CN116175992B - 塑料内胆与金属接头一体化成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了塑料内胆与金属接头一体化成型方法，包括以下步骤，金属原料制备、注射成型、溶剂脱脂、烧结等步骤，生产出金属工件，在分别使用注塑成型法、激光焊接法、胶膜粘接法等方式对金属工件和塑料工件进行连接，之后通过拉力测试机器对其分别进行拉力测试，分别测得注塑成型法所制成的金属工件与塑料工件结合处的拉力约9㎏，激光焊接法所制成的金属工件与塑料工件结合处的拉力为8㎏，而胶膜粘接法所制成的金属工件与塑料工件结合处的拉力为10㎏，而相对于三种方法的制作工艺进行比对，激光焊接制作法制作流程人工力相对节省，但粘连强度不高，注塑成型法工艺步骤较为复杂，故而胶膜粘连法最为符合。
Description
技术领域
本发明涉及塑料与金属加工技术领域，具体为塑料内胆与金属接头一体化成型方法。
背景技术
在汽车、家用电器制品、产业机器等的部件制造等领域，需要将金属与塑料牢固的结合在一起，传统技术主要是使用粘接剂进行黏结；随着纳米注塑成型技术的发展，不依赖粘接剂使塑料与金属通过微观机械互锁实现一体化成型越来越越受关注；纳米注塑成型技术主要是通过T处理技术在金属表面形成纳米级的凹坑，使用硬树脂通过注塑进入纳米级的凹坑，使树脂与金属连接在一起，从而得到金塑一体化成型产品。
但是在对金属和塑料进行一体化加工时不同的连接方式都会有不同的效果，许多传统技术通过分别分别熔铸嵌入式安装的方式进行连接，通常相对较为复杂，比较耗时耗力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了塑料内胆与金属接头一体化成型方法，具备连接强度较大，且工艺步骤相对比较简单，可以有效节省工艺成本等优点，解决了传统技术通过分别分别熔铸嵌入式安装的方式进行连接，通常相对较为复杂，比较耗时耗力的问题。
为实现上述解决传统技术通过分别分别熔铸嵌入式安装的方式进行连接，通常相对较为复杂，比较耗时耗力的问题的目的，本发明提供如下技术方案：塑料内胆与金属接头一体化成型方法，包括以下步骤：
S1：金属原料制备：将金属粉末与热的热塑性粘合剂按照一定比例相混合，在混合之后使其冷却，在然后使用造粒机造成颗粒形式的均质原料。
S2：注射成型：使用与塑料注射成型相同的设备和模具来成型粉末原料，成型循环中，原料被熔化并注入到模腔中，其中它冷却并固化成部件的形状，模制的“绿色”部分被弹出，然后清洁以除去所有的闪光。
S3：溶剂脱脂：该步骤从金属中除去聚合物粘合剂，在一些情况下，首先进行溶剂脱脂，其中将“绿色”部分放置在水或化学浴中以溶解大部分粘合剂。之后进行热脱脂或预烧结，将“绿色”部分在低温烘箱中加热，通过蒸发除去聚合物粘合剂，结果，剩余的“棕色”金属部分将包含一定空间。
S4：烧结：在高温炉利用一定温度下烧结“棕色”部分，以将空白空间减少到一定量，导致高密度金属部分，炉子使用惰性气体，使温度达到一定度数，该方法从材料中除去细孔，使部件收缩，然而，这种收缩均匀地发生并且可以被准确地预测，所得部件保持原始模制形状具有高公差，但现在密度更高，按步骤加工成三个金属工件，将冷却成型之后的金属工件进行冷却成型之后，放置备用。
S5：注塑成型法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，之后将清洗之后的金属工件放置于注塑模具中，注入融化之后的塑料溶液，形成塑料内胆，待冷却成型之后从模具中将成品取出。
S6：激光焊接法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，之后于金属内部放置事先注塑好的塑料内胆，激光直接连接金属和塑料，首先需要金属表面处理，在该区域扫描激光，局部腐蚀材料，在金属表面形成带槽的微观结构，槽可以小到几微米宽，同一区域多次扫描激光可以改变深度。用高频脉冲激光在金属表面加工深槽后，用工具压迫合金属和塑料，用连续激光加热熔融接头的塑料，形成有效连接。
