一種金屬基體及其表面處理方法和金屬樹脂復(fù)合體及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬基體及其表面處理方法，以及一種金屬樹脂復(fù)合體及其制造 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，將金屬（不銹鋼）和樹脂相結(jié)合的方法主要有兩種：一種是利用膠粘劑，通 過(guò)化學(xué)膠粘劑分別與不銹鋼和樹脂作用，從而將兩者結(jié)合到一起；另一種是通過(guò)化學(xué)或電 化學(xué)的方式，在不銹鋼表面腐蝕出孔洞，再通過(guò)注塑將樹脂與不銹鋼結(jié)合到一起。
[0003] 然而，采用膠粘劑的方法，結(jié)合力較差，不耐酸堿，且膠粘劑有一定的厚度，對(duì)于復(fù) 雜形狀區(qū)域不適用，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)不銹鋼與樹脂的無(wú)縫結(jié)合；采用化學(xué)或電化學(xué)腐蝕的方式， 有的會(huì)造成不銹鋼表面的嚴(yán)重腐蝕，后續(xù)處理難以去除，不利于外觀面的表面裝飾；而有的 腐蝕程度輕，導(dǎo)致其只能對(duì)特定的樹脂有效，從而限制了其使用范圍。
[0004] 因此，如何制備金屬基體，如何對(duì)金屬基體表面進(jìn)行處理，以及對(duì)如何將金屬（不 銹鋼）基體與樹脂相結(jié)合制造金屬（不銹鋼）與樹脂的復(fù)合體的研究越來(lái)越受到重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了提供一種金屬基體及其表面處理方法，以及提供了一種結(jié)合 力優(yōu)良的、且制造方法簡(jiǎn)單易行、成本低的金屬樹脂復(fù)合體的制造方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬基體，其中，所述金屬基體為不銹鋼 基體，所述不銹鋼基體表面含有氧元素，所述不銹鋼基體的表層氧元素的質(zhì)量百分含量為 1-10重量％。
[0007] 本發(fā)明提供了一種金屬基體的表面處理方法，該方法包括以下步驟：
[0008] (1)采用硫酸溶液對(duì)金屬基體進(jìn)行預(yù)處理，形成表面具有不規(guī)則腐蝕孔洞的金屬 基體；
[0009] (2)將經(jīng)預(yù)處理后的金屬基體放入堿性溶液中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕或者放入酸性溶液 中進(jìn)行化學(xué)浸泡；
[0010] 其中，所述酸性溶液為兩種或兩種以上的酸組成的混合酸液。
[0011] 本發(fā)明還提供了 一種由上述方法制備的金屬基體。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種金屬樹脂復(fù)合體，該金屬樹脂復(fù)合體包括金屬基體和與該金 屬基體表面結(jié)合的樹脂層，其中，所述金屬基體為本發(fā)明所述的金屬基體。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種金屬樹脂復(fù)合體的制造方法，其中，該方法包括將金屬基體 放入模具中，用熱塑性樹脂組合物進(jìn)行注塑，形成一體化的金屬樹脂復(fù)合體。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明提供的所述金屬基體的表面處理方法，通過(guò)采用硫酸溶液對(duì)金屬基體 進(jìn)行預(yù)處理，可以在金屬基體表面形成不規(guī)則的腐蝕孔洞，孔洞深度較淺，容易通過(guò)機(jī)械打 磨拋光的方法去除，有利于外觀面的裝飾，然后再將經(jīng)預(yù)處理后的金屬基體放入堿性溶液 中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕或者放入酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)浸泡，可以在經(jīng)預(yù)處理后的金屬基體表面 上形成含氧基團(tuán)，從而提高兩者的結(jié)合力，因此，將上述方法制備的金屬基體放入模具中， 用熱塑性樹脂組合物進(jìn)行注塑，可以得到結(jié)合力優(yōu)異的金屬樹脂復(fù)合體。
[0015] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是根據(jù)本發(fā)明處理的金屬基體，形成表面具有不規(guī)則腐蝕孔洞的金屬基體的 金相顯微鏡的照片；
[0018] 圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的一體化的金屬樹脂復(fù)合體的截面的金相顯微鏡的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明提供了一種金屬基體，其中，所述金屬基體為不銹鋼基體，所述不銹鋼基體 表面含有氧元素，根據(jù)本發(fā)明，采用購(gòu)自日本電子株式會(huì)社的型號(hào)為JSM-7600F的場(chǎng)發(fā)射 掃描電鏡及附件能譜儀對(duì)本發(fā)明制造的不銹鋼與樹脂的復(fù)合體的表面進(jìn)行能譜分析，測(cè)試 各主要的成分如Fe、Si、Ni、0的含量，其中，測(cè)得所述金屬基體的表層氧元素的質(zhì)量百分含 量明顯增加,可以為1-10重量％。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述不銹鋼基體的表面上含有腐蝕孔洞，所述腐蝕孔洞的寬度可以 為100-50000nm，深度可以為100-50000nm;在本發(fā)明中，所述腐蝕孔洞的大小不一，形狀復(fù) 雜，尺寸分布范圍廣；在本發(fā)明中，在金屬基體（不銹鋼基體）上的孔洞的寬度是指在金屬 基體表面上形成的槽的寬度，同理，在金屬基體上的孔洞的深度是指在金屬基體表面上形 成的槽的深度；以及在本發(fā)明中，在金屬基體上的腐蝕孔洞的寬度以及深度分別指的是在 金屬基體上的腐蝕孔洞的寬度和深度的范圍，即，所謂的寬度指的是最小的寬度與最大的 寬度之間的范圍，所謂的深度指的是最小的深度與最大得深度之間的范圍。
