金屬和塑料復合物及其制造方法

專利名稱：金屬和塑料復合物及其制造方法
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本發明涉及金屬和塑料復合物及其制造方法，更詳細地說，本發明涉及在塑料成型品上實施鍍金等制造金屬和塑料復合物時，所用的金屬只為鎳的方法，該方法不影響金屬和塑料復合物所要求的輕量和高剛性，而且在反復利用塑料時極容易回收所述鎳的金屬和塑料復合物，并涉及所述復合物的制造方法。
筆記本個人電腦的框體部件和可攜帶的精密機械部件，一般要求是輕量并高剛性的。因此，這些部件的材質，最好區別使用(1)實施纖維加強的高剛性塑料成型品，(2)鋁壓鑄品，(3)鎂合金壓鑄品以及能融模制品等，代替重量大的鐵材料。
但，所述(1)～(3)的成型品存在以下幾個問題1、關于含纖維的塑料成型品大量纖維填料混合到塑料中，使得塑料流動性降低，很難形成薄片。填料的充填量因而受到限制，與本來要求的高彈性率不能兼顧。而且，因充填的填料易變方向，其耐沖擊強度降低。
2、關于鋁壓鑄品可充分確保對沖擊等的機械強度，但與塑料成型品、用能融模制法或壓鑄法所形成的鎂合金成型品相比較，因密度高而重量增大。而且，成品等的后加工所需工序復雜。
3、鎂合金壓鑄品等密度比塑料稍重且彈性率大，但成型時易產生毛邊。因成型品表面平滑度不好，其消除油灰和研磨等的后加工耗費時間，因此總成本高。而且鎂本身的反應活性高，在處理和成型設備的操作中需特別的小心。
為了克服這些缺點，本發明者通過在塑料成型品的外表面和內表面實施導電化處理，其處理面上電鍍一層彈性率150Gpa以上的金屬層，其厚度為10-50μm，得到兼顧輕量且高剛性的金屬和塑料復合物。該發明公開在特開平12-343644號上。這里，“導電化處理”一般指在塑料上實施非電解鍍膜，包括從化學粗糙化到非電解鍍膜的工藝，但不包括電解鍍膜。原先已申請的發明(以下稱[在先發明])是，作為塑料成型品表面實施導電化處理工藝過程，采用以下方法，將塑料成型品的表面用鉻酸和過錳酸鹽溶液等化學藥品進行化學粗糙化的前處理，然后，根據用途所適合的金屬，實施非電解鍍膜和電解鍍膜。
所述在先發明的金屬和塑料復合物中，金屬鍍層的構成金屬，作為形成表現出高剛性的表層的電解金屬鍍層的金屬、最好使用其彈性率為150Gpa以上、且工業上容易使用的鎳、鐵或鎳系合金等。而且，為使所述電解金屬鍍層在塑料成型品的所需面上析出，最好使用價廉且易鍍化的銅等作為形成非電解鍍金層的金屬。
所述在先發明實施的電解鍍金層厚度設定為10-50μm以兼顧輕量及高剛性。在電解鍍化使用的金屬為鎳，并以此為例析出厚度為30μm時，對A4大小的筆記本個人電腦，需要使用約65g的鎳。因所述鎳為稀有金屬，需要摸索作為電解鍍化用金屬使用的個人電腦等廢棄后的有效再生回收方法。從各種產業廢棄物的處理費用增加和地球資源的有效利用的要求觀點，應對所有工業制品再利用和再生利用。在這種社會背景下，也強烈期待所述鎳等的再生回收。
所述在先發明的金屬和塑料復合物是由所述非電解鍍金層、在其上實施的電解鍍金層和構成基材的塑料成型品復合而成的不易分離的材料。因此，若不進行適當的再生處理，不僅損失塑料成型品，而且損失形成所述鍍金層的金屬，從而導致損失大量資源。與此有關的代表性的循環利用方法已知有，(1)使用后的廢棄成型品作為再生板，再次作為成型品原料的“材料循環利用”；(2)燃燒廢棄成型品進熱回收的“熱循環利用方法”；(3)廢棄成型品以熱和化學分解，得到高溫爐還原劑等的替代品的“貯存原料循環利用方法”和(4)廢棄成型品以熱和化學分解，作為油和樹脂原料利用的“化學循環利用方法”等。
