TW201323189A - 金屬與塑膠的複合體的製備方法及複合體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種金屬與塑膠的複合體的製備方法，其包括如下步驟：提供鎂合金基體；對鎂合金基體進行兩次微蝕以粗化鎂合金基體的表面；對兩次微蝕後的鎂合金基體進行電化學腐蝕，使該鎂合金基體表面形成多個孔洞；注射熔融塑膠於鎂合金基體形成有孔洞的表面，以形成金屬與塑膠的複合體。該方法工藝簡單、綠色環保，由該方法製得的複合體的金屬與塑膠的結合強度高。本發明還提供由上述方法所製得的金屬與塑膠的複合體。

Description

金屬與塑膠的複合體的製備方法及複合體
本發明涉及一種金屬與塑膠的複合體的製備方法及由該方法所製得的複合體。
目前鎂合金與塑件結合的方式仍大量採用膠黏的方式。為提高膠黏的結合力，除選用高性能的黏膠外，常對鎂合金工件進行表面處理，如陽極氧化。鎂合金經過陽極氧化工藝可在其表面形成一層陽極氧化膜，這層陽極氧化膜具有多孔性。但使用該種方法製得的鎂合金與塑膠件之間的結合力不強，限制了其進一步的應用。
鑒於此，有必要提供一種鎂合金與塑膠件結合牢固的複合體的製備方法。
另外，還有必要提供一種上述方法所製得的複合體。
一種金屬與塑膠的複合體的製備方法，其包括如下步驟：
提供鎂合金基體；
分別使用碳酸鈉溶液和水合檸檬酸溶液對鎂合金基體進行兩次微蝕，以粗化鎂合金基體的表面，使鎂合金基體表面形成多個凹坑；
對兩次微蝕後的鎂合金基體進行電化學腐蝕，以含有矽酸鈉、氫氧化鉀及檸檬酸的水溶液為電解液，使該鎂合金基體表面形成多個孔洞，該多個孔洞的孔徑為70~400nm，孔洞的深度為60~800nm；
注射熔融塑膠於鎂合金基體形成有孔洞的表面，以形成金屬與塑膠的複合體。
一種金屬與塑膠的複合體，其包括鎂合金基體、形成於鎂合金基體表面的塑膠件，該鎂合金基體的表面形成有多個孔洞，該多個孔洞的孔徑為70~400nm，且孔洞間相互交錯連通，孔洞的深度為60~800nm。
本發明所述複合體的製備方法，先使用碳酸鈉溶液和水合檸檬酸分別對鎂合金基體進行微蝕，再使用含有矽酸鈉、氫氧化鉀及檸檬酸的水溶液為電解液對鎂合金基體進行電化學腐蝕，最終使鎂合金基體表面形成類似珊瑚礁狀的粗糙結構，然後注射熔融的塑膠於鎂合金基體表面。該方法工藝簡單、綠色環保，由該方法製得的複合體金屬與塑膠的結合強度高。
請參閱圖1，本發明一較佳實施方式的金屬與塑膠的複合體100的製備方法包括如下步驟：
(1) 提供鎂合金基體11。
(2) 對該鎂合金基體11進行常規的脫脂除油處理。
(3) 對該鎂合金基體11進行兩次微蝕。首先將鎂合金基體11浸泡於質量百分濃度為1%~5%的碳酸鈉溶液中進行微蝕，然後將鎂合金基體11浸泡於質量百分濃度為0.1%~0.5%的水合檸檬酸溶液中進行微蝕。微蝕可使鎂合金基體11表面的部分金屬溶解於碳酸鈉溶液和水合檸檬酸溶液中，從而粗化鎂合金基體11的表面。經兩次微蝕後鎂合金基體11的表面形貌請參見圖2，鎂合金基體11表面形成不規則的多個凹坑。
(4) 對微蝕後的鎂合金基體11進行電化學腐蝕。如圖3所示，經電化學腐蝕後該鎂合金基體11表面形成類似珊瑚礁狀的粗糙結構，並形成有多個孔洞，該多個孔洞的孔徑大小不一，孔徑的範圍為70~400nm。
電化學腐蝕以鎂合金基體11作為陽極，不銹鋼為陰極，使用的電解液為含有濃度為20~50g/L的矽酸鈉、濃度為10~40g/L的氫氧化鉀，及濃度為5~20g/L的檸檬酸的水溶液，電解液的溫度為室溫，通過鎂合金基體11表面的電流密度為0.2-0.5mA/cm2，處理時間為9-18min。
(5) 對電化學腐蝕後的鎂合金基體11進行水洗並烘乾。
(6) 在鎂合金基體11的表面注射成型塑膠件13以形成金屬與塑膠的複合體100。將表面形成有多個孔洞的鎂合金基體11放入注塑成型設備中，注射熔融的塑膠於鎂合金基體11的表面，高流動性的塑膠將流入鎂合金基體11的孔洞中。注射於鎂合金基體11的表面的塑膠可為各種塑膠材料，優選含有玻璃纖維的聚苯硫醚(PPS)塑膠。
請再次參閱圖1，本發明一較佳實施方式的複合體100，其包括鎂合金基體11、形成於鎂合金基體11表面的若干塑膠件13。該鎂合金基體11的表面形成有多個孔洞，該多個孔洞的孔徑為70~400nm，孔洞的深度為60~800nm。所述塑膠件13的部分塑膠嵌入到該多個孔洞中，從而使得塑膠件13牢固地結合於鎂合金基體11。
採用Instron萬能材料試驗機測試複合體100的鎂合金基體11與塑膠件13的結合強度，測試表面抗拉強度達到10MPa以上，剪切強度達到20MPa以上，這說明複合體100的鎂合金基體11與塑膠件13之間結合牢固。
本發明所述複合體100的製備方法，先使用碳酸鈉溶液和水合檸檬酸分別對鎂合金基體11進行微蝕，再使用含有矽酸鈉、氫氧化鉀及檸檬酸的水溶液為電解液對鎂合金基體11進行電化學腐蝕，最終使鎂合金基體11表面形成類似珊瑚礁狀的粗糙結構，並形成多個孔洞，然後注射熔融的塑膠於鎂合金基體11表面。該方法工藝簡單、綠色環保，由該方法製得的複合體100的金屬與塑膠的結合強度高。
100．．．複合體
11．．．鎂合金基體
13．．．塑膠件
圖1為本發明較佳實施方式的複合體的剖視示意圖；
圖2為本發明較佳實施方式的鎂合金基體微蝕後的掃描電鏡圖；
圖3為本發明較佳實施方式的鎂合金基體電化學腐蝕後的掃描電鏡圖。
100．．．複合體
11．．．鎂合金基體
13．．．塑膠件

