CN105132985A - 金属件与树脂的复合体及其制作方法 - Google Patents

金属件与树脂的复合体及其制作方法 Download PDF

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郑明峰
严绪东
陈南南
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Abstract

本发明公开了一种金属件与树脂的复合体及制作该金属件与树脂的复合体的方法。所述金属件与树脂的复合体包括金属件及与所述金属件结合的树脂，所述金属件包括与所述树脂结合的表面，所述表面设有一层阳极氧化膜，所述阳极氧化膜的厚度为10～14μm，所述阳极氧化膜上包括复数个腐蚀孔及位于各腐蚀孔下方的复数个纳米孔，所述腐蚀孔的直径处于200～1800nm之间，所述纳米孔的直径处于10～40nm之间。

Description

金属件与树脂的复合体及其制作方法
【技术领域】
本发明涉及一种金属件与树脂的复合体及其制作方法，尤其涉及一种结合力强、稳定性高的金属件与树脂的复合体及其制作方法。
【背景技术】
目前3C产品的外壳或零组件中经常金属或金属合金与其他材料结合，金属之间通常通过焊接实现连接，当金属与塑胶结合时，则通常通过粘贴等方法实现连接，然，通过粘贴连接的金属与塑胶之间的粘贴强度低，从而使得其保持力差，容易出现断裂，同时，该方法对环境要求高。
现有技术中，有通过在金属表面制成多个纳米孔，再通过注塑塑胶与金属结合，然，如图1所示，现有技术中金属表面的纳米孔大多大小相差大，且分布不均匀，使得金属与塑胶之间的保持力差。
因此，实有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结合力强、稳定性高的金属件与树脂的复合体。
为实现上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种金属件与树脂的复合体，其包括金属件及与所述金属件结合的树脂，所述金属件包括与所述树脂结合的表面，所述表面设有一层阳极氧化膜，所述阳极氧化膜的厚度为10～14μm，所述阳极氧化膜上包括复数个腐蚀孔及位于各腐蚀孔下方的复数个纳米孔，所述腐蚀孔的直径处于200～1800nm之间，所述纳米孔的直径处于10～40nm之间。
优选的，所述金属件由铝或铝合金制成。
优选的，所述各纳米孔的形状大致相同。
优选的，所述纳米孔在阳极氧化膜上均匀分布。
同时，本发明还提供了一种制作金属件与树脂的复合体方法，该方法包括如下的步骤：
(1)、提供一金属件；
(2)、将金属件置于草酸与硫酸的混合溶液中，施加10～19V的电压以进行阳极氧化处理，使得金属件的表面形成具有复数个纳米孔的阳极氧化膜，所述阳极氧化膜的厚度为10～14μm；
(3)、将经过阳极氧化处理后的金属件浸于碱性溶液中使得金属件的表面形成复数个位于所述纳米孔上方的腐蚀孔，所述腐蚀孔的直径处于200～1800nm之间，所述碱性溶液使得纳米孔的直径扩大至10～40nm；
(4)、提供一模具，将金属件置于所述模具中，将树脂注塑进入模具以结合于所述金属件具有阳极氧化膜的表面以形成复合体。
优选的，对金属件进行阳极氧化处理之前，对金属件的表面进行除垢，去除金属件表面自然形成的氧化膜。
优选的，对金属件表面进行除垢后，对金属件表面进行表调，去除除垢后的黑膜与脏污。
优选的，对金属件表面进行除垢前，对金属件表面进行脱脂，去除金属件表面的油污及脏污。
优选的，将金属件多次浸于成分不同的碱性溶液中使得纳米孔的尺寸逐步扩大。
优选的，所述硫酸的浓度为70％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的金属件与树脂的复合体通过阳极氧化在金属件上的形成的阳极氧化膜厚度增加，使得形成于其上的纳米孔尺寸相近且分布均匀，从而使得树脂与金属件的结合力更强，不易断裂。
【附图说明】
图1为现有技术金属件阳极氧化处理后放大20万倍的扫描电镜图。
图2为本发明金属件阳极氧化处理后放大5万倍的扫描电镜图。
图3为本发明金属件阳极氧化处理后放大20万倍的扫描电镜图。
图4为本发明金属件的结构示意图。
图5为本发明金属件的又一结构示意图。
图6为本发明金属件与树脂的复合体的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明作详细说明。
如图2至图6所示，为本发明提供的一种金属件与树脂的复合体100，其包括金属件1及与所述金属件1固定结合的树脂2，所述金属件1可由铝、铝合金、其他金属或其他金属合金制成。
所述金属件1包括基底11、位于基底11上方的阻挡层12、位于所述阻挡层12上方的阳极氧化膜13，所述阳极氧化膜13上包括复数个腐蚀孔14及位于各腐蚀孔14下方的复数个纳米孔15。所述基底11包括与所述树脂2结合的表面110，所述阻挡层12及阳极氧化膜13位于所述表面110上，所述阻挡层12将所述基底11与所述阳极氧化膜13分离开，使得阳极氧化膜13只能形成于所述阻挡层12的上方，所述阻挡层12为自然形成的氧化膜。所述阳极氧化膜13上的纳米孔15分布紧密且均匀，所述纳米孔15在成型树脂2时，可使得树脂2流入至纳米孔15中从而提高金属件1与树脂2之间的结合力。如图2所示，所述阳极氧化膜13的厚度为10～14μm，如图3所示，所述纳米孔15的直径均保持在10～40nm之间，所述各纳米孔15的大小均匀且其形状大致相同。
