專利名稱：鋁或鋁合金與塑料的復合體及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁或鋁合金與塑料的復合體及其制作方法，尤其涉及一種結合力較強的鋁或鋁合金與塑料的復合體及該復合體的制作方法。
背景技術：
鋁或鋁合金作為3C產品的外殼或零組件，其與其它材料連接的方法有焊接、機械連接及粘接。其中焊接是鋁或鋁合金最主要的連接方法。但當鋁或鋁合金與塑件連接時， 就需要用到粘接的方法。所述粘接方法，是指利用膠粘劑作為中間的界面材料，將鋁或鋁合金與塑件結合于一體的方法。所述粘接方法雖然可以實現鋁或鋁合金與塑件間的連接，但其存在以下缺點粘結強度不夠高，其結合力一般僅達0. 5MPa ；難以自動化，受操作者熟練程度影響；工作溫度受膠粘劑性能影響，一般只能在-50-100°C的溫度范圍內正常工作；在環境光、熱、濕氣等因素下，膠粘劑會產生老化斷裂等現象；大部分膠粘劑有毒，操作過程中會散發有刺激性的氣體，危害人體健康。目前，人們通過研究發現，將鋁或鋁合金經過某些特殊的表面蝕孔處理后可直接與注塑塑料相結合，且二者之間的結合力較強。該特殊的表面蝕孔處理包括水溶液浸漬， 如將鋁或鋁合金浸漬于水溶性的胺類化合物的稀溶液中，利用水溶液的弱堿性使鋁或鋁合金表面微細地浸蝕，在浸漬的同時發生胺類化合物分子向鋁或鋁合金表面的吸附；以及陽極氧化處理，即使鋁或鋁合金表面形成多孔的氧化鋁膜。然而，經上述成孔處理后的鋁或鋁合金僅能與單一種類的樹脂具有較強的結合力，且需要對與其相結合的塑料進行特殊的改性處理，因而限制了上述方法的應用。
發明內容
鑒于此，有必要提供一種適用塑料種類廣、結合力強的鋁或鋁合金與塑料的復合體。另外，還有必要提供一種上述鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法。—種鋁或鋁合金與塑料的復合體，其包括一鋁或鋁合金基體及一注塑結合于鋁或鋁合金基體表面的塑件，該鋁或鋁合金基體的表面形成有一陽極氧化膜，該陽極氧化膜形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-60nm，所述塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。一種鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；對該鋁或鋁合金基體進行化學蝕刻，使該鋁或鋁合金基體表面粗糙；對上述鋁或鋁合金基體進行陽極氧化處理，使該鋁或鋁合金基體表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜；將所述經陽極氧化處理后的鋁或鋁合金基體置于一注塑成型模具中，注塑塑件結合于鋁或鋁合金基體的表面制得所述復合體，所述塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。相較于現有技術，所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體藉由化學蝕刻及陽極氧化處理，在鋁或鋁合金基體的表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜，使得該鋁或鋁合金基體與眾多的結晶型熱塑性塑料均有較強的結合力，拓寬了鋁或鋁合金與塑件結合的應用范圍。
圖1是本發明一較佳實施方式的鋁或鋁合金與塑料的復合體的剖視示意圖。圖2是本發明一較佳實施方式的鋁或鋁合金基體經陽極氧化處理后的掃描電鏡圖。圖3是圖1中鋁或鋁合金與塑料的復合體的結合面的斷面示意圖。
主要元件符號說明
復合體100
鋁或鋁合金基體11
陽極氧化膜13
塑件15
納米孔131
膜埂13具體實施例方式請參閱圖1，本發明一較佳實施方式的鋁或鋁合金與塑料的復合體100包括一鋁或鋁合金基體11、一形成于鋁或鋁合金基體11表面的陽極氧化膜13、及與陽極氧化膜13 相結合的若干塑件15。所述陽極氧化膜13為對鋁或鋁合金基體11進行陽極氧化處理而形成的氧化鋁膜。請參閱圖2所示，該陽極氧化膜13形成有若干納米孔131，該若干納米孔131的平均孔徑約為30-60nm。該若干納米孔131可增強若干塑件15與陽極氧化膜13的結合力。從圖 2可以看到，所述若干納米孔131的分布較均勻，且在陽極氧化膜13表面的部分區域還形成有若干呈樹枝狀的膜埂133，該若干膜埂133將所述若干納米孔131分隔為不同的區塊， 使得注塑所述塑件15的塑料沿著該若干膜埂133進入該不同的區塊，并嵌入到若干納米孔 131中。