這些循環利用方法中，(1)的“材料循環利用方法”是粉碎廢棄成型品并熔融，在所述在先發明的金屬和塑料復合物中金屬作為異物混入塑料中，降低了強度和外觀性，不適合再利用。另外，(2)的“熱循環利用方法”只是焚燒成型品進行熱回收，因而不可能再生回收。而且，所述(4)的“化學循環利用方法”在現階段費用過高，不實用。所述(3)的“進料擠塑循環利用方法”中使用氣化熔融爐、制鐵用高溫爐以及小型高溫爐的廢棄物處理已達到實用化階段，其可望利用。
根據所述(3)的“進料擠塑循環利用方法”，金屬和塑料復合物的基材-塑料成型品可作為還原性氣體或熱源利用，而且該成型品上所鍍的金屬成為熔融物，可高效率地回收，因此該方法是好的循環利用手段。但所述在先發明中的金屬和塑料復合物的鍍金層是因由非電解鍍金層和電解鍍金層兩層組成，例如其中一種金屬為銅，另一種為鎳時，即使實施所述“進料擠塑循環利用方法”再生方法，這些金屬在回收時熔融成為合金，也有很難回收單一的金屬或再生利用的缺點。
本發明是鑒于在從廢棄金屬和塑料復合物用進料擠塑循環利用方法從復合物中回收形成鍍金層的金屬時所存在的問題而提出，其目的在于，提供一種在實施所述循環利用時能高效率地回收金屬成分鎳的金屬和塑料復合物及其制造方法。
為解決所述課題，達到預期目的，本發明提供了一種金屬和塑料復合物，該復合物包括不導電的塑料原料成型的塑料成型品，在所述塑料成型品的需要面上施加的非電解鎳鍍層，和所述非電解鎳鍍層上析出的電解鎳鍍層；其特征在于所述電解鎳鍍層的厚度為10-50μm。
同樣，為解決所述課題，達到預期目的，本發明提供了另一種金屬和塑料復合物，該復合物包括不導電的塑料原料成型的塑料成型品，在所述塑料成型品的需要面上施加的含鎳填料的高分子層，和在所述高分子層上析出的電解鍍鎳層；其特征在于所述電解鍍鎳層的厚度為10-50μm。
同樣，為解決所述課題，達到預期目的，本發明提供了金屬和塑料復合物的制造方法，該方法包括以不導電的塑料原料成型所需形狀的塑料成型品，在該塑料成型品的待鍍化的表面上進行化學粗糙化，并在所述塑料成型品上進行非電解鍍化，形成非電解鍍鎳層；其特征在于在所述塑料成型品上用與所述非電解鍍化使用的鎳同樣的鎳，進行電解鍍化，使在所述非電解鍍鎳層(15)上析出的電解鍍鎳層的厚度為10-50μm。
同樣，為解決所述課題，達到預期目的，本發明提供了另一個金屬和塑料復合物的制造方法，該方法包括以不導電的塑料原料成型所需形狀的塑料成型品，在所述塑料成型品的待鍍膜的表面上加入含鎳填料的高分子化合物，并干燥該高分子化合物，形成高分子層；其特征在于在所述高分子層上實施鎳的電解鍍化，析出由鎳形成的電解鍍鎳層，其厚度為10-50μm。
圖2是

圖1中Ⅱ-Ⅱ的放大斷面圖。
圖3是本發明適合的實施例中金屬和塑料復合物的制造方法示意工藝圖。
圖4是本發明的其他發明的金屬和塑料復合物的部分切面的斜視圖。
圖5是圖4中Ⅱ-Ⅱ的放大斷面圖。
圖6是其他實施例中金屬和塑料復合物的制造方法示意工藝圖。
下面參照附圖列舉實施例說明本發明的金屬和塑料復合物及其制造方法。本發明者以同一金屬，通過在金屬和塑料復合物上形成高剛性電解鍍金層，在塑料成型品表面上提供導電性，在塑料成型品表面上密著地析出該電解鍍金層形成非電解鍍金層，容易進行廢棄后的金屬和塑料的再生回收。
實施例中，作為非電解鍍化、電解鍍化以及后述的導電性涂料成分的金屬成分，選擇鎳的理由是，鎳是在塑料材料上低溫下可實施非電解鍍化法，同時也可以在非電解鍍化層上進行電解鍍化，且彈性率為150Gpa以上(鎳是200Gpa)的金屬元素。使用鐵、鈷、鉻、錳、鉬或鎢時，不能實施非電解鍍化，或不能進行低溫下非電解鍍化。使用銅、銀或金時，在60℃以下的低溫下可實施非電解鍍化，但其彈性率不到150Gpa，得不到高剛性，因此不能用于本發明的金屬和塑料復合物的制造。
