[發明專利]一種用于納米注塑成型的復合材料的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711256567.5
• 申請日: 2017-12-03
• 公開（公告）號: CN108000795B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 白林森;梁蓮芝
• 申請（專利權）人: 無錫市恒利弘實業有限公司
• 主分類號: B29C45/14
• 分類號: B29C45/14;B29C45/76;C25F3/02;C25F7/00
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本發明提供一種用于納米注塑成型的復合材料的制備方法，依次包括如下步驟：機械預處理?兩步預腐蝕?一次直流通電腐蝕?二次雙脈沖通電腐蝕?后處理?干燥?納米注塑，且通電過程中伴超聲輔助腐蝕，復合材料的基材為鋁合金、鈦合金、鎂合金或不銹鋼中的一種，該用于納米注塑成型的復合材料的制備方法可應用于移動通信終端殼體的制備。

技術領域

本發明涉及金屬表面處理領域，尤其是涉及一種以不銹鋼、鈦合金、鋁合金為基材用于納米注塑成型的復合材料的制備方法和應用。

背景技術

日本大成塑料（Taiseiplas）株式會社于2002年發明了納米成型技術（NMT），該技術是將金屬與塑料一體化的納米成型技術，可將金屬與樹脂一體化成型，廣泛用于薄輕、便攜的移動電子產品的外殼上，如電腦終端、移動手機。

現在技術中，NMT的處理工序包括如下所示的流程：將需要結合的金屬進行堿液處理、酸處理、弱酸處理、再用水清洗干凈后進行干燥、注塑。經處理后就會在金屬表面形成無數的孔徑約為20nm的微孔，也就是說，可以認為是在經過處理后的金屬表面上形成了很多微小的凹凸結構，注射的樹脂進入這些凹凸結構中，產生錨定效果，換句話說：金屬基材先通過堿洗除去表面的油脂等雜質，通過酸洗除去表面的金屬氧化物并刻蝕出納米級孔洞；再通過T處理刻蝕出尺寸更小的納米級孔洞；水洗干燥后的金屬被夾持在模具內，和塑料注塑達到一體化結構，通過上述記載得出，NMT的關鍵技術在于對于基材的處理和納米注射成型的操作，而通過酸洗除去表面的金屬氧化物并刻蝕出納米或微米級孔洞往往會出現大面積過腐蝕，不但無法形成有效的孔道，反而會發生平面溶解腐蝕，嚴重損失基材金屬，此外，酸腐蝕形成的孔道主要集中在納米級，由于孔道太小，不利于樹脂的流動注入，且容易形成空氣阻擋，不利于樹脂與基材的接觸，因此目前金屬基材的納米注塑面臨如下問題：（1）基材腐蝕孔小，且孔道深度淺，孔道之間不能有效貫通；（2）由于孔道形成較差，不利于樹脂的附著，而導致樹脂與基材的結合力較弱，樹脂與基材之間的結合力差異性較大，結合均勻性較差。

發明內容

基于上述問題，本發明提供一種用于納米注塑成型的復合材料的制備方法和應用，制備納米注塑成型復合材料的步驟如下：機械預處理-兩步預腐蝕-一次直流通電腐蝕-二次雙脈沖通電腐蝕-后處理-干燥-納米注塑，且通電過程中伴超聲輔助腐蝕，復合材料的基材為鈦合金、鎂合金或不銹鋼中的一種。

其中機械預處理的過程為使用磨光、拋光、滾光、噴砂或拋丸中的一種處理除去復合材料基材表面納米級的天然氧化層。

其中兩步預腐蝕為先酸處理，后堿腐蝕，酸處理溶液由5~7wt.%H₃P0₄和去離子水組成，腐蝕溫度50~60^oC，處理時間3~5min，然后再洗滌吹干，堿腐蝕溶液由5~15wt.%NaOH和去離子水組成，腐蝕溫度50~60^oC，處理時間5~10min，然后洗滌吹干。

一次直流通電腐蝕過程是將經過預腐蝕的金屬作為陽極，石墨作為陰極，同時浸泡于混合腐蝕液，接直流電源，該混合腐蝕液由1~3wt.%鹽酸、0.5~1wt.%硫酸和0.05~0.3wt.%緩蝕劑溶液組成，直流通電腐蝕過程中輔助有超聲處理，超聲頻率范圍40~100KHz，溫度30~40^oC，時間5~10min，電流密度50-200mA/cm²，然后純水洗滌，冷風干燥，其中緩蝕劑選自巰基苯并噻唑、苯并三唑或甲基苯并三唑中的一種。

二次雙脈沖通電腐蝕的過程為：將經過直流通電的金屬作為陽極，石墨作為陰極，同時浸泡于二次混合腐蝕液，接正負脈沖電源，二次混合腐蝕液由0.1~2wt.%硝酸、0.5~1wt.%硫酸和去離水組成，溫度50~60^oC，時間5~7min，雙脈沖電流的正向占空比為50％～70％、負向占空比為5％～10％、頻率為25Hz～35Hz、正向脈沖數為5～9、負向脈沖數為2，然后純水洗滌，冷風干燥，獲得納米內壁腐蝕孔，此外，腐蝕過程中，可選擇的使用交流通電。