制造金屬-塑料-混合部件的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】制造金屬-塑料-混合部件的方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及制造包含金屬和塑料的混合部件的方法、用于混合部件的涂層及其用 途、混合部件W及金屬基材。
[0002] 混合部件(亦結(jié)構(gòu)部件)為兩種材料即金屬和塑料的復(fù)合物。它們可W通過(guò)注塑法 制造。
[0003]混合部件是尤其用于機(jī)動(dòng)車(chē)建造和飛機(jī)建造中W及電子和電氣技術(shù)中在支承部 件、力吸收部件領(lǐng)域中，或用作例如用于裝飾性目的的外殼部件的組件。它們的特征尤其 在于其具有局部增強(qiáng)，該局部增強(qiáng)賦予部件特別的機(jī)械性能和/或提供功能集成可能性。 應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的是與迄今W常規(guī)建造方式使用的部件相比，部件剛性提高W及額外的重量減 少。
[0004]上述應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越多地使用混合部件，W減少質(zhì)量并同時(shí)獲得優(yōu)化的機(jī)械性 能。運(yùn)些混合部件的缺點(diǎn)是金屬和塑料之間缺乏或者不足的粘附。就運(yùn)點(diǎn)而言，迄今已實(shí) 施將塑料在金屬上的機(jī)械錯(cuò)固。
[0005]金屬和塑料之間的粘附可W通過(guò)粘附力增強(qiáng)劑來(lái)改善。由EP-A1808468和EP-A2435246已知混合部件，其中通過(guò)熱烙膠粘劑作為基于共聚酷胺且還含有異氯酸醋基團(tuán)和 環(huán)氧化物基團(tuán)的粘附力增強(qiáng)劑來(lái)接合金屬和塑料。
[0006] 特別是在汽車(chē)領(lǐng)域中已知金屬基材，其包含用于表面處理的轉(zhuǎn)化層。該層例如通 過(guò)表面上的憐酸鹽化或銘酸鹽化而產(chǎn)生。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)的混合部件在金屬和塑料之間如今具有尚不足W滿(mǎn)足例如汽車(chē)領(lǐng)域中 批量生產(chǎn)需求的粘附。不足的粘附例如可W通過(guò)多種塑料和各種金屬之間的不相容性或與 基材表面的改變的化學(xué)和物理性質(zhì)來(lái)看出，其由于由環(huán)境或介質(zhì)影響所致的氧化和腐蝕過(guò) 程而產(chǎn)生。
[000引因此目的在于，提供沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的新方法。因此，可由該方法獲得的混合部 件應(yīng)相比于現(xiàn)有技術(shù)而言具有金屬和塑料之間的改善或提高的粘附。此外，所得的混合部 件應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)動(dòng)車(chē)和飛機(jī)建造W及電子和電氣工程工業(yè)的需求。此外，應(yīng)提供良好的耐氣候 性，特別是腐蝕防護(hù)耐受性?；旌喜考慕饘俸退芰蠎?yīng)當(dāng)材料連接地（Stoffschlilssig)彼 此接合。
[0009] 因此已發(fā)現(xiàn)一開(kāi)始提及類(lèi)型的方法，通過(guò)其可W提供具有金屬和塑料之間改善的 粘附的混合部件。本發(fā)明的方法包含W下步驟： a. 通過(guò)施加至少一轉(zhuǎn)化層預(yù)處理金屬表面， b. 施加至少一個(gè)層粘附力增強(qiáng)劑組合物，和 C.將金屬與塑料接合， 其中該粘附力增強(qiáng)劑組合物包含至少一種基于共聚酷胺的熱烙膠粘劑。
[0010] 在本發(fā)明的方法中，首先全面或部分地預(yù)處理金屬表面。該金屬可W在預(yù)處理之 前清潔或已具有金屬保護(hù)涂層。金屬清潔對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。
[0011] 所述預(yù)處理可W用轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行。該轉(zhuǎn)化劑通常作為水溶液來(lái)使用。作為轉(zhuǎn)化劑， 可W考慮市售的純化劑和用于轉(zhuǎn)化處理的產(chǎn)品，例如憐酸鋒化劑、憐酸鐵化劑W及含有鐵 酸鹽或錯(cuò)酸鹽的含憐酸的溶液。從技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)看，同樣可行的是銘酸鹽化劑，但是它們由于 其危害健康的性質(zhì)是較不優(yōu)選的。
