將不銹鋼嵌件注塑成型的方法及不銹鋼嵌件的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種將不銹鋼嵌件注塑成型的方法及不銹鋼嵌件。注塑用到的塑膠為PPS、PBT或PA，所述方法包含步驟：將不銹鋼嵌件進行腐蝕處理，即將不銹鋼嵌件在濃度為20?40％的腐蝕溶液中浸泡，浸泡溫度為20?60攝氏度，浸泡時間為60－600秒；腐蝕溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸鈉中的一種或幾種；將不銹鋼嵌件浸泡在濃度為5％－20％的粘連處理溶液中粘連處理，處理溫度為20?70℃，處理時間為5－20分鐘；粘連處理溶液為酸性或堿性溶液。根據上述方法形成的不銹鋼嵌件，在不銹鋼嵌件的表面形成的微觀表面結構為層狀熔巖形態，同時在不銹鋼嵌件表面分散有直徑為10?100nm的納米孔洞。本發明可有效簡化不銹鋼與塑膠的結合結構、降低成本、提高結合強度，注塑品兼具良好的防水性。
【專利說明】
將不銹鋼嵌件注塑成型的方法及不銹鋼嵌件
技術領域
[0001]本發明主要涉及一種將嵌件注塑成型的方法及該嵌件，尤其涉及一種將不銹鋼嵌件注塑成型的方法及不銹鋼嵌件。
【背景技術】
[0002]在手持電子設備領域，整個市場都在追求大而薄的外觀，這對電子設備的機構件提出了更高的要求，尤其是手機及表殼的機構件，市場都在盡量減薄產品的厚度，且依然希望能獲得很好的結構強度。
[0003]在嵌件成型技術中，尤其嵌件成型技術在電子手持設備殼體或內構件的制作應用領域，目前越來越多的采用金屬作為注塑嵌件。先將金屬放置入模具中，再使用注塑機在模具中注入塑膠使其與金屬嵌件形成一個整體，這便是金屬塑膠的注塑成型技術。該技術使得金屬與塑膠通過平面或者曲面結構直接粘合在一起，而可省略傳統的卡口結構、螺栓結構或者鉚接結構等方式的結合設計。
[0004]目前市場上已經有些比較成熟的注塑成型技術，但是金屬的運用上基本都是有關變形鋁合金，而對于不銹鋼金屬還沒有一個成熟的技術及運用。要使不銹鋼金屬與塑膠結合，一般仍采用原始的方法，即采用膠水粘合的方式使不銹鋼與塑膠結合，但該方法的結合強度及防水性無法滿足現在手持設備的標準要求。
[0005]現有技術中，如日本大成發明的的匪T處理技術，能夠有效地使鋁合金和PPS膠料或PBT膠料結合，但若與不銹鋼的注塑結合一般只能獲得小于20Mpa的結合力，且結合不穩定。
[0006]具體來講，NMT(Nano Molding Technology)是納米注塑成型技術，是金屬與塑膠以納米技術結合的工法，即先將金屬表面經過納米化處理后，塑膠直接射出成型在金屬表面，讓金屬與塑膠可以一體成形，不但能夠兼顧金屬外觀質感，也可以簡化產品機構件設計，讓產品更輕、薄、短、小，且較CNC (數控技術)工法更具成本效益。
[0007]比如對鋁合金進行匪T處理時，先把鋁合金表面清潔后，再進行脫脂、堿蝕、酸液中和，再使用T處理液把鋁合金表面浸泡出粗糙凹面，凹面直徑為20-30nm，進一步把鋁合金沖洗干凈并干燥后與塑膠注塑成型，使得塑膠粒進入凹面，使得鋁合金與塑膠結合牢固。當然在處理液浸泡鋁合金前也可使鋁合金進行電解陽極氧化處理。
[0008]其他相關技術如市場上出現的C處理，是關于鋁合金與樹脂結合的技術，也是能夠有效地使變形鋁合金和PPS膠料結合，但是沒有涉及有關不銹鋼的信息。
[0009]綜上所述，現有類似的技術是針對鋁合金與塑膠的結合，還沒有成熟的技術運用于不銹鋼。因此，有待開發一種有效的將不銹鋼金屬嵌件注塑成型的方法，并獲得該方法中所形成的不銹鋼嵌件。
【發明內容】