本發明優選的實施方式中，金屬和塑料復合物(以下稱“復合物”)10，如圖1和圖2所示，是由作為筆記本個人電腦框體成型的塑料成型品12以及其塑料成型品12的外表面和內表面所需面上析出的鍍金層14組成的。所述鍍金層14是由從非電解鍍鎳形成的非電解鍍鎳層15和從電解鍍鎳析出的電解鎳鍍層16構成的。另外，為提高機械強度并降低費用，在所述塑料成型品12中，用熔融混煉法混入適當的無機或有機加強纖維18，其比例為塑料成型品重量的10-40重量％。
所述金屬和塑料復合物10，如圖3所示，通過塑料成型品12的成型工藝S11、物理粗糙化工藝S12、化學粗糙化工藝S13、非電解鍍鎳工藝S14、電解鍍鎳工藝S15和最終工藝S16等制造。
所述成型工藝S11是制作所需形狀塑料成型品12的工藝，可采用一般公知的注塑成型、擠出成型、吹塑成型、真空成型、壓塑成型或轉移成型及其它成形方法的任何一種。特別是，在本發明的情況下，為得到提高產量且滿足框體成型等要求，最好采用高成形精度的注塑成型。
這里成型用的塑料成型品12的原料最好為成型容易、易實施后述的化學粗糙化工藝S13，即用鉻酸的腐蝕加工等，的材料，例如ABS或ABS系列合金原料。另外，除這些原料之外，也可以使用，即在各種前處理中可能用鉻酸腐蝕的聚碳酸酯等，和以鉻酸以外的鹽酸等可腐蝕的尼龍等。
所述物理粗糙化工藝S12是，只在所述塑料成型品12上混合加強纖維18時選擇實施的工藝，是為了削平該成型體12所需面上突出的加強纖維，調整該表面的粗糙度而進行的。具體方法是，(1)作業人員用沙紙打磨的方法，(2)將硬質研磨粒子直接高速吹在被粗糙化體塑料成型品12上的吹沙法，(3)將硬質研磨粒子分散在水等溶劑中，將該分散液高速吹在被粗糙化塑料成型品12上的液體研磨法。特別是，優選使用(3)液體研磨法，可精細設定研磨粒子對物理粗糙化對象塑料成型品12入射角，并用水溶劑冷卻粗糙化時的放熱，可阻止放熱引起的該成型品12的變形。在本實施例中，塑料成型體12因混合有增強機械強度的加強纖維18，需實施物理粗糙化工藝S12，但如果不混合該纖維18，就不需要該物理粗糙化工藝S12。另外，作為所述加強纖維可適當選擇采用各種有機填料、碳纖維或玻璃纖維等。
所述硬質研磨粒子，可使用其硬度比所述塑料成型品12的表面硬度和其內部含有的加強纖維18的硬度都高，并在與該成型品12碰撞時，具有削去其表面作用的任何研磨粒子。
所述化學粗糙化工藝S13是進行后述的電解鍍化工藝S15的導電化處理工藝之一，可采用所述塑料成型品12材質所用的以往公知的方法(請參照無電解ぬつき，基礎與應用第6章第1節，電氣鍍金研究會編，日刊工業新聞社刊，1994年)。一般在有ABS系列一類的氧化而易熔融的高分子成分為分散相的原料時，使用鉻酸和硫酸的混合液，而在聚酰胺系列為原料時，使用鹽酸等為好。ABS中分散相的丁二烯相在鉻酸浸漬中選擇性地溶解，形成凹部而粗糙化。
所述非電解鍍鎳工藝S14與所述化學粗糙化工藝S13相同，為進行電解鍍鎳工藝S15而進行的導電化處理工藝，包括在進行物理和化學粗糙化的所述塑料成型品12的所需面上，吸附含有對非電解鍍鎳具有催化活性的所需金屬微粒子的催化金屬的催化吸附階段S141，以及適當選擇在非電解鍍鎳用鍍浴中浸漬，形成非電解鍍鎳層15的鍍化階段S42。
所述催化吸附階段S141可使用已確立的公知方法(參照無電解ぬつき，基礎與應用第6章第1節，電氣鍍金研究會編，日刊工業新聞社刊，1994年)，即每個所述塑料成型品12的材質上吸附(ABS樹脂，PPO樹脂，PC樹脂，PP樹脂，PA樹脂，PBT樹脂，PEI樹脂，PES樹脂或PC/ABS樹脂等各種聚合物合金)。以一般的ABS系列原料為例說明，由所述化學粗糙化工藝S13中使用的鉻酸等的中和、水洗除去、在界面活性劑溶液中的浸漬(催化處理)、在催化金屬鈀錫絡合物水溶液中的浸漬、加入、水洗以及催化金屬活性化的各階段組成。
