專利名稱：鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體及其制作方法，尤其涉及一種結(jié)合力較強(qiáng)的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體及該復(fù)合體的制作方法。
背景技術(shù)：
鋁或鋁合金作為3C產(chǎn)品的外殼或零組件，其與其它材料連接的方法有焊接、機(jī)械連接及粘接。其中焊接是鋁或鋁合金最主要的連接方法。但當(dāng)鋁或鋁合金與塑件連接時(shí)， 就需要用到粘接的方法。所述粘接方法，是指利用膠粘劑作為中間的界面材料，將鋁或鋁合金與塑件結(jié)合于一體的方法。所述粘接方法雖然可以實(shí)現(xiàn)鋁或鋁合金與塑件間的連接，但其存在以下缺點(diǎn)粘結(jié)強(qiáng)度不夠高，其結(jié)合力一般僅達(dá)0. 5MPa ；難以自動(dòng)化，受操作者熟練程度影響；工作溫度受膠粘劑性能影響，一般只能在-50-100°C的溫度范圍內(nèi)正常工作；在環(huán)境光、熱、濕氣等因素下，膠粘劑會(huì)產(chǎn)生老化斷裂等現(xiàn)象；大部分膠粘劑有毒，操作過程中會(huì)散發(fā)有刺激性的氣體，危害人體健康。目前，人們通過研究發(fā)現(xiàn)，將鋁或鋁合金經(jīng)過某些特殊的表面蝕孔處理后可直接與注塑塑料相結(jié)合，且二者之間的結(jié)合力較強(qiáng)。該特殊的表面蝕孔處理包括水溶液浸漬， 如將鋁或鋁合金浸漬于水溶性的胺類化合物的稀溶液中，利用水溶液的弱堿性使鋁或鋁合金表面微細(xì)地浸蝕，在浸漬的同時(shí)發(fā)生胺類化合物分子向鋁或鋁合金表面的吸附；以及陽極氧化處理，即使鋁或鋁合金表面形成多孔的氧化鋁膜。然而，經(jīng)上述成孔處理后的鋁或鋁合金僅能與單一種類的樹脂具有較強(qiáng)的結(jié)合力，且需要對(duì)與其相結(jié)合的塑料進(jìn)行特殊的改性處理，因而限制了上述方法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，有必要提供一種適用塑料種類廣、結(jié)合力強(qiáng)的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體。另外，還有必要提供一種上述鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法?！N鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體，其包括一鋁或鋁合金基體及一注塑結(jié)合于鋁或鋁合金基體表面的塑件，該鋁或鋁合金基體的表面形成有一陽極氧化膜，該陽極氧化膜形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-60nm，所述塑件的材質(zhì)為結(jié)晶型熱塑性塑料。一種鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；對(duì)該鋁或鋁合金基體進(jìn)行化學(xué)蝕刻，使該鋁或鋁合金基體表面粗糙；對(duì)上述鋁或鋁合金基體進(jìn)行陽極氧化處理，使該鋁或鋁合金基體表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜；將所述經(jīng)陽極氧化處理后的鋁或鋁合金基體置于一注塑成型模具中，注塑塑件結(jié)合于鋁或鋁合金基體的表面制得所述復(fù)合體，所述塑件的材質(zhì)為結(jié)晶型熱塑性塑料。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體藉由化學(xué)蝕刻及陽極氧化處理，在鋁或鋁合金基體的表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜，使得該鋁或鋁合金基體與眾多的結(jié)晶型熱塑性塑料均有較強(qiáng)的結(jié)合力，拓寬了鋁或鋁合金與塑件結(jié)合的應(yīng)用范圍。


圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的剖視示意圖。圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的鋁或鋁合金基體經(jīng)陽極氧化處理后的掃描電鏡圖。圖3是圖1中鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的結(jié)合面的斷面示意圖。
主要元件符號(hào)說明
復(fù)合體100
鋁或鋁合金基體11
陽極氧化膜13
塑件15
納米孔131