[0010]針對上述問題，本發明旨在提供一種將不銹鋼嵌件注塑成型的方法及不銹鋼嵌件，該方法使得不銹鋼金屬與塑膠的結合力更高，同時使得不銹鋼金屬注塑產品獲得好的防水性。
[0011]本發明提出一種將不銹鋼嵌件注塑成型的方法，所述方法注塑用到的塑膠為PPS、PBT或PA，所述方法包含了步驟:
[0012]將不銹鋼嵌件進行腐蝕處理，即將所述不銹鋼嵌件在濃度為20-40%的腐蝕溶液中浸泡，浸泡溫度為20-60攝氏度，浸泡時間為60 — 600秒;所述腐蝕溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸鈉中的一種或幾種；
[0013]將所述不銹鋼嵌件浸泡在濃度為5%— 20%的粘連處理溶液中粘連處理，粘連處理溫度為20-70 0C，粘連處理時間為5 — 20分鐘;所述粘連處理溶液為酸性或堿性溶液。
[0014]上述方法中，所述腐蝕溶液的PH值為8-11，腐蝕處理時在所述腐蝕溶液中重復浸泡1-3次。
[0015]上述方法中，所述粘連處理溶液包括氫氟酸、氟化氫氨、氟化氨中的一種或幾種，或所述粘連處理溶液包括氯化鹽、磷酸鹽中的一種或幾種。
[0016]進一步地，在所述粘連處理步驟后還包括步驟:將經過粘連處理的所述不銹鋼嵌件進行注塑，即將所述不銹鋼嵌件與塑膠通過曲面或直面注塑結合，注塑溫度為140-170°C ;所述不銹鋼嵌件為注塑品的金屬嵌件。
[0017]進一步地，在所述腐蝕處理之前還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件浸泡于電解溶液中進行電解。
[0018]進一步地，在將所述不銹鋼嵌件電解后、腐蝕處理前還可包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行活化處理。
[0019]進一步地，在將所述不銹鋼嵌件電解前還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行噴砂處理。
[0020]進一步地，在所述噴砂處理前，或在所述噴砂處理后而在所述電解前還可包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行表面清潔。
[0021]本發明根據上述方法形成的不銹鋼嵌件，在所述不銹鋼嵌件的表面形成的微觀表面結構為層狀熔巖形態，同時在所述不銹鋼嵌件表面分散有直徑為1-1OOnm的納米孔洞。
[0022]本發明的技術方案，提出了一種有效地解決不銹鋼金屬嵌件與塑膠注塑成型效果較差問題的方法，及由該方法形成的不銹鋼嵌件。通過本發明的技術方案，可以有效簡化不銹鋼金屬與塑膠的結合結構、降低成本、提高結合強度和生產率，且形成的注塑品具有良好的防水性；同時因為結合結構的簡化，也可有效避免注塑過程中的注塑不滿現象，非常適合目前電子產品追求大、薄的工藝需求。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明技術方案不銹鋼嵌件與塑膠結合的結構示意圖主視圖；
[0024]圖2為本發明技術方案不銹鋼嵌件與塑膠結合的結構示意圖左視圖；
[0025]圖3是本發明技術方案不銹鋼嵌件表面微觀層狀熔巖形態及孔洞結構圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案以及各個方面的優點。然而，以下描述的【具體實施方式】和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。