所述催化吸附階段S141，可把含有所述催化金屬的底漆涂在塑料成型品12的所需面上，加入該催化金屬。所述底漆可舉出聚硅氧烷系列物質或各種乳膠等，根據所述塑料成型品12的材質適當選擇。
所述鍍化階段S142是在加入指定催化金屬的塑料成型品12所需面上實施非電解鍍鎳階段，該所述非電解鍍鎳層15的厚度優選為0.05～0.5μm，最好為0.1～0.2μm。如果該鍍膜厚度過薄，降低后述的電解鍍鎳工藝S15中電解鍍鎳效率，但過厚會增加制造費用，需要注意。
在所述鍍膜階段S142中，在非電解鍍鎳層15形成反應時，還原劑可使用次亞磷酸鈉等的磷化合物、四氫硼酸鈉或二甲胺硼等硼化合物。這些還原劑通過所述非電解鍍鎳層15形成時的氧化還原反應，同時析出磷或硼。而且，該磷或硼，與形成所述非電解鍍鎳層15的鎳形成合金，分別成為鎳-磷合金或鎳-硼合金，成為該鎳中的雜質。但，本鍍化階段S142中非電解鍍鎳層15的形成是為電解鍍鎳而打下電學底層，為所謂導電化處理而形成的。因此，所述非電解鍍鎳層15的厚度應在0.1～0.5μm，而對電解鍍鎳層厚度10～50μm時為1～0.001％。即，不超過所述非電解鍍鎳層15內的微量雜質，所述磷或硼的含量為0.001～1重量％以下，因此循環利用時不影響回收的金屬鎳。
形成非電解鍍鎳層15時，通過使有意含有磷、錳或鈀等各種金屬或碳化硅或氧化鋁等填料，與鎳共析，改善耐熱和耐磨損性。但在本發明的金屬和塑料復合物中不僅是不必要的，而且要注意在回收時會成為使金屬鎳的純度下降的壞因素。
所述電解鍍鎳工藝S15是，為了在已實施非電解鍍鎳的所述塑料成型品12的所需面上，為了發揮EMI屏蔽性析出充分導電性和提供充分剛性的電解鍍鎳層16而進行的。
在這里，“EMI屏蔽性”是指，為防止不需要電磁波的防礙，在塑料制電子儀器框體上形成金屬等導電性膜，防止從外部來的電磁波的入射和從內部的電磁波的泄漏的性質。另外，“EMI”是電磁干擾的略稱，根據JIS工業用語大詞典(第3版)解釋，是指“產生不希望的應答、不可容忍的應答、機能不良或性能低下，或那種電學或電子妨礙、現象、信號或放射(人工或自然的)。成為被對方早期不希望的定位和探測和發現的原因的。但，故意發生的干擾除外。”而電磁波屏蔽是指，遮蔽所述電磁干擾或材料的遮蔽特性。
在這里，形成所述電解鍍鎳層16的鎳是，彈性率為200Gpa和150Gpa以上的金屬，得到很好的輕量且高剛性等的諸物性。所述電解鍍鎳層的厚度要權衡所要求的成型體彈性率和成型體總重量來選擇，厚度低于10μm時，成形體彈性率增長不大，超過50μm時，招致費用增加和過剩的重量增大，因此不合理。
所述實施了電解鍍鎳的電解鎳層16的厚度，在10μm時，得不到充分的剛性值，而超過50μm時，其重量使鎂合金制的框體重量增大，得不到輕量化，因此優選為10～50μm，最好為15～30μm。
因所述電解鍍鎳層16具有高彈性，在該電解鍍鎳層16析出時，為使析出時產生的電鍍應力變為張力，最好控制電解鍍鎳條件。另外，所述電解鍍鎳層16是在所述塑料成型品12的所需內、外表面上以大致同等速度和厚度析出，這一點很要求。如此來控制所述電解鍍鎳層16的析出，使所述塑料成型品12的作用于內外表面的張力相互抵消，可控制鍍化中的剝離和復合物的變形，同時可得到使析出金屬層均勻，且提高剛性的結果。此時，表面和里層的厚度之差為0～20％時，對輕量性和高剛性無不良影響，可允許。