S7：胶膜粘接法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，将胶膜贴合在金属工件内部表面，在金属内部放置注塑好的塑料工件，然后放在热压机里热压，胶膜融化为胶水，就粘接在金属表面，然后把金属工件放到注塑机里，把塑料粒子注塑到金属表面，冷却，金属和塑料就完美的结合在一起。
优选的，所述S1中金属粉末与热塑粘合剂的体积比例混合比是金属60％和热塑粘合剂40％。
优选的，所述S4中将空白空间减少到约1％-5％，导致高密度金属部分为95％-99％，温度接近金属熔点的85％。
优选的，所述S5中酸溶液的清洗温度为30℃-50℃，在此温度条件下清洗20min-30min，且所述S1中的酸溶液为浓度3%的氢氟酸熔液和浓度为8%的硫酸溶液按质量比为1:3组成，再用超声清洗时，清洗时间为5min-10min。
优选的，所述S7通过脱脂溶剂对塑料工件表面进行擦拭、浸渍、喷洗或用蒸汽脱脂的方法，除去塑料表面的矿物油、植物油及动物油。之后使用砂纸砂、锉刀锉、砂轮车和喷砂等方法，使塑料表面粗化，但不能粗化过度。粗化的表面，不但增加了表面能，而且增大了粘接面积，从而使粘接强度大为提高。
与现有技术相比，本发明提供了一种塑料内胆与金属接头一体化成型方法，具备以下有益效果：
1、该塑料内胆与金属接头一体化成型方法，通过胶膜粘连法的连接方式，通过将塑料表面和金属表面一定程度腐蚀粗化之后，使胶膜覆盖面积增加，使粘连的方式更加紧实。
2、该塑料内胆与金属接头一体化成型方法，通过将胶膜放置于金属表面与塑料表面，而后通过热压机的热压之后，胶膜即可使金属工件与塑料工件粘连结合，此等方式工艺步骤相对较为简单，能够达到省时省力的有益效果。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
塑料内胆与金属接头一体化成型方法，包括以下步骤：
S1：金属原料制备：将金属粉末与热的热塑性粘合剂按照一定比例相混合，在混合之后使其冷却，在然后使用造粒机造成颗粒形式的均质原料，金属粉末与热塑粘合剂的体积比例混合比是金属60％和热塑粘合剂40％。
S2：注射成型：使用与塑料注射成型相同的设备和模具来成型粉末原料，成型循环中，原料被熔化并注入到模腔中，其中它冷却并固化成部件的形状，模制的“绿色”部分被弹出，然后清洁以除去所有的闪光。
S3：溶剂脱脂：该步骤从金属中除去聚合物粘合剂，在一些情况下，首先进行溶剂脱脂，其中将“绿色”部分放置在水或化学浴中以溶解大部分粘合剂。之后进行热脱脂或预烧结，将“绿色”部分在低温烘箱中加热，通过蒸发除去聚合物粘合剂，结果，剩余的“棕色”金属部分将包含一定空间。
S4：烧结：在高温炉利用一定温度下烧结“棕色”部分，以将空白空间减少到一定量，导致高密度金属部分，炉子使用惰性气体，使温度达到一定度数，该方法从材料中除去细孔，使部件收缩，然而，这种收缩均匀地发生并且可以被准确地预测，所得部件保持原始模制形状具有高公差，但现在密度更高，按步骤加工成三个金属工件，将冷却成型之后的金属工件进行冷却成型之后，放置备用，将空白空间减少到约1％-5％，导致高密度金属部分为95％-99％，温度接近金属熔点的85％。
S5：注塑成型法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，之后将清洗之后的金属工件放置于注塑模具中，注入融化之后的塑料溶液，形成塑料内胆，待冷却成型之后从模具中将成品取出。在注塑之后通过拉力机器测试金属构件与塑料构件之间的连接性，该成品所能承受拉力为9㎏，酸溶液的清洗温度为30℃-50℃，在此温度条件下清洗20min-30min，且所述S1中的酸溶液为浓度3%的氢氟酸熔液和浓度为8%的硫酸溶液按质量比为1:3组成，再用超声清洗时，清洗时间为5min-10min。
实施例二
塑料内胆与金属接头一体化成型方法，包括以下步骤：