[0027]需要說明的是，本發明中的工藝方法適合各類不銹鋼型號。因不同型號的不銹鋼主要成分為鐵、鉻、鎳等，含有的其他不同成分對本發明的工藝處理效果影響極其有限，因而本發明對各種不銹鋼的處理方法都一樣。下面實施例中僅以304不銹鋼為例進行說明。
[0028]本發明提供一種將不銹鋼金屬嵌件注塑成型的方法，包括:1.對具備預定形狀的所述不銹鋼嵌件進行前處理，以使所述不銹鋼嵌件的表面清潔;2.將經過表面清潔的不銹鋼嵌件進行噴細砂處理，以除去不銹鋼表面氧化層，同時可增加不銹鋼表面的粗糙感，以便于后續注塑;3.將經過噴砂后的不銹鋼嵌件置于除油溶液中，除油可以是電化學除油也可以是化學除油方式，以使不銹鋼嵌件的表面進一步清潔;4.將經過表面清潔后的不銹鋼嵌件通過電解腐蝕，進一步去除表面氧化層，并獲得初步表面不規則微觀臺階結構;5.將經過電解腐蝕的所述不銹鋼嵌件進行活化處理，以清除所述不銹鋼嵌件的表面殘留雜質成分并獲得清晰的微觀臺階結構;6.用腐蝕溶液對所述不銹鋼嵌件進行腐蝕處理，使得不銹鋼嵌件表面的微觀組織為層狀熔巖形態，同時可以獲得直徑為1-1OOnm的分散型納米孔洞形態;7.用粘連處理溶液對所述不銹鋼嵌件進行粘連處理，粘連處理的作用是使形成的不銹鋼嵌件表面的納米孔吸附一層含氟或氨或胺類物質，其與嵌入的塑膠進一步粘連，提高嵌入結合力；8.將經過所述粘連處理的不銹鋼嵌件進行注塑，使所述不銹鋼金屬與塑膠通過曲面或直面結構高溫注塑結合。不銹鋼嵌件與塑膠結合的示例圖如圖1和圖2所示，其中件I是不銹鋼嵌件，件2是塑膠。
[0029]上述方法中提到的腐蝕處理，是指將所述不銹鋼嵌件在濃度為20-40%的腐蝕溶液中重復浸泡1-3次，浸泡溫度為20-60攝氏度，浸泡時間為60 — 600秒;所述腐蝕溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸鈉中的一種或幾種，該腐蝕溶液的PH值為8-11。
[0030]上述方法中提到的粘連處理，是指將所述不銹鋼嵌件浸泡在濃度為5%— 20%的粘連處理溶液中粘連處理，粘連處理溫度為20-70 °C，粘連處理時間為5 — 20分鐘;所述粘連處理溶液為酸性或堿性溶液，可包括氫氟酸、氟化氫氨、氟化氨中的一種或幾種，或所述粘連處理溶液包括氯化鹽、磷酸鹽中的一種或幾種。
[0031]不銹鋼金屬材料表面形成上述層狀熔巖形態及具有納米級小孔后，將金屬材料放入模具內進行注塑成形，使得塑膠進入小孔中及攀附在層狀熔巖結構上固化，達到強固接合的目的。不銹鋼嵌件表面的微觀形態如圖3所示。
[0032]經過上述方法注塑形成的注塑品，不銹鋼金屬可以跟特定塑膠達到20_40MPa的結合力。特定塑膠包括PPS(全稱為聚亞苯基硫醚，英文名稱為Polyphenylenesulf ide，簡稱PPS)、PBT(飽和聚酯對苯二甲酸丁酯PolybutyIece Terephthalate)、PA(尼龍，聚酰胺Polyamide PA)等，塑膠能順利進入金屬嵌件表面的多層微觀臺階及納米孔中并牢牢抓緊，能達到超強的結合力。
[0033]下面結合具體實施例及試驗數據來說明本發明的技術方案。
[0034]需要說明的是，以下實施例中工藝條件的取值均是示例性的，其取值的范圍均在說明書技術方案中給出。
[0035]第一實施例
[0036]將特定結構的不銹鋼產品(材質為304)，進行除油清潔，采用市場上常用的除油劑，如溥博化工有限公司的熱脫脂HY-201，除油為溫度40-65攝氏度(此次選擇55攝氏度左右)，在除油劑中浸泡I到5分鐘(此次選擇3分鐘左右)；
[0037]對不銹鋼產品噴砂處理，選擇180#陶瓷砂，在2.0kgf的壓力下，以10赫茲的速度進行噴砂，使得不銹鋼產品獲得粗糙面；