電解鍍鎳工藝S15是，把前一工藝中導電化的塑料成型品12浸漬在能使電解鍍化用鎳離子化的鍍浴中進行。此時，將所述塑料成型品12作陰極，所需可溶性電極材料作陽極使用。所述電解鍍鎳浴優選采用氨基磺酸浴、水浴或氯化物浴等。
為得到所述10～50μm厚度的電解鍍鎳層16，可將電流密度設定得高些，同時，優選使用電鍍應力不太高的鍍化浴。設定高電流密度時，短時間內可析出必要的電解鍍鎳層16，有望提高生產性，另外，電鍍應力低時，可防止該張力高時產生的電解鍍鎳層16的裂縫、剝離或所述塑料成型品的變形。一般氨基磺酸浴在這些問題有很大的優勢，可優選使用。
另外，根據情況，為優先考慮配置在所述塑料成型品12內的電子儀器的絕緣性，不對該成型品12整體施加所述鍍鎳層14。但，用所述鍍鎳層14覆蓋所述塑料成型品12總表面的約80～100％，可確保充分的剛性，因而沒問題。該鍍鎳層14的掩模是，在使用ABS系列原料用鉻酸等進行腐蝕化時，在預先相應部位上涂敷抗蝕劑，而在使用其它原料，用涂底漆方法，形成鍍鎳層14時，不實施該涂底漆步驟。
由至此的工藝所得到的金屬和塑料復合物，再通過最后洗凈、加工和檢查等最后工藝S16而完成。
所述實施例是作為析出電解鍍鎳層16的導電化處理，形成非電解鍍鎳層15，但本發明并不局限于此，也可以通過導電性涂料的加入，進行該導電化處理。
根據其他實施例中方法所制造的金屬和塑料復合物(以下稱“復合物”)30，如圖4和圖5所示，基本上由所述實施例同樣的塑料成型品12、該塑料成型品12的所需面上以電解鍍鎳析出的電解鍍鎳層16構成。另外，為在所述塑料成型品12的表面上，析出所述電解鍍鎳層16，預先添加含有鎳填料的由具有導電性的高分子化合物形成的高分子層20。
鎳填料的添加量上限值是300份重量，即對100份重量的粘合劑樹脂，添加300份重量。如果超過其上限，鎳粉易從塑料成型體脫落，鍍層密著性受損。另外，下限值定為20份重量，如果低于下限值，含鎳粉的涂膜的導電性不夠，鎳不能良好地從成型體表面析出。
鎳填料可使用以下制造方法制造的物質(1)以球磨機粉碎鎳粗粒的方法；(2)以鎳羰基氣體的熱分解得到鎳微粒的方法；(3)氫還原鎳氧化物微粒子的方法；(4)將熔融鎳從噴嘴噴出冷卻的霧化方法。
其中，機械粉碎法可得到鱗片狀等大表面積形狀，容易形成粒子通路，得到導電性良好的涂膜，因此便于利用較好的粒徑是5～20μm。
所述復合物30，如圖6所示，通過塑料成型品12的成型工藝S21、高分子層形成工藝S22、電解鍍鎳工藝S23和最后工藝S24而制造。
所述成型工藝S21因與所述成型工藝S11相同而省略，該工藝S21中使用的成型塑料成型品22的原料可使用容易實施后述高分子層添加工藝S22，即一般與涂料的密著性高的ABS或PC，也可以使用其它的PPE或PPS等普遍的原料。另外，即使使用對聚丙烯樹脂或聚甲醛樹脂等涂料密著性低的物質作為塑料成型品22的原料，如果仍把硅氧烷或乳膠等適當的底漆作為高分子層20的基質，通過使用火焰或等離子等的表面活性化方法，可確保得到良好密著性。
所述高分子層形成工藝S22是在所述塑料成型品12的所需面上能實施后述的電解鍍鎳，賦予導電性的工藝。具體地說是實施用噴涂或涂刷等方法，在所述塑料成型品12的表面部，添加導電性高分子化合物(把鎳填料分散在高分子化合物中而增強其導電性)。添加的高分子層20，通過干燥，固定在所述塑料成型品12的表面。此時，為提高后述電解鍍鎳的析出性和密著性，通過將所述高分子層20浸漬在酸或堿溶液中，或進行研磨等物理處理，使鎳填料從該高分子層20的表面析出。