Claims (8)

  1. 一種金屬與塑膠的複合體的製備方法，其包括如下步驟：
    提供鎂合金基體；
    分別使用碳酸鈉溶液和水合檸檬酸溶液對鎂合金基體進行兩次微蝕，以粗化鎂合金基體的表面，使鎂合金基體表面形成多個凹坑；
    對兩次微蝕後的鎂合金基體進行電化學腐蝕，以含有矽酸鈉、氫氧化鉀及檸檬酸的水溶液為電解液，使該鎂合金基體表面形成多個孔洞，該多個孔洞的孔徑為70~400nm，孔洞的深度為60~800nm；
    注射熔融塑膠於鎂合金基體形成有孔洞的表面，以形成金屬與塑膠的複合體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬與塑膠的複合體的製備方法，其中電化學腐蝕的工藝參數為：該電化學腐蝕以鎂合金基體作為陽極，不銹鋼為陰極，電解液中矽酸鈉、氫氧化鉀及檸檬酸的濃度分別為20~50g/L、10~40g/L及5~20g/L，通過鎂合金基體表面的電流密度為0.2-0.5mA/cm2，處理時間為9-18min。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬與塑膠的複合體的製備方法，其中所述碳酸鈉溶液的質量百分濃度為1%~5%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬與塑膠的複合體的製備方法，其中所述水合檸檬酸溶液的質量百分濃度為0.1%~0.5%。
  5. 一種金屬與塑膠的複合體，其包括鎂合金基體、形成於鎂合金基體表面的塑膠件，其改良在於：該鎂合金基體的表面形成有多個孔洞，該多個孔洞的孔徑為70~400nm，孔洞的深度為60~800nm。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之金屬與塑膠的複合體，其中該塑膠件中的塑膠流入孔洞中而與鎂合金基體結合成一體。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之金屬與塑膠的複合體，其中所述鎂合金基體表面的多個孔洞的形成方式為：經碳酸鈉溶液和水合檸檬酸分別對鎂合金基體進行微蝕，再使用含有矽酸鈉、氫氧化鉀及檸檬酸的水溶液為電解液對鎂合金基體進行電化學腐蝕。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之金屬與塑膠的複合體，其中所述塑膠件為含有玻璃纖維的聚苯硫醚塑膠。
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