[0038]將噴砂好的產品進行與PBT塑膠注塑，注塑模具溫度為140-170°C (此處選擇150 °C左右)，注塑過程中發現不銹鋼金屬直接掉落，無法與塑膠有效結合。
[0039]第二實施例
[0040]將特定結構的不銹鋼產品(材質為304)，進行同第一實施例的噴砂處理后，再進行進一步脫脂除油，除油工藝同第一實施例中的脫脂參數，使產品表面保持清潔；
[0041 ]將不銹鋼產品放入濃度為8-30 %的電解液中(電解液為酸性或堿性以及活性劑，緩蝕劑組成)電解，電壓為1-13V(此處選擇1V左右)，時間為5-60分鐘(此處選擇30分鐘左右)；
[0042]烘干后的產品用PBT塑膠進行注塑，注塑模具溫度為140-170°C(此處選擇150°C左右)，注塑后對不銹鋼產品于150°C左右、為時一個小時的退火處理；
[0043]不銹鋼注塑產品經4小時冷卻后，用設定好的測試方法測試拉拔力，注塑品中金屬和塑膠的結合力值在10_18MPa之間，結合力非常不穩定。
[0044]第三實施例
[0045]將特定結構的不銹鋼產品(材質為304)，進行與第二實施例相同的處理后(烘干前)經過活化處理，去除電解產生的表面黑色或灰色掛灰;活化劑采用溥博化工有限公司的HY-202(屬于有機酸系列)，活化溫度為20-50攝氏度(此處選擇20攝氏度左右)，活化時間為1-10分鐘(此處選擇3分鐘左右)，確保不銹鋼產品表面沒有灰跡為準，活化時也可以配置超聲波則效果更好；
[0046]之后進行腐蝕處理，條件為:在濃度為20-40%中的腐蝕溶液中，溫度20-60攝氏度的條件下浸泡60 — 600秒;腐蝕溶液是指包括氯化氨，氟化氨，碳酸鈉其中一種或幾種的混合物，腐蝕溶液PH值:8-11，腐蝕處理一般需要進行1-3次重復操作；此次條件選濃度為30%，溫度為45°C左右，時間450秒；
[0047]將不銹鋼產品烘干后用PBT塑膠進行注塑，注塑模具溫度為140-170°C(此處選擇155°C左右)，注塑后對不銹鋼產品于150°C左右、為時一個小時的退火處理；
[0048]不銹鋼注塑產品經4小時冷卻后，用與第二實施例同樣設定好的的測試方法測試拉拔力，注塑品中金屬和塑膠的結合力值為15-20MPa。
[0049]第四實施例
[0050]將特定結構的不銹鋼產品(材質為304)，進行與第三實施例相同的處理后(注塑前)，浸泡在濃度為5 %~20%的酸性或堿性溶液環境中進行粘連處理，溫度為20-70 0C，時間為5 — 20分鐘;粘連處理溶液主要包括氫氟酸，氟化氫氨，氟化氨中的一種或幾種，或所述粘連處理溶液包括氯化鹽、磷酸鹽中的一種或兩種。此次條件為:15%的粘連處理溶液濃度，溫度為55 °C左右，時間為1分鐘。
[0051]將不銹鋼產品烘干后用PBT塑膠進行注塑，注塑模具溫度為140_170°C(此處選擇150°C左右)，注塑后對不銹鋼產品于150°C左右、為時一個小時的退火處理。
[0052]不銹鋼注塑產品經4小時冷卻后，用與第二實施例同樣設定好的的測試方法測試拉拔力，得到注塑品中金屬和塑膠的結合力值為26-32MPa。
[0053]第五實施例
[0054]試驗方法同第四實施例，只是注塑塑膠由PBT換成PPS，經過注塑后產品經4小時冷卻后，采用同上述實施例相同的方法進行拉拔力測試，得到的注塑品中金屬和塑膠的結合力值為30_40MPa。
[0055]第六實施例
[0056]將特定結構的不銹鋼產品(材質為304)，進行與第二實施例相同的處理后(烘干前)經過活化處理，去除電解產生的表面黑色或灰色掛灰;活化劑采用溥博化工有限公司的HY-202(屬于有機酸系列)，活化溫度為20-50攝氏度(此處選擇35攝氏度左右)，活化時間為1-10分鐘(此處選擇I分鐘左右)，確保不銹鋼產品表面沒有灰跡為準，活化時也可以配置超聲波則效果更好。