高分子層膜厚的上限值是100μm。如果超過該值，在高分子層添加工藝中高分子層干燥時，產生高分子層的收縮。但，因涂膜整體引起均勻收縮，產生部分不追隨部分，引起裂縫，成為易剝離的涂膜。因此，即使在所述涂膜上析出電鍍膜，鍍膜也容易從涂膜成型體脫落。
其下限值為10μm。低于該值時，鎳填料之間的電接觸減少，涂膜的電抵抗變高，電鍍時電極接觸附近產生異常析出。異常析出明顯時，電極不直接接觸的涂膜上，幾乎看不出析出。
含有所述鎳填料的高分子化合物可優選使用聚尿烷樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、蜜胺樹脂、苯酚樹脂、硅氧烷樹脂、苯乙烯樹脂、聚氟乙烯樹脂或丙烯樹脂等涂料。
所述電解鍍鎳工藝S23是，為在添加高分子層20的所述塑料成型品12的所需面上，析出發揮EMI保護性等增強充分導電性和充分剛性的電解鍍鎳層16而進行的。進行該電解鍍鎳工藝S23時的程序等，與所述實施例中電解鍍鎳工藝S15相同。
通過至此完成的工藝所得到的金屬和塑料復合物，再通過最后洗凈、加工和檢查等工藝S24而完成。[實施例]下面以實施例形式說明金屬和塑料復合物的制造方法及得到的金屬和塑料復合物。用下面各實施例中記載的原料，對通過各工藝得到的金屬和塑料復合物，以目測或利用各種測量儀器，分別觀察并測定鍍金層厚度(μm)、密著性、抗彎剛度(Nm)和比重(g/cm3)。在這里，密著性通過膠帶橫切時的剝離試驗測定，而彎曲度定義為I×E(在這里，I是試驗片斷面二次力矩，E是表觀彈性率)，從I、E、測定的繞性V和負荷W的關系式(V=W×L3/(48×E×I))計算出彎曲度(L樣品支點間的長度，支撐負荷的樣品的兩點間的距離)。[實施例1]以非電解鍍鎳進行導電化處理的情況*成型工藝S11作為塑料成型品的原料，使用PC/ASA材料(商品名FA420CA；三菱rayon制)，在其中添加10wt％的碳纖維作為導電性纖維，通過壓鑄成形，得到厚度為1.2mm尺寸為210×260×20的上方開口的箱形成型品。
*物理粗糙化工藝S12以氧化鋁(商品名研磨粒子FRB220 85％通過粒徑74μm)作為研磨離子，以水作為分散介質，用液體研磨裝置(商品名LH-5型；不二精機制造所制)，在體積比率(研磨粒子松散體積占的體積/由分散介質和粒子構成的混合物的體積)15％、氣壓0.4Mpa以及1分鐘的條件下，進行物理粗糙化。該物理粗糙化后，塑料成型品表面整體沒有光澤，干燥水分后變白。此時表面粗糙度(Ra)為約5μm。
*化學粗糙化工藝S13通過在含有硫酸鈉20g/L和磷酸鈉20g/L的脫脂液中，在溫度50℃的條件下，浸漬4分鐘進行脫脂，并水洗后，在由鉻酸酐400g/L和98％硫酸400g/L構成的腐蝕液中，在68℃浸漬1分鐘，進行腐蝕。然后，進行充分水洗后，在35％鹽酸50ml/L室溫中和液中浸漬1分鐘，進行中和。
*非電解鍍鎳工藝S14催化吸附階段S141水洗并在35％鹽酸180ml/L前置深槽中浸漬后，在由催化劑(鈀和錫催化劑；奧野制藥工業制)30ml/L和35％鹽酸200ml/L構成的催化浴中在35℃浸漬2分鐘。然后，水洗，浸漬在由表面活性劑(商品名催化劑X；奧野制藥工業制)0.5g/L和98％硫酸100ml/L構成的催化浴中，使催化金屬鈀充分添加到所述塑料成型品的表面上，并進行最后進一步水洗。
鍍化階段S142接著，在非電解鍍鎳浴中(商品名化學鎳HR-T標準處方；奧野制藥制)，在35℃，浸漬10分鐘，析出非電解鍍鎳層。
*電解鍍鎳工藝S15水洗后，在由氨基磺酸鎳450g/L、氯化鎳5g/L、硼酸40g/L和坑防止劑5ml/L(商品名無坑劑-S；日本化學產業制)組成的氨基磺酸浴中，陽極使用去極化鎳，在40℃、電流密度4A/dm2條件下進行電解鍍鎳25分鐘。
