金屬和塑料復合體的制造方法
【專利摘要】一種金屬和塑料復合體的制造方法，該金屬和塑料復合體通過蝕刻金屬構件的表面并在蝕刻表面上形成熱塑性樹脂而結合，該制造方法可以包括：形成在金屬構件的暴露表面上印刷圖案或字符的印刷層以及用于保護其上的印刷圖案的保護層；去除油脂并進行清潔，以去除金屬構件的背面的鈍化氧化膜，以便與塑料部分耦合為一體；通過使用并蝕刻在pH 3至4.5范圍內的氯化鐵溶液對表面進行表面處理，從而在背面形成微小凹凸；去除在表面處理工藝中產生的污物；以及進行模塑，以用于使塑料部分和金屬構件形成為一體。
【專利說明】
金屬和塑料復合體的制造方法
技術領域
[0001]本發明涉及用金屬和塑料材料一體形成的復合體的制造方法，并且更具體地，涉及這樣一種復合體的制造方法，其中，將塑料材料物理地耦合并結合在鋁基板上，并且在不排放環境污染物的情況下改善了耦合結構。
【背景技術】
[0002]通常，在諸如電子設備或家用電器或車輛的內部材料的外殼以及側視鏡的部件中，除了耐久性和耐腐蝕性之外，漂亮的外觀是非常重要的，并且該部件由諸如鋁或鎂的金屬材料和塑料的復合體形成。
[0003]在相關技術的金屬和塑料的復合體中，通常，塑料材料通過粘合劑粘附至金屬材料，但存在的問題在于，粘合層增加了厚度，并且粘合劑的粘附力根據使用環境減小，或者由于撞擊，塑料材料可容易地與金屬材料分離，并且其粘合界面被暴露，并且外觀不好。
[0004]作為相關技術中的形成金屬和塑料的復合體的另一方法，存在一種將金屬材料插入到模具中并且注入塑料材料的插入注入法，但難以構造用于金屬與塑料部分之間的較強耦合以便不暴露于外部的結構形狀。
[0005]因此，需要一種在不需要使用粘合劑的情況下將金屬和塑料構造為復合體的方法。
[0006]相關技術公開了一種鋁和樹脂一體式注塑成型產品的制造方法，其中，具有鋁成形體和樹脂模塑體，鋁成形體由鋁合金制成，并且由于形成在表面上的不均勻部分而具有多個凹形部分，通過在鋁成形體的表面上注塑成型熱塑性樹脂一體地安裝樹脂模塑體，并且該樹脂模塑體形成有通過將熱塑性樹脂插入到凹形部分中而凝固的樹脂模塑體的插入部分，其中，鋁成形體和樹脂模塑體通過凹形部分和插入部分而彼此鉤住。
[0007]此外，相關技術公開了一種通過以下步驟構造的防腐蝕復合體的制造方法:由鑄造材料或中間材料成形鎂合金部件；將成形的部件浸沒在酸性水溶液中并進行化學蝕刻；通過將經化學蝕刻的部件浸沒在包含高錳酸鉀的水溶液中附設并形成將氧化錳作為主要成分的薄層；將形成薄層的部件插入到注塑模具中；注入選自以下的一種:將聚苯硫醚用作主要成分的樹脂組合物、將聚對苯二甲酸丁二醇酯用作主要成分的樹脂組合物、以及將芳香族聚酰胺樹脂用作主要成分的樹脂組合物；以及使鎂合金部件和樹脂組合物固定為一體，并且將固定為一體的復合體重新浸沒在用于鋁合金的化學處理液中并進行化學處理。
[0008]然而，在相關技術中的復合體的制造方法中，為了在金屬表面上形成凹凸(unevenness,不平坦)，通過使用酸性水溶液進行蝕刻，并且在這種情況下，排放出酸性廢水，從而引起環境污染問題，并且工作環境惡劣，而且廢水處理需要很大的成本。
[0009]在本發明的背景部分中公開的信息僅用于加強對本發明的整體背景的理解，并且不應被視為承認或任何形式地建議該信息構成本領域技術人員已知的現有技術。
【發明內容】
[0010]本發明的各個方面針對提供一種金屬和材料復合體的制造方法，該制造方法有所改進，以在不引起環境污染問題的情況下增大金屬和塑料的物理耦合強度。