S1：金属原料制备：将金属粉末与热的热塑性粘合剂按照一定比例相混合，在混合之后使其冷却，在然后使用造粒机造成颗粒形式的均质原料，金属粉末与热塑粘合剂的体积比例混合比是金属60％和热塑粘合剂40％。
S2：注射成型：使用与塑料注射成型相同的设备和模具来成型粉末原料，成型循环中，原料被熔化并注入到模腔中，其中它冷却并固化成部件的形状，模制的“绿色”部分被弹出，然后清洁以除去所有的闪光。
S3：溶剂脱脂：该步骤从金属中除去聚合物粘合剂，在一些情况下，首先进行溶剂脱脂，其中将“绿色”部分放置在水或化学浴中以溶解大部分粘合剂。之后进行热脱脂或预烧结，将“绿色”部分在低温烘箱中加热，通过蒸发除去聚合物粘合剂，结果，剩余的“棕色”金属部分将包含一定空间。
S4：烧结：在高温炉利用一定温度下烧结“棕色”部分，以将空白空间减少到一定量，导致高密度金属部分，炉子使用惰性气体，使温度达到一定度数，该方法从材料中除去细孔，使部件收缩，然而，这种收缩均匀地发生并且可以被准确地预测，所得部件保持原始模制形状具有高公差，但现在密度更高，按步骤加工成三个金属工件，将冷却成型之后的金属工件进行冷却成型之后，放置备用，将空白空间减少到约1％-5％，导致高密度金属部分为95％-99％，温度接近金属熔点的85％。
S6：激光焊接法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，之后于金属内部放置事先注塑好的塑料内胆，激光直接连接金属和塑料，首先需要金属表面处理，在该区域扫描激光，局部腐蚀材料，在金属表面形成带槽的微观结构，槽可以小到几微米宽，同一区域多次扫描激光可以改变深度。用高频脉冲激光在金属表面加工深槽后，用工具压迫合金属和塑料，用连续激光加热熔融接头的塑料，形成有效连接。在焊接完成之后通过拉力机器测试金属构件与塑料构件之间的连接性，该成品所能承受拉力为8㎏。
实施例三
塑料内胆与金属接头一体化成型方法，包括以下步骤：
S1：金属原料制备：将金属粉末与热的热塑性粘合剂按照一定比例相混合，在混合之后使其冷却，在然后使用造粒机造成颗粒形式的均质原料，金属粉末与热塑粘合剂的体积比例混合比是金属60％和热塑粘合剂40％。
S2：注射成型：使用与塑料注射成型相同的设备和模具来成型粉末原料，成型循环中，原料被熔化并注入到模腔中，其中它冷却并固化成部件的形状，模制的“绿色”部分被弹出，然后清洁以除去所有的闪光。
S3：溶剂脱脂：该步骤从金属中除去聚合物粘合剂，在一些情况下，首先进行溶剂脱脂，其中将“绿色”部分放置在水或化学浴中以溶解大部分粘合剂。之后进行热脱脂或预烧结，将“绿色”部分在低温烘箱中加热，通过蒸发除去聚合物粘合剂，结果，剩余的“棕色”金属部分将包含一定空间。
S4：烧结：在高温炉利用一定温度下烧结“棕色”部分，以将空白空间减少到一定量，导致高密度金属部分，炉子使用惰性气体，使温度达到一定度数，该方法从材料中除去细孔，使部件收缩，然而，这种收缩均匀地发生并且可以被准确地预测，所得部件保持原始模制形状具有高公差，但现在密度更高，按步骤加工成三个金属工件，将冷却成型之后的金属工件进行冷却成型之后，放置备用，将空白空间减少到约1％-5％，导致高密度金属部分为95％-99％，温度接近金属熔点的85％。
S7：胶膜粘接法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，将胶膜贴合在金属工件内部表面，在金属内部放置注塑好的塑料工件，然后放在热压机里热压，胶膜融化为胶水，就粘接在金属表面，然后把金属工件放到注塑机里，把塑料粒子注塑到金属表面，冷却，金属和塑料就完美的结合在一起。在冷却之后通过拉力机器测试金属构件与塑料构件之间的连接性，该成品所能承受拉力为10㎏，通过脱脂溶剂对塑料工件表面进行擦拭、浸渍、喷洗或用蒸汽脱脂的方法，除去塑料表面的矿物油、植物油及动物油。之后使用砂纸砂、锉刀锉、砂轮车和喷砂等方法，使塑料表面粗化，但不能粗化过度。粗化的表面，不但增加了表面能，而且增大了粘接面积，从而使粘接强度大为提高。
