[發明專利]金屬塑膠復合體、制備方法及裝置

有效

• 申請號: 202011089454.2
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112318814B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 莫志源;張益良;郭曉軍
• 申請（專利權）人: 深圳市鑫鴻達清洗技術有限公司
• 主分類號: B29C45/14
• 分類號: B29C45/14
• 代理公司: 深圳市中興達專利代理有限公司 44637
• 代理人: 林麗明

本發明涉及金屬塑膠復合體、制備方法及裝置，包括：通過化學蝕刻和/或電化學蝕刻方法在金屬表面形成微米級孔洞；在金屬表面化學吸附含活性基團的有機化合物；將金屬置于模具中進行注射成型使金屬與塑膠接合成為復合體。所述微米級孔洞內部有微米級的分枝狀縫隙和/或次生孔洞。本發明的有益效果是：本發明的微孔結構使塑膠與金屬表面形成類似植物根系與大地之間的牢固抓緊結構，同時所述含活性基團的有機化合物可以在塑膠與金屬表面之間建立化學鍵連接，因而獲得的金屬塑膠復合體具有顯著提升的結合力和密合性。

技術領域

本發明涉及電氣電子、機械和汽車等領域結構部件的金屬塑膠復合體的制備方法，以及由該制備方法獲得的金屬塑膠復合體和裝置。

背景技術

將物理性質和化學性質不同的異質材料制成復合體，既可保留每種材料各自的性能特點，又能通過復合效應獲得一些新的性能，并且可以通過對復合材料結構、組成和加工工藝的設計，開發出具有特定性能的復合材料，從而滿足不同應用場景。

金屬具有強度高、尺寸穩定、質感優異等優點，而塑膠具有質輕、絕緣、抗沖擊、耐化學侵蝕、電磁屏蔽小、易制成各種形狀等優點，將金屬與塑膠制成復合體材料，既可以減輕產品重量、降低成本、減少電磁屏蔽，又可以保留金屬的部分高強度性能和優異外觀質感等，因而廣泛應用于電子電器、機械、汽車、日用五金等領域。

在傳統工藝中，可通過使用鉚接結構或粘接劑將金屬和塑膠接合，使用鉚接結構難以制造輕薄化的產品，而粘接劑則面臨粘接強度有限和粘接劑易老化、耐久性差的問題。專利文獻1(中國專利公開號1492804A)中，日本大成普拉斯株式會社首次公開一種后來被稱為“納米注塑成型技術”(Nano?Molding?Technology)的金屬樹脂復合方法，這種方法先使用肼或水溶性胺系化合物將鋁合金表面腐蝕形成某種納米級微孔，并有部分肼或水溶性胺系化合物吸附于納米級微孔內，然后在注射成型時塑膠與吸附的肼或水溶性胺系化合物接觸并發生放熱反應，延緩塑膠的快速冷卻固化而使其容易進入納米級微孔中，從而使塑膠與鋁合金表面緊密結合。金屬與塑膠的這類新型接合方法有利于簡化制造工藝，提高生產效率，制造更輕薄、更可靠和更低成本的產品。

在制造金屬塑膠復合體時，人們特別關注接合強度、接合面密合性和接合效果的耐久性等關鍵問題。例如，在使用金屬塑膠復合體作為手機、平板電腦的框體時，人們期望金屬塑膠復合體結合足夠牢固，在生產過程中能經受后續切削、沖孔、鉆孔等多道物理加工和高溫化學拋光、陽極氧化等多種化學處理，制品能通過抗跌落測試，金屬和塑膠的接合面具有高的氣密性和水密性，并保持耐久性，從而使產品具有優異的防水防塵效果。但是，納米注塑成型技術所依靠的金屬表面凹凸結構為納米級，且深度淺，對塑膠的錨定能力有限，金屬塑膠復合體制品抗拉伸和抗形變性能較差，金屬與塑膠之間容易松脫，難以滿足高可靠、高氣密性和高水密性的要求，并且僅適用于PBT、PPS和PA等少數具有較好流動性和金屬親合力的塑膠。此外，表面納米化的金屬必須在短時間內與塑膠完成注射成型，否則金屬表面的納米孔洞容易發生自封閉，使金屬和塑膠的接合強度下降。由于這些問題，納米注塑技術的應用范圍受限。

為了提高金屬與塑膠的結合力，可以考慮在金屬表面制備微米級孔洞的方法。例如專利文獻2(中國專利公開號103895161A)公開的方法中，通過電化學腐蝕方法在不銹鋼表面制備1～100μm的孔洞；再如專利文件3(中國專利公開號108274685A)公開的方法中，通過化學腐蝕方法在不銹鋼表面制備孔徑和孔深均為為10～500μm的孔洞。然而根據專利文獻2～3公開的附圖(金相顯微鏡照片或掃描電鏡照片)，這些微孔內部相對較光滑，因而所獲得的金屬塑膠復合體的抗拉強度或剪切斷裂強度并不理想。