結果制造的金屬和塑料復合物的各種物性如下鍍金層厚度20μm，塑料成型品的內外表面析出情況大致相同；密著性不產生剝離，密著性充分；彎曲度進行3點彎曲試驗，得到4.0Nm值；成型品的比重1.48g/cm3。
結束所述各測定后，粉碎制作的金屬和塑料復合物，取其粉碎物1g模仿氣化熔融爐，在鋁坩堝中，在氮氣氣氛中、800℃下，熱分解1小時。對通過熱分解所得到的殘渣進行重量測定，借助于EPDM的元素分析。
結果自熱分解時的金屬和塑料復合物的鎳回收率殘渣重量1.9g元素分析主成分鎳、0.1～1％磷。[實施例2]以導電性涂料進行導電化處理的情況*成型工藝S21作為塑料成型品的原料，使用聚苯醚樹脂材料(商品名改性聚苯醚NC120；日本ジ-ィ-プラスチツク制)，在其中添加20wt％的碳纖維作為導電性纖維，通過壓鑄成形，得到210×260×20尺寸的厚1.2mm上方開口的箱形成型品。
*高分子層添加工藝S22使用含150重量份金屬鎳粉的導電涂料(商品名E-3603；新東涂料制)，在所述塑料成型品的表面和里層的所需面上，涂敷干燥后的厚度約20μm，在60℃條件下用熱風干燥機進行干燥1小時。
*電解鍍鎳工藝S23把完成導電化處理的所述塑料成型品，在表面活性劑(商品名トップサン；奧野制藥制)100g/L中，在35℃條件下，浸漬3分鐘，進行表面活性化，接著，在由氨基磺酸鎳450g/L、氯化鎳5g/L、硼酸40g/L和坑防止劑5ml/L(商品名無坑劑-S；日本化學產業制)組成的氨基磺酸浴中，陽極使用去極化鎳，在40℃、電流密度4A/dm2條件下，進行電解鍍鎳25分鐘。
結果制造的金屬和塑料復合物的各種物性如下鍍金層厚度20μm，塑料成型品的內、外表面析出情況大致相同；密著性不產生剝離，密著性充分；彎曲度進行3點彎曲試驗，得到3.8Nm值；成型品的比重1.50g/cm3。
結果自熱分解時的金屬和塑料復合物的鎳回收率殘渣重量1.9g元素分析主成分鎳、0.1～1％磷。
從所述實施例1、2的結果來看，通過實施例的制造方法制造的由各實施例得到的金屬和塑料復合物是，與厚度1mm鎂合金(AZ91D(彎曲度3.75Nm，比重1.81g/cm3))比較，確認由于彎曲度提高而輕量。
另外，在熱處理后的殘渣中鎳以外的成分幾乎不確定，而且其他作為碳成分殘留下的塑料成分和作為金屬氧化物殘留下的填料，通過對熱處理中氧供給量的控制，可減少或完全分離，可作為高純度金屬鎳進行回收。[比較例1]與實施例1相同，進行成型工藝S11、物理粗糙化S12、化學粗糙化S13和電解鍍鎳工藝S14，并代替電解鍍鎳工藝S15，進行如下工藝，即在裝飾用硫酸銅鍍浴(U-pack)(ェ-パツクEP標準組成；荏原ェ-ジラィト制)中，在25℃、電流密度4A/dm2條件下，電解鍍化12分鐘，析出厚度約10μm的銅，并水洗后，在光澤鍍鎳浴(#66標準組成；荏原ェ-ジラィト制)中，在50℃、電流密度4A/dm2條件下，電解鍍化15分鐘，沉積約10μm的鎳。
結果制造的金屬和塑料復合物的各種物性如下與實施例1相同，密著性高，但銅的彈性率略低(約100Gpa)，因此沉積的鍍層的彎曲度為3.1Nm，較低。
另外，進行與所述相同的熱分解處理的結果，得到金屬殘渣1.9g，元素分析的結果是銅和鎳各約50％。而且，提高熱分解的溫度，進行熔融的結果，只得到富銅相和富鎳相組成的低強度金屬。這是因為銅和鎳未進行合金化，因此沒有利用價值。[實施例3和4，比較例2]除了鍍金層的厚度變為下表1-a以外，與實施例1相同，制造金屬和塑料復合物。其復合物的各種物性如表1-a所示。表1-a 除了鍍金層的厚度變為下表1-b以外，與實施例2相同，制造金屬和塑料復合物。其復合物的各種物性如表1-b所示。
表1-b