膜埂13具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體100包括一鋁或鋁合金基體11、一形成于鋁或鋁合金基體11表面的陽極氧化膜13、及與陽極氧化膜13 相結(jié)合的若干塑件15。所述陽極氧化膜13為對(duì)鋁或鋁合金基體11進(jìn)行陽極氧化處理而形成的氧化鋁膜。請(qǐng)參閱圖2所示，該陽極氧化膜13形成有若干納米孔131，該若干納米孔131的平均孔徑約為30-60nm。該若干納米孔131可增強(qiáng)若干塑件15與陽極氧化膜13的結(jié)合力。從圖 2可以看到，所述若干納米孔131的分布較均勻，且在陽極氧化膜13表面的部分區(qū)域還形成有若干呈樹枝狀的膜埂133，該若干膜埂133將所述若干納米孔131分隔為不同的區(qū)塊， 使得注塑所述塑件15的塑料沿著該若干膜埂133進(jìn)入該不同的區(qū)塊，并嵌入到若干納米孔 131中。該若干膜埂133且可進(jìn)一步增強(qiáng)若干塑件15與陽極氧化膜13的結(jié)合力。塑件15以模內(nèi)注塑的方式結(jié)合于陽極氧化膜13的表面。注塑塑件15的塑料可為具有高流動(dòng)性的結(jié)晶型熱塑性塑料。本實(shí)施例中分別對(duì)聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)塑料進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，以上述塑料分別注塑所得的塑件15均與鋁或鋁合金基體11具有較強(qiáng)的結(jié)合力?？梢岳斫獾模?在上述塑料中可添加其它輔助劑或添加劑。如，可在聚苯硫醚塑料中添加玻璃纖維，其中該玻璃纖維的質(zhì)量百分含量可為30%。再請(qǐng)參閱圖3，從圖3可以看到本較佳實(shí)施方式的塑件15已嵌入到陽極氧化膜13 的若干納米孔131中，且在塑件15與陽極氧化膜13相結(jié)合的界面看不到縫隙。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的制作上述鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的方法包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體11。對(duì)該鋁或鋁合金基體11進(jìn)行脫脂除油處理，以使該基體11的表面清潔。該脫脂除油處理包括將所述鋁或鋁合金基體11浸漬于含鈉鹽的溶液中的步驟。所述含鈉鹽的溶液中可包含有30-50g/L的碳酸鈉，30-50g/L的磷酸鈉，以及3_5g/L的硅酸鈉。浸漬時(shí)，保持所述含鈉鹽的溫度在50-60°C之間。該浸漬的時(shí)間可為5-15分鐘。脫脂除油處理后對(duì)所述鋁或鋁合金基體11進(jìn)行水洗。對(duì)經(jīng)脫脂除油處理后的鋁或鋁合金基體11進(jìn)行化學(xué)蝕刻處理，以使該基體11的表面粗糙。該化學(xué)蝕刻處理包括將所述鋁或鋁合金基體11浸漬于堿性溶液中的步驟。所述堿性溶液中可包含有20-35g/L的氫氧化鈉，以及20-30g/L的碳酸鈉。蝕刻時(shí)，保持所述堿性溶液的溫度在40-55°C之間。該蝕刻的時(shí)間可為1-2分鐘?；瘜W(xué)蝕刻處理后對(duì)所述鋁或鋁合金基體11進(jìn)行水洗。對(duì)經(jīng)化學(xué)蝕刻處理后的鋁或鋁合金基體11進(jìn)行陽極氧化處理，以在該基體11的表面形成陽極氧化膜13。該陽極氧化處理可在硫酸溶液中通電進(jìn)行，并以該鋁或鋁合金基體11作為陽極，以不銹鋼板或鉛板作為陰極。該硫酸溶液的體積濃度可為100-250ml/ L(98%的硫酸)。陽極處理時(shí)，使通過硫酸溶液的電流密度為0.5-4. 9A/dm2。該陽極處理的時(shí)間可為15-60分鐘。陽極處理后對(duì)所述鋁或鋁合金基體11進(jìn)行水洗并干燥?？梢岳斫獾模鲫枠O氧化處理也可在磷酸或草酸溶液中進(jìn)行。提供一注塑成型模具，并將經(jīng)陽極氧化處理后的鋁或鋁合金基體11置于該模具中，注塑塑件15結(jié)合于陽極氧化膜13，制得所述復(fù)合體100。注塑塑件15的塑料可為具有高流動(dòng)性的結(jié)晶型熱塑性塑料。注塑時(shí)控制模具的溫度在120-140°C之間。對(duì)所述鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體100進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度及剪切強(qiáng)度測試。測試結(jié)果表明，該復(fù)合體100的抗拉強(qiáng)度可達(dá)8MPa，剪切強(qiáng)度可達(dá)15MPa。且對(duì)經(jīng)上述測試后的復(fù)合體100在進(jìn)行溫濕度存儲(chǔ)試驗(yàn)(72小時(shí)，85°C，85%相對(duì)濕度)及冷熱沖擊試驗(yàn)(48小時(shí)，-40-85°C，4小時(shí)/cycle，12cycles)后發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合體100的抗拉強(qiáng)度及剪切強(qiáng)度均無明顯減小。