專利名稱：金屬與塑料的復合體及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬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 金屬與塑料的復合體及該復合體的制作方法。
背景技術：
金屬材料通常用來作為3C產品的外殼或零組件。該金屬材料與其它材料連接的 方法有焊接、機械連接及粘接。其中焊接是金屬最主要的連接方法。但當金屬與塑件連接 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，將金屬 與塑件結合于一體的方法。所述粘接方法雖然可以實現金屬與塑件間的連接，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，人們也試圖通過模內注塑的方法將塑件直接注塑結合于金屬的表面，然而 該方法亦難以解決金屬與塑件的結合力低的問題。
發明內容
鑒于此，有必要提供一種結合力強的金屬與塑料的復合體。另外，還有必要提供一種上述金屬與塑料的復合體的制作方法。—種金屬與塑料的復合體，其包括一金屬基體及一注塑結合于金屬基體表面的塑 件，該金屬基體的表面形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-55nm，該塑件的 材質為結晶型熱塑性塑料。一種金屬與塑料的復合體的制作方法，其包括如下步驟提供一金屬基體；對該金屬基體進行化學清洗，使該金屬基體表面形成具有平均孔徑為30-55nm的 若干納米孔；將所述經化學清洗后的金屬基體置于一注塑成型模具中，并將該金屬基體加熱到 100-350°C ；向所述金屬基體的表面注塑熔融的結晶型熱塑性塑料，并瞬間冷卻，成型塑件，制 得所述復合體。相較于現有技術，所述的金屬與塑料的復合體的制作方法藉由化學清洗處理，使 金屬基體的表面形成納米多孔表面，從而以增強塑件與金屬基體之間的結合力；更重要的 是，在注塑塑件時，通過先將金屬基體加熱使該金屬基體熱脹，然后在注塑塑件后瞬間冷 卻，藉由熱脹冷縮原理使得所述的金屬與塑料的復合體的結合力被大大提升。
圖1是本發明一較佳實施方式的金屬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金屬基體經化學清洗后的掃描電鏡圖。主要元件符號說明復合體100金屬基體 11防氧化膜 12塑件13納米孔11具體實施例方式請參閱圖1，本發明一較佳實施方式的金屬與塑料的復合體100包括一金屬基體 11、一形成于金屬基體11表面的防氧化膜12、及一形成于金屬基體11及防氧化膜12表面 的若干塑件13。金屬基體11的材質可為鋁合金、鎂合金、不銹鋼、銅或銅合金。請參閱圖2，所述金屬基體11的表面形成有若干納米孔111，該若干納米孔111的 平均孔徑為30-55nm。從圖2可以看到，所述若干納米孔111在金屬基體11表面的分布較 均勻。該若干納米孔111的存在可使得注塑所述塑件13的塑料嵌入到該若干納米孔111 中，從而增強了若干塑件13與金屬基體11的結合力。所述若干納米孔111可藉由對所述 金屬基體11進行化學清洗處理而形成。防氧化膜12為一有機膜。所述防氧化膜12用以保護所述金屬基體11不被氧化， 以防止氧化膜的生成而影響金屬基體11與塑件13的結合力。塑件13以模內注塑的方式結合于金屬基體11及防氧化膜12的表面。注塑塑件 13的塑料可為具有高流動性的結晶型熱塑性塑料，如聚苯硫醚(PPS)與玻璃纖維的混合 物、聚酰胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)塑料。其中 玻璃纖維在聚苯硫醚與玻璃纖維的混合物中的質量百分含量可為20-50%。本發明一較佳實施方式的制作上述金屬與塑料的復合體的方法包括如下步驟提供一金屬基體11。該金屬基體11的材質可為鋁合金、鎂合金、不銹鋼、銅或銅合
^^ ο對該金屬基體11進行化學清洗處理，以使該基體11的表面清潔。該化學清洗處 理包括如下步驟脫臘處理，即將所述金屬基體11浸漬于含除臘水的水溶液中。所述除臘水可為市 面上出售的金屬常用的除臘水。該除臘水的濃度可為30-80ml/L。浸漬時，保持所述除臘水 的水溶液溫度在55-65°C之間。該浸漬的時間在5分鐘以上。脫臘處理后對所述金屬基體 11進行水洗。脫脂處理，即將所述金屬基體11浸漬于含脫脂劑的水溶液中。所述脫脂劑可為市 面上出售的金屬常用的脫脂劑。該脫脂劑的濃度可為90-150g/L。浸漬時，保持所述脫脂劑 的水溶液的溫度在20-30°C之間。該浸漬的時間為1-6分鐘。脫脂處理后對所述金屬基體 11進行水洗。
