CN108789989A - 铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺 - Google Patents

铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺，在铜合金基板表面微孔处理，形成若干纳米孔，然后在纳米孔上注入酚醛塑料，使酚醛塑料与铜合金基板充分复合。本发明的有益效果在于：与现有技术相比，工艺简单成本低、结合紧密耐用的特点。

Description

铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，特别涉及一种铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺。
背景技术
纳米成型技术(Nano Molding Technology，NMT)，是金属与塑胶以纳米技术结合的工法，先将金属表面经过纳米化处理后，塑胶直接射出成型在金属表面，让金属与塑胶可以一体成形，不但能够兼顾金属外观质感，也可以简化产品机构件设计，让产品更轻、薄、短、小，且较CNC工法更具成本效益。NMT技术可以把薄金属表面的锈、油脂去除后，透过特殊溶液进行表面处理，金属材料因此会有小孔，再将金属材料放入模具内进行射出成形，使树脂进入小孔中固化，达到强固接合的目的。即用化学或者电化学的手段把金属的表面侵蚀出纳米孔洞，通过选择特殊的刻蚀液，使金属表面出现类似于珊瑚礁状的微纳米多孔结构。然后将已经处理过的金属件放进模具内，进行模***出成型，直接将塑胶成分注射到金属表面并凝固，通过微纳米多孔结构的机械锁合作用，将塑胶与金属表面紧密地结合在一起。最后，由模内取出的注塑件可以进行金属表面所有的修饰加工，金属表面经过这样的微纳米处理，可实现金属与塑胶的平面粘结，省略了金属与塑胶的粘结工艺。
然而，目前的工艺塑胶和金属结合的缝隙比较大，虽然是微米级，但对于一些精密零件而言，也是致命的。
发明内容
本发明是针对背景技术中存在的诸多缺陷，通过如下技术方案解决。
本发明提供一种铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺，首先在铜合金表面微孔处理，形成若干纳米孔，在纳米孔上注入酚醛塑料，工艺包括：
上料，将铜合金基板通过治具压合到模具上面；
投料，将电木粉料饼投放到模具内、再将装有铜合金基板的治具板放到模具中间部位；
模压成型，开启机台，挤压模具和治具，使电木粉料饼充分与铜合金基板结合；
取出治具，挤压成型后，取出治具；
落料，将从模具内取出的治具放到下料压合机上将压铸好的铜合金基板挤出。
其中，在模压成型中，模温为150℃—160℃，模具压合力20MPa-25MPa，模具压合周期为240秒-250秒。
优选的，所述铜合金基板的材质是银铜合金或紫铜。所述电木粉料饼的构成是酚醛树脂，酚醛树脂包括PG8652，PM6430 PM6830CN6850 PG6552 WH6551 PM6545等型号。
在实施上述工艺前，首先在铜合金基板表面微孔处理方法,包含以下处理步骤：
步骤1、用清洗液对铝合金基板表面进行清洗处理；
步骤2、以不锈钢作为阳极，铜合金基板为阴极在碱液中电解处理；
步骤3、在含有硫酸的酸液中预处理；
步骤4、以石墨板作为阴极,铜合金作为阳极，放入含有硫酸、硫酸铜和缓蚀剂的电解液中进行直流电化学腐蚀，使铜合金基板表面腐蚀形成纳米孔。
进一步的，所述步骤A中是清洗，具体是，将铜合金基板表面在质量浓度为45～55g/L的磷酸钠、碳酸钠及焦磷酸钠混合溶液的脱脂剂溶液中浸泡5-8分钟,温度50-60℃。
进一步的，所述步骤B中是电解处理，在NAOH溶液中,通往恒电流,0.5A/cm2,温度30-50℃。
进一步的，所述步骤C预处理方法，将铜合金基板放入所述硫酸溶液中,浓度为50-100g/L,时间1-2分钟，温度20-30℃。
