CN104494040B - 产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，属于材料工程技术领域。该方法包括以下步骤：（1）对塑料制品注射成型模具型腔进行喷丸处理；（2）硝酸酒精溶液浸蚀处理；（3）涂刷氟硅烷酒精溶液；（4）先在塑料制品注射成型模具型腔内热喷涂粒度为5‑15μm的氧化铝陶瓷粉末，作为底层，再热喷涂粒度为20‑50μm的氧化铝陶瓷粉末，作为表面层；（5）将融熔的塑料注射在塑料制品注射成型模具型腔内，冷却后脱模，即得产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层。其优点是：本发明的方法增强了产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层与塑料的结合力；提高了塑料制品的表面性能和力学性能；改善了塑料制品的吸水、吸湿性。

Description

产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法
技术领域
本发明涉及一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，属于材料工程技术领域。
背景技术
工业产品造型设计是将各种材料进行加工、制作，使其成为适需、宜人、创新的产品，这些可用于产品造型设计的材料称为产品造型设计材料。产品造型设计材料是工业产品造型设计的物质基础，是产品满足功能要求、体现结构的基本要素。产品造型设计材料的特性制约了产品的结构、形状和大小，同时，产品造型设计材料不同可使产品具有不同的外观质感、不同的装饰效果和不同的经济效益。任何一种产品造型设计只有与选用的材料的性能特点及其加工工艺相一致时，才能实现产品造型设计的目的与要求。
塑料在工业产品造型设计中应用很广泛，它的可塑性和流动性，使其可以制成各种不同形状的产品。塑料的主要优点有：（1）塑料比强度高。（2）化学稳定性好。（3）绝缘性能好。（4）导热系数低。（5）加工性能好，批量生产成本低。（6）塑料具有自润滑、吸振、消声、气密等性能。塑料的主要缺点表现在：强度、刚度、耐热性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层合成方法。采用本发明的方法，能够在产品造型设计用塑料表面获得结合牢固的氧化铝陶瓷层。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，包括以下步骤：
（1）对塑料制品注射成型模具型腔进行喷丸处理；
（2）对经步骤（1）喷丸处理后的塑料制品注射成型模具型腔进行硝酸酒精溶液浸蚀处理；
（3）在经步骤（2）硝酸酒精溶液浸蚀处理后的塑料制品注射成型模具型腔内涂刷氟硅烷酒精溶液，干燥；
（4）先在经步骤（3）干燥后的塑料制品注射成型模具型腔内热喷涂粒度为5-15μm的氧化铝陶瓷粉末，作为底层，再热喷涂粒度为20-50μm的氧化铝陶瓷粉末，作为表面层；
（5）将融熔的塑料注射在经步骤（4）热喷涂后的塑料制品注射成型模具型腔内，成型，冷去后脱模，即得产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层。
所述产品造型设计用塑料为聚氯乙烯、聚苯乙烯或酚醛树脂。
所述步骤（1）中的喷丸处理的条件为：喷丸为铸钢丸，喷丸压力为480-500kPa。
所述铸钢丸的硬度为42-45HRC，尺寸为Φ0.5-1.0mm。
所述步骤（2）中的硝酸酒精溶液中硝酸的质量百分比为4%-5%。
所述步骤（2）中的浸蚀处理的时间为1-5min。
所述步骤（3）中的氟硅烷酒精溶液中氟硅烷的质量百分比为1%-5%。
所述步骤（4）中的热喷涂为等离子喷涂或超音速火焰喷涂。
所述步骤（4）中的氧化铝陶瓷粉末包括80wt%Al2O3和20wt%TiO2。
所述步骤（4）中的底层的厚度为0.05-0.15mm；所述表面层的厚度为0.05-0.95mm。
本发明的原理是：（1）本发明通过对塑料制品注射模具型腔喷丸后进行应力腐蚀，产生大量微纳米孔，经过氟硅烷修饰后，得到低表面能的表面，热喷涂后的氧化铝陶瓷涂层容易剥离。（2）塑料制品注射成型过程中，融熔的塑料渗透到型腔热喷涂的氧化铝陶瓷涂层表面层较大的孔隙中，冷却后将氧化铝陶瓷涂层牢固的粘附在塑料制品的表面，形成氧化铝陶瓷层。
在工业产品造型设计中，如果在塑料产品表面合成氧化铝陶瓷层，可以达到以下优点和有益效果：
（1）采用本发明的方法制备的产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层与塑料的结合更为牢固，不易脱落。
（2）获得陶瓷的豪华外观，提高产品的装饰性能。
（3）提高塑料制品的表面性能，如耐磨性、耐热性、耐侯性、耐蚀性等。
（4）改善塑料制品的吸水、吸湿性。
（5）提高塑料制品的力学性能。
（6）减轻产品重量、降低成本，达到产品的轻便、小型、价廉、美观的目标。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1 产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层合成方法
制品材料：聚氯乙烯。
热喷涂材料： 80wt%Al2O3，20wt%TiO2。底层粉末粒度5-15μm ，表面层粉末粒度20μm-50μm。
模具型腔喷丸：铸钢丸，硬度为42-45HRC，尺寸为Φ0.5-1.0mm，喷丸压力为480kPa。
模具型腔硝酸酒精溶液浸蚀：硝酸的含量为4%（质量百分比），浸蚀时间为1min。
模具型腔涂刷氟硅烷酒精溶液：氟硅烷的含量为1%（质量百分比）。
模具型腔热喷涂：等离子喷涂。底层厚度：0.05mm，表面层厚度：0.95mm。
模具安装：将经过上述处理的模具安装到注射机上。
注射成型：聚氯乙烯制品在注射机的模具中注射成型。
具体步骤为：
（1）对聚氯乙烯制品注射成型模具型腔进行喷丸处理；喷丸处理的条件为：铸钢丸，硬度为42-45HRC，尺寸为Φ0.5-1.0mm，喷丸压力为480-500kPa。
（2）对经步骤（1）喷丸处理后的聚氯乙烯制品注射成型模具型腔进行硝酸的酒精溶液（硝酸的含量为4wt%）浸蚀1nm；
（3）在经步骤（2）硝酸的酒精溶液浸蚀处理后的聚氯乙烯制品注射成型模具型腔涂刷氟硅烷的酒精溶液（氟硅烷的含量为1wt%），干燥；
（4）先在经步骤（3）干燥后的聚氯乙烯制品注射成型模具型腔内等离子喷涂粒度为5-15μm的氧化铝陶瓷粉末（包括80wt%Al2O3和20wt%TiO2），作为底层（厚度为0.05mm），再热喷涂粒度为20-50μm的氧化铝陶瓷粉末（80wt%Al2O3，20wt%TiO2），作为表面层，所述底层与表面层的总厚度为1mm；
（5）将模具安装到注射机上，将融熔的聚氯乙烯注射在经步骤（4）热喷涂后的聚氯乙烯制品注射成型模具型腔内，成型，冷去后脱模，即得产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层。
实施例2 产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层合成方法
与实施例1不同的是：
制品材料：聚苯乙烯。
热喷涂材料：80wt%Al2O3，20wt%TiO2。底层粉末粒度5-15μm ，表面层粉末粒度20μm-50μm。
模具型腔喷丸：铸钢丸，硬度为42-45HRC，尺寸为Φ0.5-1.0mm，喷丸压力为490kPa。
模具型腔硝酸酒精溶液浸蚀：硝酸的含量为4.5%（质量百分比），浸蚀时间为3min。
模具型腔涂刷氟硅烷酒精溶液：氟硅烷的含量为3%（质量百分比）。
模具型腔热喷涂：等离子喷涂。底层厚度：0.1mm，表面层厚度：0.9mm。
模具安装：将经过上述处理的模具安装到注射机上。
注射成型：聚苯乙烯制品在注射机的模具中注射成型。
实施例3 产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层合成方法
与实施例1不同的是：
制品材料：酚醛树脂。
热喷涂材料： 80wt%Al2O3，20wt%TiO2。底层粉末粒度5-15μm ，表面层粉末粒度20μm-50μm。
模具型腔喷丸：铸钢丸，硬度为42-45HRC，尺寸为Φ0.5-1.0mm，喷丸压力为500kPa。
模具型腔硝酸酒精溶液浸蚀：硝酸的含量为5%（质量百分比），浸蚀时间为5min。
模具型腔涂刷氟硅烷酒精溶液：氟硅烷的含量为5%（质量百分比）。
模具型腔热喷涂：超音速火焰喷涂。底层厚度：0.15mm，表面层厚度：0.05mm。
模具安装：将经过上述处理的模具安装到注射机上。
注射成型：酚醛树脂制品在注射机的模具中注射成型。