除氧化膜，即將所述金屬基體11浸漬于含酸性退氧化膜劑的水溶液中去除金屬 基體11表面的氧化膜。通常來說，金屬原材料或經成型加工后的金屬基材通常會在其表面 形成一氧化物膜，該氧化物膜的存在會改變金屬的表面性能，因此需要去除。該除氧化膜處 理中所用的酸性退氧化膜劑可為市面上出售的金屬常用的酸性退氧化膜劑。該酸性退氧化 膜劑的濃度可為30-80ml/L。浸漬時，保持所述酸性退氧化膜劑的水溶液溫度在20_30°C之 間。該浸漬的時間為1-10分鐘。除氧化膜處理后對所述金屬基體11進行水洗。所述金屬基體11經上述化學清洗后，在其表面形成了具有平均孔徑為30-55nm的 若干納米孔111 (參圖2)。對所述經化學清洗后的金屬基體11進行防氧化處理。該防氧化處理包括將所述 金屬基體11浸漬于水溶性的抗氧化劑中的步驟。所述抗氧化劑可為市面上出售的金屬常 用的有機抗氧化劑。浸漬時，保持所述抗氧化劑的溫度在20-30°C之間。該浸漬的時間為 1-5分鐘。該防氧化處理可于金屬基體11的表面形成一有機的防氧化膜12。防氧化處理 后對所述金屬基體11進行水洗及干燥。提供一注塑成型模具，并將經干燥的金屬基體11置于該模具中，且加熱該金屬基 體11致100-350°c。該加熱的方式可為電磁感應加熱。向所述加熱后的金屬基體11的表面注塑熔融的結晶型熱塑性塑料，并瞬間冷卻， 成型塑件13，制得所述復合體100。對所述金屬與塑料的復合體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lOMPa，剪切強度可達25MPa。且對經上述測試后的復合 體100在進行冷熱沖擊試驗(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，所述的金屬與塑料的復合體100的制作方法藉由化學清洗處 理，使金屬基體11的表面形成納米多孔表面，并在化學清洗后對金屬基體11進行防氧化處 理，使得金屬基體11表面無氧化物雜質形成，而增強了塑件13與金屬基體11的結合力。更 重要的是，在注塑塑件13時，通過先將金屬基體11加熱使該金屬基體11熱脹，然后在注塑 塑件13后瞬間冷卻，藉由熱脹冷縮原理使得所述的金屬與塑料的復合體100的結合力被大 大提升。
權利要求
一種金屬與塑料的復合體，其包括一金屬基體及一注塑結合于金屬基體表面的塑件，其特征在于該金屬基體的表面形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30 55nm，該塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。
2.如權利要求1所述的金屬與塑料的復合體，其特征在于所述若干納米孔經由對所 述金屬基體進行化學清洗形成。
3.如權利要求1所述的金屬與塑料的復合體，其特征在于所述復合體還包括一防氧 化膜，該防氧化膜形成于金屬基體的表面。
4.如權利要求1所述的金屬與塑料的復合體，其特征在于所述防氧化膜為一有機膜。
5.如權利要求1所述的金屬與塑料的復合體，其特征在于所述塑件嵌入于所述金屬 基體表面的若干納米孔中。
6.如權利要求1所述的金屬與塑料的復合體，其特征在于所述結晶型熱塑性塑料為 聚苯硫醚與玻璃纖維的混合物、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯 塑料。
7.如權利要求1所述的金屬與塑料的復合體，其特征在于所述金屬基體的材質為鋁 合金、鎂合金、不銹鋼、銅或銅合金。
8.一種金屬與塑料的復合體的制作方法，其包括如下步驟提供一金屬基體；對該金屬基體進行化學清洗，使該金屬基體表面形成具有平均孔徑為30-55nm的若干 納米孔；將所述經化學清洗后的金屬基體置于一注塑成型模具中，并將該金屬基體加熱到 100-350°C ；向所述金屬基體的表面注塑熔融的結晶型熱塑性塑料，并瞬間冷卻，成型塑件，制得所 述復合體。
9.如權利要求8所述的金屬與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述化學清洗 包括脫臘處理、脫脂處理及除氧化膜。
10.如權利要求9所述的金屬與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述脫臘處理 包括將所述金屬基體浸漬于溫度在55-65°C之間，含濃度為30-80ml/L的除臘水的水溶液 中5分鐘以上的步驟。
11.如權利要求9所述的金屬與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述脫脂處理 包括將所述金屬基體浸漬于溫度在20-30°C之間，含濃度為90-150g/L的脫脂劑的水溶液 中1-6分鐘的步驟。
12.如權利要求9所述的金屬與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述除氧化膜 處理包括將所述金屬基體浸漬于溫度在20-30°C之間，含濃度為30-80ml/L的酸性退氧化 膜劑的水溶液中1-10分鐘的步驟。
13.如權利要求8所述的金屬與塑料的復合體的制作方法，其特征在于所述制作方法 還包括在化學清洗后對所述金屬基體進行防氧化處理的步驟。
全文摘要
本發明提供一種金屬與塑料的復合體及其制作方法。該金屬與塑料的復合體包括一金屬基體及一注塑結合于金屬基體表面的塑件，該金屬基體的表面形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-55nm，該塑件的材質為結晶型熱塑性塑料。該金屬與塑料的復合體的制作方法包括如下步驟提供一金屬基體；對該金屬基體進行化學清洗，使該金屬基體表面形成具有平均孔徑為30-55nm的若干納米孔；將所述經化學清洗后的金屬基體置于一注塑成型模具中，并將該金屬基體加熱到100-350℃；向所述金屬基體的表面注塑熔融的結晶型熱塑性塑料，并瞬間冷卻，成型塑件，制得所述復合體。
文檔編號B29C45/14GK101941271SQ20101020757
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者柳斌, 王仁寧, 蘇忠義 申請人:深圳富泰宏精密工業有限公司