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體100藉由化學(xué)蝕刻處理及陽極氧化處理，在鋁或鋁合金基體11的表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜13， 使得該鋁或鋁合金基體11與眾多的結(jié)晶型熱塑性塑料均有較強(qiáng)的結(jié)合力，拓寬了鋁或鋁合金與塑件結(jié)合的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體，其包括一鋁或鋁合金基體及一注塑結(jié)合于鋁或鋁合金基體表面的塑件，其特征在于該鋁或鋁合金基體的表面形成有一陽極氧化膜，該陽極氧化膜形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-60nm，所述塑件的材質(zhì)為結(jié)晶型熱塑性塑料。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體，其特征在于所述陽極氧化膜表面的部分區(qū)域還形成有若干膜埂，該若干膜埂將所述若干納米孔分隔為不同的區(qū)塊。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體，其特征在于所述結(jié)晶型熱塑性塑料為聚苯硫醚，聚酰胺，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯中的任一種。
4.如權(quán)利要求3所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體，其特征在于所述聚苯硫醚中添加有玻璃纖維，該玻璃纖維的質(zhì)量百分含量為30%。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體，其特征在于所述塑件嵌入于所述陽極氧化膜的若干納米孔中。
6.一種鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；對(duì)該鋁或鋁合金基體進(jìn)行化學(xué)蝕刻，使該鋁或鋁合金基體表面粗糙；對(duì)上述鋁或鋁合金基體進(jìn)行陽極氧化處理，使該鋁或鋁合金基體表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜；將所述經(jīng)陽極氧化處理后的鋁或鋁合金基體置于一注塑成型模具中，注塑塑件結(jié)合于鋁或鋁合金基體的表面制得所述復(fù)合體，所述塑件的材質(zhì)為結(jié)晶型熱塑性塑料。
7.如權(quán)利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述陽極氧化膜表面的部分區(qū)域還形成有若干膜埂，該若干膜埂將所述若干納米孔分隔為不同的區(qū)塊。
8.如權(quán)利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述化學(xué)蝕刻處理包括將所述鋁或鋁合金基體浸漬于溫度在40-55°C之間的堿性溶液中1-2分鐘的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述堿性溶液中包含有20-35g/L的氫氧化鈉、以及20-30g/L的碳酸鈉。
10.如權(quán)利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述陽極氧化處理在體積濃度為100-250ml/L的硫酸溶液中通電進(jìn)行15-60分鐘，通過該硫酸溶液的電流密度為0. 5-4. 9A/dm2。
11.如權(quán)利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述陽極氧化處理在磷酸或草酸溶液中通電進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述制作方法還包括在化學(xué)蝕刻前對(duì)所述鋁或鋁合金基體進(jìn)行脫脂除油的步驟。
13.如權(quán)利要求6所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的制作方法，其特征在于所述結(jié)晶型熱塑性塑料為聚苯硫醚，聚酰胺，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體及其制作方法。該復(fù)合體包括一鋁或鋁合金基體及一注塑結(jié)合于該基體表面的塑件，該基體的表面形成有一陽極氧化膜，該陽極氧化膜形成有若干納米孔，該若干納米孔的平均孔徑為30-60nm，所述塑件的材質(zhì)為結(jié)晶型熱塑性塑料。上述復(fù)合體的制作方法包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；對(duì)該基體進(jìn)行化學(xué)蝕刻以使該基體表面粗糙；對(duì)上述基體進(jìn)行陽極氧化處理，使該基體表面形成具有平均孔徑為30-60nm的陽極氧化膜；將所述經(jīng)陽極氧化處理后的基體置于一注塑成型模具中，注塑塑件結(jié)合于基體的表面制得所述復(fù)合體，所述塑件的材質(zhì)為結(jié)晶型熱塑性塑料。
文檔編號(hào)C08K3/08GK102268183SQ20101019206
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者馮源源, 孫代育, 沈利明, 蔣煥梧, 賴持, 陳文榮, 陳正士, 黃可 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司