[0057]之后進行腐蝕處理，條件為:在濃度為20-40%中的腐蝕溶液中，溫度20-60攝氏度的條件下浸泡60 — 600秒;腐蝕溶液是指包括氯化氨，氟化氨，碳酸鈉其中一種或幾種的混合物，腐蝕溶液PH值:8-11，腐蝕處理一般需要進行1-3次重復操作；此次條件選濃度為20%，溫度為20°C左右，時間60秒。
[0058]將不銹鋼產品浸泡在濃度為5%— 20%的酸性或堿性溶液環境中進行粘連處理，溫度為20-70 °C，時間為5 — 20分鐘；粘連處理溶液主要包括氫氟酸，氟化氫氨，氟化氨中的一種或幾種，或所述粘連處理溶液包括氯化鹽、磷酸鹽中的一種或兩種。此次條件為:5 %的粘連處理溶液濃度，溫度為20 °C左右，時間為5分鐘。
[0059]將不銹鋼產品烘干后用PBT塑膠進行注塑，注塑模具溫度為140_170°C(此處選擇140°C左右)，注塑后對不銹鋼產品于140°C左右、為時一個小時的退火處理。
[0060]不銹鋼注塑產品經4小時冷卻后，用與第二實施例同樣設定好的的測試方法測試拉拔力，得到注塑品中金屬和塑膠的結合力值為24-28MPa。
[0061 ] 第七實施例
[0062]將特定結構的不銹鋼產品(材質為304)，進行與第二實施例相同的處理后(烘干前)經過活化處理，去除電解產生的表面黑色或灰色掛灰;活化劑采用溥博化工有限公司的HY-202(屬于有機酸系列)，活化溫度為20-50攝氏度(此處選擇50攝氏度左右)，活化時間為1-10分鐘(此處選擇10分鐘左右)，確保不銹鋼產品表面沒有灰跡為準，活化時也可以配置超聲波則效果更好。
[0063]之后進行腐蝕處理，條件為:在濃度為20-40%中的腐蝕溶液中，溫度20-60攝氏度的條件下浸泡60 — 600秒;腐蝕溶液是指包括氯化氨，氟化氨，碳酸鈉其中一種或幾種的混合物，腐蝕溶液PH值:8-11，腐蝕處理一般需要進行1-3次重復操作；此次條件選濃度為40%，溫度為60°C左右，時間600秒。
[0064]將不銹鋼產品浸泡在濃度為5%— 20%的酸性或堿性溶液環境中進行粘連處理，溫度為20-70 °C，時間為5 — 20分鐘；粘連處理溶液主要包括氫氟酸，氟化氫氨，氟化氨中的一種或幾種，或所述粘連處理溶液包括氯化鹽、磷酸鹽中的一種或兩種。此次條件為:20%的粘連處理溶液濃度，溫度為70 °C左右，時間為20分鐘。
[0065]將不銹鋼產品烘干后用PBT塑膠進行注塑，注塑模具溫度為140-170°C(此處選擇170°C左右)，注塑后對不銹鋼產品于170°C左右、為時一個小時的退火處理。
[0066]不銹鋼注塑產品經4小時冷卻后，用與第二實施例同樣設定好的的測試方法測試拉拔力，得到注塑品中金屬和塑膠的結合力值為28-32MPa。
[0067]從以上實例可以看出:采用第四、六、七實施例中的不銹鋼金屬嵌件的注塑方法比采用第一實施例、第二實施例、第三實施例中的方法形成的注塑品中的結合力穩定，并獲得的結合力更高，數值最佳，也就是采用本發明技術方案的方法可獲得結合力更好的注塑品，結合力好后金屬與塑膠不易脫落因而注塑品整體更嚴密，其防水性也更好。
[0068]從第五實施例與第四實施例相比，不銹鋼金屬與PPS的結合力要比與PBT的結合力更好。
[0069]總之，根據本發明的技術方案所獲得的不銹鋼金屬與塑膠的結合力較目前市場上其他方式獲得的結合力結合效果要更穩定、力值更高。
[0070]本發明技術方案提出的不銹鋼金屬嵌件注塑成型的方法及金屬嵌件，使得經過本工藝處理后的注塑產品可以省卻依靠傳統CNC加工形成的倒扣結構，簡化了工藝，大大降低了生產成本；同時對不銹鋼的特殊處理使得不銹鋼金屬嵌件表面形成了特定的形態，增強了不銹鋼金屬與塑膠間的結合力;經過本工藝處理后的產品可以實現不銹鋼金屬與塑膠的無縫結合，可以滿足進入液體中不會被滲透的需求，保證了注塑產品用于移動設備或穿戴式設備的防水功能。