[0022] 本發(fā)明提供了一種金屬基體的表面處理方法，該方法包括以下步驟：
[0023] (1)采用硫酸溶液對(duì)金屬基體進(jìn)行預(yù)處理，形成表面具有不規(guī)則腐蝕孔洞的金屬 基體；
[0024] (2)將經(jīng)預(yù)處理后的金屬基體放入堿性溶液中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕或者放入酸性溶液 中進(jìn)行化學(xué)浸泡；
[0025] 其中，所述酸性溶液為兩種或兩種以上的酸組成的混合酸液。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述金屬基體可以為不銹鋼基體。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，對(duì)金屬基體進(jìn)行預(yù)處理的條件包括：溫度可以為 20-90°C，時(shí)間可以為20-180min ;優(yōu)選地，在步驟（1)中，所述預(yù)處理的條件包括：溫度為 30-80°C，時(shí)間為 30-120min。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，所述硫酸的濃度可以為5-50重量％ ;優(yōu)選地，所述硫 酸的濃度為10-45重量％。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，所述堿性溶液的濃度可以為1-40重量％，優(yōu)選地，所 述堿性溶液的濃度為5-30重量％。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，所述堿性溶液可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸鈉和 檸檬酸鈉中的一種或多種的溶液；在本發(fā)明中，所述氫氧化鈉、所述氫氧化鉀、所述磷酸鈉 和所述檸檬酸鈉的具體濃度沒(méi)有限定，只要滿足由所述氫氧化鈉、所述氫氧化鉀、所述磷酸 鈉和所述檸檬酸鈉中的一種或多種組成的堿性溶液的濃度為1-40重量％，優(yōu)選為5-30重 量％即可。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，用所述堿性溶液對(duì)預(yù)處理后得到的金屬基體進(jìn)行電 化學(xué)腐蝕過(guò)程中，陰極沒(méi)有具體限定，可以為本領(lǐng)域中常規(guī)使用的材料作為陰極，在本發(fā)明 中，陰極可以優(yōu)選為碳板，以預(yù)處理后得到的金屬基體作為陽(yáng)極。用所述堿性溶液對(duì)預(yù)處理 后得到的金屬基體進(jìn)行電化學(xué)腐蝕的條件包括：施加的電壓可以為1-10V，處理時(shí)間可以 為 0·5_30min。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，所述酸性溶液的濃度可以為1-40重量％，優(yōu)選地，所 述酸性溶液的濃度為5-30重量％。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，所述酸性溶液可以為磷酸、硫酸、硝酸和檸檬酸中的 兩種或兩種以上的溶液；在本發(fā)明中，所述磷酸、所述硫酸、所述硝酸和所述檸檬酸各自的 具體濃度沒(méi)有限定，只要滿足由所述磷酸、所述硫酸、所述硝酸和所述檸檬酸中的兩種或兩 種以上組成的酸性溶液的濃度為1-40重量％，優(yōu)選為5-30重量％即可。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，用所述酸性溶液對(duì)預(yù)處理后得到的金屬基體進(jìn)行化 學(xué)浸泡的條件可以包括：溫度為20-90°C，浸泡時(shí)間為3-180min。
[0035] 本發(fā)明還提供了 一種由上述方法制備的金屬基體。
[0036] 本發(fā)明還提供了一種金屬基體復(fù)合體，該金屬樹脂復(fù)合體包括金屬基體和與該金 屬基體表面結(jié)合的樹脂層，其中，所述金屬基體為本發(fā)明所述的金屬基體。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，其中，所述金屬基體的表面上含有腐蝕孔洞，形成所述樹脂層的樹脂 組合物填充于所述腐蝕孔洞中。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明，形成所述樹脂層的樹脂組合物為熱塑性樹脂組合物，所述熱塑性樹 脂組合物可以含有50-95重量％的熱塑性樹脂和5-50重量％的纖維材料；
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，所述熱塑性樹脂可以為聚苯硫醚樹脂（PPS)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 樹脂、聚酰胺和聚碳酸酯中的一種或多種；所述纖維材料為陶瓷纖維、玻璃纖維、硅酸鋁纖 維和聚酯纖維中的一種或多種。
[0040] 本發(fā)明還提供了一種金屬樹脂復(fù)合體的制造方法，該方法包括將上述方法制備的 金屬基體放入模具中，用熱塑性樹脂組合物進(jìn)行注塑，形成一體化的金屬樹脂復(fù)合體。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明，所述注塑成型沒(méi)有具體限定，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知 的技術(shù)進(jìn)行注塑即可；優(yōu)選情況下，注塑參數(shù)為：注塑溫度為300-320°C，注塑壓力為 2000-2200bar，保壓壓力為 1600-1800bar，保壓時(shí)間為 1.5-2s。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，所述熱塑性樹脂組合物的用量沒(méi)有具體限定，可以根據(jù)模具的大小 以及金屬基體的大小，只要能夠?qū)⒔饘倩w與熱塑性樹脂組合物形成一體化金屬樹脂復(fù)合 體即可。優(yōu)選情況下，所述熱塑性樹脂組合物的用量與所述金屬基體的用量的體積比可以 為 1 :1。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明