[0011]根據本發明的各個方面，一種金屬和塑料復合體的制造方法，該金屬和塑料復合體通過蝕刻金屬構件的表面并在蝕刻表面上形成熱塑性樹脂而結合，該制造方法可以包括:形成在金屬構件的暴露表面上印刷圖案或字符的印刷層以及用于保護其上的印刷圖案的保護層；去除油脂并進行清潔，以去除金屬構件的背面的鈍化氧化膜，以便與塑料部分耦合為一體；通過使用并蝕刻在pH 3至4.5范圍內的氯化鐵溶液對表面進行表面處理，從而在背面形成微小凹凸；去除在表面處理工藝中產生的污物；以及進行模塑，以用于使塑料部分和金屬構件形成為一體。
[0012]在形成印刷層中，通過在金屬構件的暴露表面上印刷圖案并用涂敷物質涂敷圖案可以形成保護層，以防止印刷在上表面上的圖案散開并保護圖案免受損壞。
[0013]在用于使塑料部分和金屬構件形成為一體的模塑中，可以將模具保持在100±20°C。
[0014]可以將在用于使塑料部分和金屬構件形成為一體的模塑中注入的樹脂保持在熔化溫度或以上而處于熔融狀態中，以更深地滲透到金屬構件的通過表面處理形成的凹凸中。
[0015]為了增大塑料材料和金屬構件的耦合面積和耦合力，可以在去除油脂并進行清潔之前預先在金屬構件的表面上形成微小槽溝、刮痕、或凹槽，并且在表面處理中，可以通過在表面上執行蝕刻在金屬構件的表面上更深地形成更多的微小凹槽。
[0016]根據本發明的各個實施方式，使樹脂熔融液滲透到通過表面處理形成的微小凹凸結構中，其中，用氯化鐵腐蝕金屬表面以穩固地物理耦合，并且在對整個表面進行表面處理之前印刷并涂敷圖案，因此，可以防止在表面處理過程中對外觀的損壞，保持金屬的獨特拋光和特性，并且具有高品質。此外，與在相關技術中使用鹽酸或硫酸以及硝酸進行表面處理相比，通過可用作凝結劑的氯化鐵執行表面處理，以防止環境污染的問題。
[0017]應當理解的是，本文中使用的術語“車輛”或“車輛的(vehicular) ”或其他類似術語包括一般的機動車，諸如包括運動型多用途車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車的乘客車；包括各種船只和艦船的船舶；航天器等，并且包括混合動力車、電動車、插電式混合動力車、氫動力車、和其他替代燃料車輛(例如，來源于除石油以外的資源的燃料)。如本文中所提及的，混合動力車是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如，汽油動力和電動車輛。
[0018]本發明的方法和裝置具有其他特征和優點，這些其他特征和優點從結合在本文中的附圖和以下的詳細描述將變得顯而易見或者將在附圖和詳細描述中更詳細地闡述，并且這些附圖和詳細描述一起用于解釋本發明的某些原理。
【附圖說明】
[0019]圖1是示意性地示出了根據本發明的制造金屬和塑料復合體的示例性方法的框圖。
[0020]圖2是通過圖1的示例性方法制造的復合體的示意性截面圖。
[0021]圖3是根據本發明在鋁表面處理之后形成為一體的塑料材料與鋁耦合之處的截面的放大照片。
[0022]圖4和圖5是通過圖1的示例性方法制造的固定至車輛側視鏡的表皮(scalp，表層)構件的正面照片和背面照片。
[0023]應理解的是，附圖無需按比例繪制，而是呈現了說明本發明的基本原理的各種特征的一定程度上簡化的圖示。如本文中所公開的本發明的特定設計特征(包括例如特定的尺寸、方向、位置和形狀)將部分地由特定的預期應用和使用環境決定。
【具體實施方式】
[0024]現在將詳細地參考本發明的各個實施方式，實施方式的實例在附圖中示出并在下文中描述。盡管本發明將與示例性實施方式相結合進行描述，但是將理解的是，本說明并非旨在將本發明限制于那些示例性實施方式。相反，本發明旨在不僅涵蓋示例性實施例，而且還涵蓋各種替代、修改、等同物及其他實施方式，它們可包含在如由所附權利要求限定的本發明的精神和范圍內。