[0071]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種將不銹鋼嵌件注塑成型的方法，所述方法注塑用到的塑膠為PPS、PBT或PA，所述方法包含了步驟: 將不銹鋼嵌件進行腐蝕處理，即將所述不銹鋼嵌件在濃度為20-40%的腐蝕溶液中浸泡，浸泡溫度為20-60攝氏度，浸泡時間為60 — 600秒;所述腐蝕溶液包括氯化氨、氟化氨、碳酸鈉中的一種或幾種； 將所述不銹鋼嵌件浸泡在濃度為5% — 20%的粘連處理溶液中粘連處理，粘連處理溫度為20-70°C，粘連處理時間為5 — 20分鐘;所述粘連處理溶液為酸性或堿性溶液。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蝕溶液的PH值為8-11，腐蝕處理時在所述腐蝕溶液中重復浸泡1-3次。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘連處理溶液包括氫氟酸、氟化氫氨、氟化氨中的一種或幾種，或所述粘連處理溶液包括氯化鹽、磷酸鹽中的一種或幾種。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述粘連處理步驟后還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行注塑，即將所述不銹鋼嵌件與塑膠通過曲面或直面注塑結合，注塑溫度為140-170 0C ο5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述腐蝕處理之前還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件浸泡于電解溶液中進行電解。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在將所述不銹鋼嵌件電解后、腐蝕處理前還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行活化處理。7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在將所述不銹鋼嵌件電解前還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行噴砂處理。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述噴砂處理前，或在所述噴砂處理后而在所述電解前還包括步驟:將所述不銹鋼嵌件進行表面清潔。9.一種不銹鋼嵌件，其特征在于，在所述不銹鋼嵌件的表面形成的微觀表面結構為層狀熔巖形態，同時在所述不銹鋼嵌件表面分散有直徑為1-1OOnm的納米孔洞。
【文檔編號】C23F1/28GK106064446SQ201610464340
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月21日 公開號201610464340.9, CN 106064446 A, CN 106064446A, CN 201610464340, CN-A-106064446, CN106064446 A, CN106064446A, CN201610464340, CN201610464340.9
【發明人】熊躍生
【申請人】珠海溥博化工有限公司