Claims (10)

1.一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)对塑料制品注射成型模具型腔进行喷丸处理；
(2)对经步骤(1)喷丸处理后的塑料制品注射成型模具型腔进行硝酸酒精溶液浸蚀处理；
(3)在经步骤(2)硝酸酒精溶液浸蚀处理后的塑料制品注射成型模具型腔涂刷氟硅烷酒精溶液，干燥；
(4)先在经步骤(3)干燥后的塑料制品注射成型模具型腔内热喷涂粒度为5-15μm的氧化铝陶瓷粉末，作为底层，再热喷涂粒度为20-50μm的氧化铝陶瓷粉末，作为表面层；
(5)将融熔的塑料注射在经步骤(4)热喷涂后的塑料制品注射成型模具型腔内，成型，冷去后脱模，即得产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层。
2.根据权利要求1所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述产品造型设计用塑料为聚氯乙烯、聚苯乙烯或酚醛树脂。
3.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的喷丸处理的条件为：喷丸为铸钢丸，喷丸压力为480-500KPa。
4.根据权利要求3所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述铸钢丸的硬度为42-45HRC，尺寸为Φ0.5-1.0mm。
5.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中的硝酸酒精溶液中硝酸的质量百分比为4％-5％。
6.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中的浸蚀处理的时间为1-5min。
7.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(3)中的氟硅烷酒精溶液中氟硅烷的质量百分比为1％-5％。
8.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中的热喷涂为等离子喷涂或超音速火焰喷涂。
9.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中的氧化铝陶瓷粉末包括80wt％Al2O3和20wt％TiO2。
10.根据权利要求1或2所述一种产品造型设计用塑料表面氧化铝陶瓷层的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中的底层的厚度为0.05-0.15mm；所述表面层的厚度为0.05-0.95mm。
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