[0025]在本發明的金屬和塑料復合體的制造方法中，在車輛內部材料中，例如，將塑料材料布置在內表面上，并且將金屬(例如，鋁材料)布置在外部，以彼此耦合為一體，或者在側視鏡蓋中，使內部鋁材料的外側與涂敷外表面的塑料材料形成為一體。
[0026]在圖1和圖2中，本發明的金屬和塑料復合體的制造方法包括:形成在金屬構件I的暴露表面上印刷圖案或字符的印刷層2以及用于保護其上的印刷圖案的保護層3(S1);去除金屬構件I的背面的油脂并進行清潔，以便與塑料部分耦合為一體(S2);對背面的表面進行表面處理(S3);去除氧化物，S卩，在表面處理工藝中產生的污物(S4);以及進行模塑，以用于使塑料部分在金屬構件I處形成為一體(S5)。
[0027]在步驟SI中，通過在暴露表面上絲印公司標志、公司名稱、或其他圖案并涂敷涂敷物質形成保護層3，以防止印刷在上表面上的圖案散開并保護圖案免受損壞。例如，可以通過特級玻璃涂層形成保護層，并且優選地該保護層具有耐腐蝕性和適當的硬度。因此，可以通過在以下描述的表面處理工藝之前進行涂敷來防止損壞印刷物質并保持金屬的獨特拋光和特性。
[0028]在步驟S2中，為了結合在后續工藝中形成的塑料材料4，腐蝕金屬構件的內表面，并且將油脂去除和清潔處理執行為磨蝕的預處理。由于在金屬表面上形成具有高耐腐蝕性的鈍化氧化膜，所以腐蝕不能順利地執行，并且通常，通過使用表面活性劑或氫化鈉去除鈍化氧化膜。
[0029]步驟S3是腐蝕去除油脂并進行清潔的金屬構件的背面的表面的表面處理工藝，并且與通過鹽酸、硫酸、硝酸溶液執行的一般的表面處理方法不同，根據本發明，使用氯化鐵溶液，并且在這種情況下，氯化鐵溶液具有PH 7或以下，優選地，pH 3至4.5。由于在酸度小于PH值的情況下蝕刻速度降低，因此該范圍是優選的，以便獲得適當的蝕刻速度。此夕卜，由于蝕刻速度隨著水溶液的溫度升高而降低，所以溫度可以保持在例如70°C或以下的溫度。與在相關技術中僅將鹽酸、硫酸、以及硝酸用作蝕刻劑相比，在本發明中，由于用在蝕刻工藝中的氯化鐵溶液被收集并可再用作凝結劑，因此可以減小環境污染。圖3是示出了根據本發明通過用氯化鐵溶液對鋁進行表面處理來形成微小凹凸結構的顯微照片。
[0030]在表面處理工藝中，通過鋼海綿、一般去污劑、或步驟S4中的酸性水溶液去除通過用氯化鐵溶液對鋁進行表面處理而產生的污物，并且可以通過用于比在后續工藝中與塑料的耦合更強的物理耦合的酸性水溶液去除。此外，為了防止額外的磨蝕，需要進行清潔。因此，在金屬構件I上形成微小凹凸。
[0031]接下來，在步驟S5中，將蝕刻的金屬構件放置于在預處理中形成的鋁的金屬構件I的模具中，以利用熱塑性樹脂或丙烯酸樹脂進行插入注入，因此，使塑料材料滲透到形成在金屬構件上的微小凹凸中，以與金屬構件物理地耦合并結合為一體。在這種情況下，將模具保持在100±20°c，并且同時，將注入的樹脂保持在熔化溫度或以上并變為處于熔融狀態中，以更深地滲透到金屬構件的凹凸中。
[0032]因此，由于模具保持在高溫下，模具中的金屬構件膨脹，形成在表面上的微小凹凸擴大，塑料材料滲透到凹凸中并冷卻，從而獲得更剛性的耦合。
[0033]通過該工藝獲得塑料材料與金屬構件物理地耦合并結合為一體的部件或材料。
[0034]作為改進實例，為了增大塑料材料和金屬構件的耦合力，預先在金屬構件的表面上形成微小槽溝、刮痕、或凹槽，通過在表面上執行蝕刻在金屬構件的表面上更深地形成更多的微小凹槽，因此，蝕刻表面增大。因此，可以增大塑料材料和金屬構件的耦合面積和耦合力。
