金属的表面进行镭雕处理。
5.如权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征在于，在待加工的金属表面涂覆活泼氢化合物层的步骤，包括：
将活泼氢化合物涂覆到金属的表面，加热处理使所述活泼氢化合物附着于所述金属表面形成活泼氢化合物层。
6.如权利要求5所述的金属表面处理方法，其特征在于，所述涂覆方式为喷涂。
7.如权利要求5所述的金属表面处理方法，其特征在于，所述加热处理的温度为60～60℃。
8.如权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征在于，所述粘胶层的材质包括PUR热熔胶。
9.如权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征在于，所述粘胶层的厚度为0.6mm～1.0mm。
10.一种金属粘接件，其特征在于，包括：
金属；
所述金属的表面经如权利要求1至9任意一项所述的金属表面处理方法处理后具有设置设于所述金属表面的粘胶层，所述粘胶层的材料含有异氰酸酯基；以及，
粘接件，设于所述粘胶层背离所述金属的一侧。
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2022
- 2022-11-24 CN CN202211486005.0A patent/CN115851142A/zh active Pending
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