該若干膜埂133且可進一步增強若干塑件15與陽極氧化膜13的結合力。塑件15以模內注塑的方式結合于陽極氧化膜13的表面。注塑塑件15的塑料可為具有高流動性的結晶型熱塑性塑料。本實施例中分別對聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)塑料進行了試驗，結果表明，以上述塑料分別注塑所得的塑件15均與鋁或鋁合金基體11具有較強的結合力。可以理解的， 在上述塑料中可添加其它輔助劑或添加劑。如，可在聚苯硫醚塑料中添加玻璃纖維，其中該玻璃纖維的質量百分含量可為30%。再請參閱圖3，從圖3可以看到本較佳實施方式的塑件15已嵌入到陽極氧化膜13 的若干納米孔131中，且在塑件15與陽極氧化膜13相結合的界面看不到縫隙。本發明一較佳實施方式的制作上述鋁或鋁合金與塑料的復合體的方法包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體11。對該鋁或鋁合金基體11進行脫脂除油處理，以使該基體11的表面清潔。該脫脂除油處理包括將所述鋁或鋁合金基體11浸漬于含鈉鹽的溶液中的步驟。所述含鈉鹽的溶液中可包含有30-50g/L的碳酸鈉，30-50g/L的磷酸鈉，以及3_5g/L的硅酸鈉。浸漬時，保持所述含鈉鹽的溫度在50-60°C之間。該浸漬的時間可為5-15分鐘。脫脂除油處理后對所述鋁或鋁合金基體11進行水洗。對經脫脂除油處理后的鋁或鋁合金基體11進行化學蝕刻處理，以使該基體11的表面粗糙。該化學蝕刻處理包括將所述鋁或鋁合金基體11浸漬于堿性溶液中的步驟。所述堿性溶液中可包含有20-35g/L的氫氧化鈉，以及20-30g/L的碳酸鈉。蝕刻時，保持所述堿性溶液的溫度在40-55°C之間。該蝕刻的時間可為1-2分鐘。化學蝕刻處理后對所述鋁或鋁合金基體11進行水洗。對經化學蝕刻處理后的鋁或鋁合金基體11進行陽極氧化處理，以在該基體11的表面形成陽極氧化膜13。該陽極氧化處理可在硫酸溶液中通電進行，并以該鋁或鋁合金基體11作為陽極，以不銹鋼板或鉛板作為陰極。該硫酸溶液的體積濃度可為100-250ml/ L(98%的硫酸)。陽極處理時，使通過硫酸溶液的電流密度為0.5-4. 9A/dm2。該陽極處理的時間可為15-60分鐘。陽極處理后對所述鋁或鋁合金基體11進行水洗并干燥。可以理解的，所述陽極氧化處理也可在磷酸或草酸溶液中進行。提供一注塑成型模具，并將經陽極氧化處理后的鋁或鋁合金基體11置于該模具中，注塑塑件15結合于陽極氧化膜13，制得所述復合體100。注塑塑件15的塑料可為具有高流動性的結晶型熱塑性塑料。注塑時控制模具的溫度在120-140°C之間。對所述鋁或鋁合金與塑料的復合體100進行了抗拉強度及剪切強度測試。測試結果表明，該復合體100的抗拉強度可達8MPa，剪切強度可達15MPa。且對經上述測試后的復合體100在進行溫濕度存儲試驗(72小時，85°C，85%相對濕度)及冷熱沖擊試驗(48小時，-40-85°C，4小時/cycle，12cycles)后發現，該復合體100的抗拉強度及剪切強度均無明顯減小。相較于現有技術，所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體100藉由化學蝕刻處理及陽極氧化處理，在鋁或鋁合金基體11的表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜13， 使得該鋁或鋁合金基體11與眾多的結晶型熱塑性塑料均有較強的結合力，拓寬了鋁或鋁合金與塑件結合的應用范圍。
權利要求
1.一種鋁或鋁合金與塑料的復合體，其包括一鋁或鋁合金基體及一注塑結合于鋁或鋁合金基體表面的塑件，其特征在于該鋁或鋁合金基體的表面形成有一陽極氧化膜，該陽極氧化膜形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-60nm，所述塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。
2.如權利要求1所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體，其特征在于所述陽極氧化膜表面的部分區域還形成有若干膜埂，該若干膜埂將所述若干納米孔分隔為不同的區塊。