[0035]圖4和圖5是通過圖1的方法制造的固定至車輛側視鏡上的表皮構件的正面照片和背面照片，并且由于在車輛側視鏡的外表面上整個執行車輛噴漆，所以難以檢測分開的圖案或設計。因此，如在圖4和圖5中示出的，當在側視鏡的外表面上檢測到任何圖案時，通過在外表面上印刷期望的圖案并涂敷保護層來制備表皮構件，以附設在反射鏡外殼上。在這種情況下，當通過使用諸如粘合劑或雙面膠帶的粘合方法將由塑料材料制成的諸如鉤子11的耦合元件附設到表皮構件的金屬體10的背面上時，粘合部分可能隨著諸如溫度和濕度的使用環境而分離，并且由于粘附力隨著使用周期的流逝劣化而移去。因此，根據本發明的方法，通過對金屬體10的背面進行表面處理、將鉤子11結合至金屬體以彼此連接在一條線上、并在金屬體的外表面上印刷并涂敷期望的圖案來制備表皮構件。
[0036]本發明可應用于制造用于車輛的內部材料或外部材料的金屬和塑料復合體，以表現出增加的剛度和美感。
[0037]為了便于在所附權利要求中的解釋和準確定義，術語“上部”或“下部”、“內部”或“外部”等用于參照圖中所顯示的特征的位置來描述示例性實施方式的這些特征。
[0038]出于說明和描述的目的，給出了本發明的具體示例性實施方式的前文描述。該描述并非旨在為詳盡的或者將本發明限制于所公開的準確形式，并且顯然，鑒于以上教導，可做出許多修改和變化。選擇并描述示例性實施方式是為了解釋本發明的某些原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠做出并利用本發明的各個示例性實施方式及其各種替代和修改。旨在由所附權利要求及其等同物限定本發明的范圍。
【主權項】
1.一種金屬和塑料復合體的制造方法，所述金屬和塑料復合體通過蝕刻金屬構件的表面并在蝕刻表面上形成熱塑性樹脂而結合，所述制造方法包括: 形成在金屬構件的暴露表面上印刷圖案或字符的印刷層以及用于保護上面的印刷圖案的保護層； 去除油脂并進行清潔，以去除所述金屬構件的背面的鈍化氧化膜，以便與塑料部分耦合為一體； 通過使用并蝕刻在pH 3至4.5范圍內的氯化鐵溶液對表面進行表面處理，從而在所述背面形成微小凹凸； 去除在表面處理工藝中產生的污物；以及 進行模塑，以用于使所述塑料部分和所述金屬構件形成為一體。2.根據權利要求1所述的制造方法，其中，在形成所述印刷層中，通過在所述金屬構件的所述暴露表面上印刷圖案并用涂敷物質涂敷所述圖案形成所述保護層，以防止印刷在上表面上的所述圖案散開并保護所述圖案免受損壞。3.根據權利要求1所述的制造方法，其中，在用于使所述塑料部分和所述金屬構件形成為一體的模塑中，將模具保持在100±20°C。4.根據權利要求3所述的制造方法，其中，將在用于使所述塑料部分和所述金屬構件形成為一體的模塑中注入的所述樹脂保持在熔化溫度或以上而處于熔融狀態中，以更深地滲透到所述金屬構件的通過表面處理形成的凹凸中。5.根據權利要求3所述的制造方法，其中，為了增大所述塑料部分和所述金屬構件的耦合面積和耦合力，在去除油脂并進行清潔之前預先在所述金屬構件的所述表面上形成微小槽溝、刮痕、或凹槽，并且在表面處理中，通過在所述表面上執行蝕刻在所述金屬構件的所述表面上更深地形成更多的微小凹槽。
【文檔編號】B29B15/00GK105835276SQ201510850060
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年11月27日
【發明人】俞炳燮, 李良紀, 崔贊默, 金炯哲
【申請人】現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社, 韓國國家株式會社