所述树脂2通过在模具内注塑的方式与所述金属件1固定结合。
制作所述金属件与树脂的复合体100时，首先提供一金属件1，所述金属件1可事先机械切割成需要的形状，再将金属件1浸入脱脂剂中对其表面进行脱脂去油处理，去除金属件1表面的油污及脏污使其表面清洁，保持脱脂剂温度为59～61摄氏度，浸渍的时间为100～130秒。
然后，在除垢剂中对进行脱脂后的金属件1的表面进行除垢，去除金属件1表面自然形成的氧化膜，保持除垢剂的温度为59～61摄氏度，浸渍的时间为20～50秒。
然后，对除垢后的金属件1的表面进行表调，去除除垢后的黑膜与脏污，该环节在常温下进行，浸渍的时间为60～120秒。
金属件1脱离液体后，其表面又会形成阻挡层12，所述阻挡层12为自然形成的氧化膜，然后，对金属件1进行阳极氧化处理，如图4所示，使得金属件1的表面形成具有复数个纳米孔15的阳极氧化膜13，该阳极氧化处理是在草酸与硫酸的混合溶液中施加10～19V的电压完成的，本实施例中，使用的硫酸浓度为70％，该条件下可保证形成的阳极氧化膜13的厚度为10～14μm，在形成阳极氧化膜13的同时所述阳极氧化膜13上会形成复数个粗糙的纳米孔15，此时纳米孔15的直径都小于10nm。
再将经过阳极氧化处理的金属件1多次浸入不同成分的碱性溶液中，所述碱性溶液的PH＝10～12，使得金属件1的表面形成复数个位于所述纳米孔15上方的腐蚀孔14，本实施方式是经过5次浸润处理的，具体如下：第一次的碱性溶液由乙酸钠、碳酸氢钾、过氧化氢、水合肼、偏铝酸钠中的至少两种混合而成，第二次的碱性溶液由乙酸钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、水合肼、硅酸钠中的至少两种混合而成，第三次的碱性溶液由乙酸钠、碳酸氢钾、水合肼、偏铝酸钠、硅酸钠中的至少两种混合而成，第四次的碱性溶液由氢氧化钠、水合肼、碳酸氢钾、偏铝酸钠中的至少两种混合而成，第五次的碱性溶液由乙酸钠、过氧化氢、硼砂、碳酸氢钾中的至少两种混合而成。五次的浸润处理的温度均保持在5～60摄氏度，前四次浸润的时间为80～600秒，第五次浸润的时间为5～50秒。经过5次浸润处理后最终使得所述腐蚀孔14的直径处于200～1800nm之间，所述碱性溶液使得纳米孔15的直径扩大至10～40nm，各纳米孔15的大小均匀且其形状大致相同，不会出现或大或小的纳米孔，纳米孔15在阳极氧化膜13上排列紧密且分布均匀。
然后，对金属件1进行烘干处理，温度为80～85摄氏度，时间为1000～1300秒。
最后，提供一注塑成型模具，将处理后的金属件1容置于该模具中，注塑树脂2进入模具，使其结合于金属件1的阳极氧化膜13上，此时树脂会渗入纳米孔15中，待稳定后得到金属件与树脂的复合体100，至此，整个金属件与树脂的复合体100的制作过程已完成。
本发明纳米孔15表面光润，适合与多种材质的树脂结合，实用范围广，同时树脂与金属件的结合力强，稳定性高，在高温高湿、高低温冲击时阳极氧化膜也不会出现开裂的现象。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属件与树脂的复合体，其包括金属件及与所述金属件结合的树脂，所述金属件包括与所述树脂结合的表面，所述表面设有一层阳极氧化膜，其特征在于：所述阳极氧化膜的厚度为10～14μm，所述阳极氧化膜上包括复数个腐蚀孔及位于各腐蚀孔下方的复数个纳米孔，所述腐蚀孔的直径处于200～1800nm之间，所述纳米孔的直径处于10～40nm之间。
2.根据权利要求1所述的金属件与树脂的复合体，其特征在于：所述金属件由铝或铝合金制成。
3.根据权利要求1所述的金属件与树脂的复合体，其特征在于：所述各纳米孔的形状大致相同。
4.根据权利要求1所述的金属件与树脂的复合体，其特征在于：所述纳米孔在阳极氧化膜上均匀分布。
5.一种制作金属件与树脂的复合体方法，其特征在于：该方法包括如下的步骤：
(1)、提供一金属件；
(2)、将金属件置于草酸与硫酸的混合溶液中，施加10～19V的电压以进行阳极氧化处理，使得金属件的表面形成具有复数个纳米孔的阳极氧化膜，所述阳极氧化膜的厚度为10～14μm；
(3)、将经过阳极氧化处理后的金属件浸于碱性溶液中使得金属件的表面形成复数个位于所述纳米孔上方的腐蚀孔，所述腐蚀孔的直径处于200～1800nm之间，所述碱性溶液使得纳米孔的直径扩大至10～40nm；
(4)、提供一模具，将金属件置于所述模具中，将树脂注塑进入模具以结合于所述金属件具有阳极氧化膜的表面以形成复合体。
6.如权利要求5所述的制作金属件与树脂的复合体方法，其特征在于：对金属件进行阳极氧化处理之前，对金属件的表面进行除垢，去除金属件表面自然形成的氧化膜。
7.如权利要求6所述的制作金属件与树脂的复合体方法，其特征在于：对金属件表面进行除垢后，对金属件表面进行表调，去除除垢后的黑膜与脏污。
8.如权利要求6所述的制作金属件与树脂的复合体方法，其特征在于：对金属件表面进行除垢前，对金属件表面进行脱脂，去除金属件表面的油污及脏污。
9.如权利要求5所述的制作金属件与树脂的复合体方法，其特征在于：将金属件多次浸于成分不同的碱性溶液中使得纳米孔的尺寸逐步扩大。
10.如权利要求5所述的制作金属件与树脂的复合体方法，其特征在于：所述硫酸的浓度为70％。
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