进一步的，所述步骤D,电化学腐蚀处理，所述硫酸浓度为50-100g/L，硫酸铜10-20g/L，缓蚀剂为锡酸钠1-5ml/L的溶液中,通入电流密度为0.3～0.6A/cm2。温度控制30-60℃。
与现有处理方法相比，欲实现铜合金和塑胶完美结合，基本的一步是在铜合金基板上做好纳米孔，再注塑完成结合，本发明的有益效果在于，与现有技术相比，工艺简单成本低、结合紧密耐用的特点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例一的工艺分为两部分，首先在在铜合金基板表面形成若干纳米孔，铜合金基板不限形状，通常先加工成产品的半成品形状，再进行加工。
首先，在铜合金基板表面微孔处理方法，包括如下步骤：
步骤1、用清洗液对铜合金表面进行清洗处理。
将铜合金表面在质量浓度为45～55g/L的磷酸钠、碳酸钠及焦磷酸钠混合溶液的脱脂剂溶液中浸泡5-8分钟，温度50-60℃。混合溶液可以使铜表面形成一层粘稠膜，有利于提高电解效果，使铜合金表面平整，光洁度提升。
步骤2、以不锈钢作为阳极，铜合金为阴极在碱液中电解处理。
所述步骤B中，碱液为一种NAOH(氢氧化钠)溶液，溶液中通过的恒电流为0.5A/cm2，溶液温度30-50℃。可以有效去除铜合金表面的油脂及污物。
步骤3、在含有硫酸的酸液中预处理。
将铜合金放入所述硫酸溶液中，浓度为50-100g/L,时间1-2分钟，温度20-30℃，处理后进一步去除金属工件表面的粘稠膜。
步骤4、以石墨板作为阴极，铜合金作为阳极，放入含有硫酸、硫酸铜和缓蚀剂的电解液中进行直流电化学腐蚀，使铜合金表面腐蚀形成纳米孔。
上述步骤是电化学腐蚀处理，硫酸浓度为50-100g/L,硫酸铜10-20g/L，缓蚀剂为锡酸钠1-5ml/L的溶液中，通入电流密度为0.3～0.6A/cm2，温度控制30-60℃，通过形成纳米孔，可执行下一步的注塑作业，将塑料和金属紧密结合一起。
实施例一：
在步骤1中，用清洗液对铜合金表面进行清洗处理。将铜合金表面在质量浓度为45g/L的磷酸钠、碳酸钠及焦磷酸钠混合溶液的脱脂剂溶液中浸泡8分钟，温度控制在50℃，采用上述浓度的混合溶液，以及长达8分钟的浸泡，可使表面尽快氧化，形成一层粘稠膜。
步骤2中，以不锈钢作为阳极，铜合金为阴极在氢氧化钠溶液中电解处理，溶液中通过的恒电流为0.5A/cm2，溶液温度30℃，步骤1中形成的粘稠膜使电解效果更好，电解过程中，使铜合金中的一些杂质析出到表面，通过碱水去除这些杂质。
步骤3中，在含有硫酸的酸液中预处理，将铜合金放入硫酸溶液中，浓度为50/L,时间2分钟，温度20℃，处理后进一步去除金属工件表面的粘稠膜，可进入纳米孔腐蚀过程。
步骤4中，以石墨板作为阴极，铜合金作为阳极，放入含有硫酸、硫酸铜和缓蚀剂的电解液中进行直流电化学腐蚀，使铜合金表面腐蚀形成纳米孔，其中，硫酸浓度为50/L,硫酸铜10/L，缓蚀剂为锡酸钠1ml/L的溶液中，通入电流密度为0.3/cm2，温度控制30℃，通过形成纳米孔，这种环境下处理过程，可执行下一步的注塑作业，将塑料和金属结合一起。
实施例二：
在步骤1中，用清洗液对铜合金表面进行清洗处理。将铜合金表面在质量浓度为55g/L的磷酸钠、碳酸钠及焦磷酸钠混合溶液的脱脂剂溶液中浸泡5分钟，温度控制在60℃，采用上述浓度的混合溶液，以及长达8分钟的浸泡，可使表面尽快氧化，形成一层粘稠膜。
步骤2中，以不锈钢作为阳极，铜合金为阴极在氢氧化钠溶液中电解处理，溶液中通过的恒电流为0.5A/cm2，溶液温度50℃，步骤1中形成的粘稠膜使电解效果更好，电解过程中，使铜合金中的一些杂质析出到表面，通过碱水去除这些杂质。
步骤3中，在含有硫酸的酸液中预处理，将铜合金放入硫酸溶液中，浓度为100/L,时间1分钟，温度30℃，处理后进一步去除金属工件表面的粘稠膜，可进入纳米孔腐蚀过程。