比較例1復合物的各種物性如表1-c所示表1-c
所述表1-a,1-b,1-c中，”**”表示不耐實用，而”*”表示耐實用的界限。[實施例7和8，比較例4和5]除了鎳填料含量變為下表2-a以外，與實施例2相同，制造金屬和塑料復合物。其復合物的各種物性如表1-a所示。表2-a 除了高分子層干燥厚度變為下表2-b以外，與實施例2相同，制造金屬和塑料復合物。其復合物的各種物性如表2-b所示。
表2-b
所述表2-a和2-b中，在形成電解鍍鎳層后，在觀察由于接觸的剝離和粉狀體的脫落的同時，通過橫切試驗(ASTM D-3359)確認涂敷密著性。
如上所述，根據本發明的金屬和塑料復合物及其制造方法，作為滿足導電化、機械強度和高剛性的金屬成分，只用鎳，因此具有把該復合物送到廢棄后循環利用時，容易回收具有高附加價值的鎳的優點。12為塑料成型品15為非電解鍍鎳層16為電解鍍鎳層20為高分子層
權利要求
1．一種金屬和塑料復合物，該復合物由不導電的塑料原料成型的塑料成型品(12)，在所述塑料成型品(12)的所需面上形成的非電解鍍鎳層(15)，和在所述非電解鍍鎳層(15)上析出的電解鍍鎳層(16)構成；其特征在于所述電解鍍鎳層(16)的厚度為10-50μm。
2．一種金屬和塑料復合物，該復合物由不導電的塑料原料成型的塑料成型品(12)，在所述塑料成型品(12)的所需面上形成的含鎳填料的高分子層(20)，和在所述高分子層(20)上析出的電解鍍鎳層(16)形成；其特征在于所述電解鍍鎳層(16)的厚度為10-50μm。
3．一種金屬和塑料復合物的制造方法，該方法包括以不導電的塑料原料成型所需形狀的塑料成型品(12)，在該塑料成型品(12)的待鍍表面上進行化學粗糙化，并在所述塑料成型品(12)上進行非電解鍍化，形成非電解鍍鎳層(15)；其特征在于在所述塑料成型品(12)上，用與所述非電解鍍膜所使用的鎳同樣的鎳，進行電解鍍化，使在所述非電解鍍鎳層(15)上析出電解鍍鎳層(16)，其厚度為10-50μm。
4．權利要求3的金屬和塑料復合物的制造方法，其特征在于實施所述電解鍍鎳層(16)的面積是所述塑料成型品(12)總面積的80～100％。
5．權利要求3或4的金屬和塑料復合物制造方法，其特征在于在所述塑料成型品(12)的表面和里層施加的電解鍍鎳層(16)的厚度之差為0～20％。
6．一種金屬和塑料復合物制造方法，該方法包括從不導電的塑料原料成型所需形狀的塑料成型品(12)，在該所述塑料成型品(12)的所需面上涂敷含鎳填料的高分子化合物，并干燥該高分子化合物形成高分子層(20)；其特征在于在所述高分子層(20)上實施鎳的電解鍍化，析出由該鎳構成的電解鍍鎳層(16)，其厚度為10-50μm。
7．權利要求6的金屬和塑料復合物制造方法，其特征在于所述高分子層(20)是以噴涂方法添加的。
8．權利要求6或7的金屬和塑料復合物制造方法，其特征在于實施所述電解鎳層(16)的面積是所述塑料成型品(12)總面積的80～100％。
9．權利要求6～8中的任一項所述的金屬和塑料復合物制造方法，其特征在于在所述塑料成型品(12)的表面和里層施加的電解鍍鎳層(16)的厚度之差為0～20％。
全文摘要
本發明提供一種金屬塑料復合物及其制造方法。金屬塑料復合物可借助于原料貯存循環利用,例如,在從該復合物回收形成的金屬鍍層的金屬之際,實施上述循環利用,可高效地回收金屬成分鎳。其措施是,僅用鎳來制作鍍膜,使得非導電的塑料成型品12添加導電性。
文檔編號B32B37/00GK1323921SQ011161
公開日2001年11月28日 申請日期2001年5月16日 優先權日2000年5月16日
發明者山本敏博 申請人:井上株式會社