对比实施例一、实施例二和实施例三中制得的塑料内胆与金属接头的制造方法中，注塑成型法工艺最为复杂，且粘连拉力相比较不如胶膜粘接法，激光焊接法工艺相对较为简单，但粘连强度最低。因此实施例三为本申请的最佳实施例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种塑料内胆与金属接头一体化成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：金属原料制备：将金属粉末与热的热塑性粘合剂按照一定比例相混合，在混合之后使其冷却，在然后使用造粒机造成颗粒形式的均质原料；
S2：注射成型：使用与塑料注射成型相同的设备和模具来成型粉末原料，成型循环中，原料被熔化并注入到模腔中，其中它冷却并固化成部件的形状，模制的“绿色”部分被弹出，然后清洁以除去所有的闪光；
S3：溶剂脱脂：该步骤从金属中除去聚合物粘合剂，在一些情况下，首先进行溶剂脱脂，其中将“绿色”部分放置在水或化学浴中以溶解大部分粘合剂，之后进行热脱脂或预烧结，将“绿色”部分在低温烘箱中加热，通过蒸发除去聚合物粘合剂，结果，剩余的“棕色”金属部分将包含一定空间；
S4：烧结：在高温炉利用一定温度下烧结“棕色”部分，以将空白空间减少到一定量，导致高密度金属部分，炉子使用惰性气体，使温度达到一定度数，该方法从材料中除去细孔，使部件收缩，然而，这种收缩均匀地发生并且被准确地预测，所得部件保持原始模制形状具有高公差，但现在密度更高，按步骤加工成三个金属工件，将冷却成型之后的金属工件进行冷却成型之后，放置备用；
S5：注塑成型法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，之后将清洗之后的金属工件放置于注塑模具中，注入融化之后的塑料溶液，形成塑料内胆，待冷却成型之后从模具中将成品取出；
S6：激光焊接法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，之后于金属内部放置事先注塑好的塑料内胆，激光直接连接金属和塑料，首先需要金属表面处理，在该金属表面区域扫描激光，局部腐蚀材料，在金属表面形成带槽的微观结构，槽小到几微米宽，同一区域多次扫描激光改变深度，用高频脉冲激光在金属表面加工深槽后，用工具压迫合金属和塑料，用连续激光加热熔融接头的塑料，形成有效连接；
S7：胶膜粘接法：取出一件成型金属工件，将表面通过砂纸打磨之后在一定温度条件下使用酸溶液清洗一定时间，在放置清水中利用超声清洗一定时间，将胶膜贴合在金属工件内部表面，在金属内部放置注塑好的塑料工件，然后放在热压机里热压，胶膜融化为胶水，就粘接在金属表面，然后把金属工件放到注塑机里，把塑料粒子注塑到金属表面，冷却，金属和塑料就完美的结合在一起。
2.根据权利要求1所述的塑料内胆与金属接头一体化成型方法，其特征在于：所述S1中金属粉末与热塑粘合剂的体积比例混合比是金属60％和热塑粘合剂40％。
3.根据权利要求1所述的塑料内胆与金属接头一体化成型方法，其特征在于：所述S4中将空白空间减少到1％-5％，导致高密度金属部分为95％-99％，温度接近金属熔点的85％。
4.根据权利要求1所述的塑料内胆与金属接头一体化成型方法，其特征在于，所述S5中酸溶液的清洗温度为30℃-50℃，在此温度条件下清洗20min-30min，且所述S1中的酸溶液为浓度3%的氢氟酸熔液和浓度为8%的硫酸溶液按质量比为1:3组成，再用超声清洗时，清洗时间为5min-10min。
5.根据权利要求1所述的塑料内胆与金属接头一体化成型方法，其特征在于，所述S7通过脱脂溶剂对塑料工件表面进行擦拭、浸渍、喷洗或用蒸汽脱脂的方法，除去塑料表面的矿物油、植物油及动物油，之后使用砂纸砂、锉刀锉、砂轮车和喷砂方法，使塑料表面粗化，但不能粗化过度，粗化的表面，不但增加了表面能，而且增大了粘接面积，从而使粘接强度大为提高。
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