步骤4中，以石墨板作为阴极，铜合金作为阳极，放入含有硫酸、硫酸铜和缓蚀剂的电解液中进行直流电化学腐蚀，使铜合金基板表面腐蚀形成纳米孔，其中，硫酸浓度为100/L,硫酸铜20/L，缓蚀剂为锡酸钠5ml/L的溶液中，通入电流密度为0.6/cm2，温度控制60℃，通过形成纳米孔，这种环境下处理过程，可执行下一步的注塑作业，将塑料和金属结合一起。
通过上述实施例执行第一个工艺，将表面布满纳米孔的铜合金基板与酚醛塑料进行结合，在纳米孔上注入酚醛塑料，以银铜合金为例，通过如下工艺实现：
上料，将银铜合金基板通过治具压合到模具上面；
投料，将含有酚醛树脂的电木粉料饼投放到模具内，如PG8652、再将装有银铜合金基板的治具板放到模具中间部位；
模压成型，开启机台，挤压模具和治具，控制模温为150℃，压合力20MPa，使电木粉料饼充分与铜合金基板结合，压合周期控制在250秒；
取出治具，挤压成型后，取出治具；
落料，将从模具内取出的治具放到下料压合机上将压铸好的银铜合金基板挤出。
在铜合金基板与酚醛塑料复合阶段，与现有技术中的方法相比，本申请工艺简单，整个工艺过程成本低，复合阶段不通过化学用剂催化，更为环保。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.铜合金与酚醛塑料的一体化成型制备工艺，首先在铜合金表面微孔处理，形成若干纳米孔，其特征在于，在纳米孔上注入酚醛塑料，工艺包括：
上料，将铜合金基板通过治具压合到模具上面；
投料，将电木粉料饼投放到模具内、再将装有铜合金基板的治具板放到模具中间部位；
模压成型，开启机台，挤压模具和治具，使电木粉料饼充分与铜合金基板结合；
取出治具，挤压成型后，取出治具；
落料，将从模具内取出的治具放到下料压合机上将压铸好的铜合金基板挤出。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在模压成型中，模温为150℃—160℃，模具压合力20MPa-25MPa，模具压合周期为240秒-250秒。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述铜合金基板的材质是银铜合金或紫铜。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，电木粉料饼的构成是酚醛树脂。
5.根据权利要求1所述的制备工艺中，首先在铜合金基板表面微孔处理，形成若干纳米孔，形成纳米孔的方法包含以下处理步骤：
步骤1、用清洗液对铜合金基板表面进行清洗处理；
步骤2、以不锈钢作为阳极，铜合金基板为阴极在碱液中电解处理；
步骤3、将铜合金基板放置在含有硫酸的酸液中预处理；
步骤4、以石墨板作为阴极，铜合金作为阳极，放入含有硫酸、硫酸铜和缓蚀剂的电解液中进行直流电化学腐蚀，使铜合金基板表面腐蚀形成纳米孔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，清洗步骤具体为将铜合金基板表面放入在质量浓度为45～55g/L的磷酸钠、碳酸钠及焦磷酸钠混合溶液的脱脂剂溶液中浸泡5-8分钟，溶液温度为50-60℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，碱液为一种NAOH溶液，溶液中通过的恒电流为0.5A/cm2，溶液温度30-50℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，将铜合金基板放入所述硫酸溶液中，溶液浓度为50-100g/L，放置时间是1-2分钟，硫酸溶液的温度是20-30℃。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硫酸溶液的硫酸浓度为50-100g/L，硫酸铜10-20g/L，缓蚀剂为锡酸钠1-5ml/L的，电解时通入电流密度为0.3～0.6A/cm2，溶液温度控制在30-60℃。
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