3.如權利要求1所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體，其特征在于所述結晶型熱塑性塑料為聚苯硫醚，聚酰胺，聚對苯二甲酸乙二醇酯及聚對苯二甲酸丁二醇酯中的任一種。
4.如權利要求3所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體，其特征在于所述聚苯硫醚中添加有玻璃纖維，該玻璃纖維的質量百分含量為30%。
5.如權利要求1所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體，其特征在于所述塑件嵌入于所述陽極氧化膜的若干納米孔中。
6.一種鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；對該鋁或鋁合金基體進行化學蝕刻，使該鋁或鋁合金基體表面粗糙；對上述鋁或鋁合金基體進行陽極氧化處理，使該鋁或鋁合金基體表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜；將所述經陽極氧化處理后的鋁或鋁合金基體置于一注塑成型模具中，注塑塑件結合于鋁或鋁合金基體的表面制得所述復合體，所述塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。
7.如權利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述陽極氧化膜表面的部分區域還形成有若干膜埂，該若干膜埂將所述若干納米孔分隔為不同的區塊。
8.如權利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述化學蝕刻處理包括將所述鋁或鋁合金基體浸漬于溫度在40-55°C之間的堿性溶液中1-2分鐘的步驟。
9.如權利要求8所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述堿性溶液中包含有20-35g/L的氫氧化鈉、以及20-30g/L的碳酸鈉。
10.如權利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述陽極氧化處理在體積濃度為100-250ml/L的硫酸溶液中通電進行15-60分鐘，通過該硫酸溶液的電流密度為0. 5-4. 9A/dm2。
11.如權利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述陽極氧化處理在磷酸或草酸溶液中通電進行。
12.如權利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述制作方法還包括在化學蝕刻前對所述鋁或鋁合金基體進行脫脂除油的步驟。
13.如權利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述結晶型熱塑性塑料為聚苯硫醚，聚酰胺，聚對苯二甲酸乙二醇酯及聚對苯二甲酸丁二醇酯中的任一種。
全文摘要
本發明提供一種鋁或鋁合金與塑料的復合體及其制作方法。該復合體包括一鋁或鋁合金基體及一注塑結合于該基體表面的塑件，該基體的表面形成有一陽極氧化膜，該陽極氧化膜形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-60nm，所述塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。上述復合體的制作方法包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；對該基體進行化學蝕刻以使該基體表面粗糙；對上述基體進行陽極氧化處理，使該基體表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜；將所述經陽極氧化處理后的基體置于一注塑成型模具中，注塑塑件結合于基體的表面制得所述復合體，所述塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。
文檔編號C08K3/08GK102268183SQ20101019206
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者馮源源, 孫代育, 沈利明, 蔣煥梧, 賴持, 陳文榮, 陳正士, 黃可 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司