[0012] 優(yōu)選地，轉(zhuǎn)化劑包含面化物。面化物被認(rèn)為是面素氣、氯、漠和艦與更強(qiáng)的正電性 元素的鹽類(lèi)、共價(jià)和絡(luò)合的化合物，其中優(yōu)選為鹽類(lèi)面化物、絡(luò)合面化物或運(yùn)些面化物的混 合物。面素是氨面酸的堿金屬和堿±金屬鹽和錠鹽的鹽類(lèi)物質(zhì)。在絡(luò)合面化物中，面素離 子W單齒陰離子配體的形式出現(xiàn)。
[0013] 此外優(yōu)選的是含氣面化物。特別優(yōu)選的鹽類(lèi)的含氣面化物為氣化物-陰離子或氣 化氨-陰離子，例如二氣化氨。
[0014] 在絡(luò)合面化物中，過(guò)渡元素，優(yōu)選鐵或錯(cuò)優(yōu)選地形成中屯、原子。絡(luò)合面化物例如包 括六氣鐵酸鹽-陰離子、六氣錯(cuò)酸鹽-陰離子或它們的混合物。
[0015] 優(yōu)選W0. 2重量％至10重量％，優(yōu)選0. 5重量％至8重量％的含量包含絡(luò)合面化 物，基于轉(zhuǎn)化劑水溶液的總重量計(jì)。合適的轉(zhuǎn)化劑例如由化nkel，德國(guó)公司W(wǎng)Granodine的 名稱(chēng)銷(xiāo)售。優(yōu)選地W10至300ppm,優(yōu)選20至200ppm和特別優(yōu)選30至100ppm的含量 包含運(yùn)些鹽類(lèi)面化物，各自基于轉(zhuǎn)化劑溶液的總重量計(jì)。
[0016] 包含氣化物和二氣化氨的含氣化物的溶液例如由化nkel公司W(wǎng)GranoToner38 的名稱(chēng)提供。
[0017] 為了制造所述轉(zhuǎn)化層，可W將金屬浸潰到轉(zhuǎn)化劑中。此外，轉(zhuǎn)化劑可W借助噴涂、 刮涂、漉涂、模壓、浸潰、漉社、誘注或?qū)訅簛?lái)施涂。
[001引預(yù)處理之后，可W實(shí)施后純化操作。運(yùn)理解為用酸性溶液的純化沖洗，其中優(yōu)選地 使用上述面化物。
[0019] 此外可W通過(guò)無(wú)晶形娃酸鹽在金屬表面上的火焰熱解沉積來(lái)獲得轉(zhuǎn)化層。引導(dǎo)待 處理的表面通過(guò)氣體火焰的氧化區(qū)域，在該氣體火焰中計(jì)量加入含娃物質(zhì)，即前體。其燃燒 并且殘留物作為無(wú)晶形娃酸鹽W層厚度為約20至40nm的牢固附著層的形式沉積在表面 上。
[0020] 為了處理表面，由工作氣體產(chǎn)生等離子體射束或由燃燒氣體產(chǎn)生火焰射束，用該 射束掃過(guò)表面，其中將至少一種前體材料輸入到工作氣體和/或等離子體射束或燃燒氣體 和/或火焰射束中，并在等離子體射束或火焰射束中反應(yīng)，其中使所述前體中至少之一的 至少一種反應(yīng)產(chǎn)物沉積在表面上和/或至少一個(gè)設(shè)置于表面上的層上。運(yùn)種方法例如描述 在DE-A-102009042103 中。
[0021] 可W在大氣壓下處理表面。此外可W借助分光儀測(cè)量等離子體射束或火焰射束的 光學(xué)排放物，借助其測(cè)定等離子體射束或火焰射束的特性。
[0022] 表面處理可W在表面的活化或涂覆中借助等離子體射束或火焰射束來(lái)產(chǎn)生。
[0023] 特別地，工作氣體和前體的通過(guò)量可W彼此獨(dú)立地控制和/或調(diào)節(jié)。除了等離子 體源與待涂覆的表面的距離之外，可使用另一方式W影響層性能，例如層厚度或折射率。W 該方式，同樣可W實(shí)現(xiàn)梯度層。通過(guò)合適地選擇運(yùn)些工藝參數(shù)和所用的前體，可W例如有針 對(duì)性地改變基材表面的W下性能：耐刮強(qiáng)度、自愈能力、阻檔特性、反射特性、透射特性、折 射率、透明度、光散射、導(dǎo)電性、抗菌特性、摩擦、粘附、親水性、疏水性、疏油性、表面張力、表 面能、抗腐蝕作用、防污作用、自?xún)裟芰?、光催化特性、抗?yīng)力特性、磨損特性、化學(xué)抵抗力、 抗微生物特性、生物相容特性、靜電特性、電致變色活性、光致變色活性、氣致變色活性。
[0024] 等離子體可W在自由噴射等離子體（化eistr址lplasma)源中產(chǎn)生。在該方法中， 在兩個(gè)同屯、電極之間引發(fā)高頻放電，其中通過(guò)導(dǎo)入的氣體流將形成的空屯、陰極等離子體W 等離子體射流的形式從電極裝置中輸出到自由空間中通常若干厘米并朝向待涂覆的表面。 該前體既可W在激發(fā)之前導(dǎo)入工作氣體中（直接等離子體法)，也可W在此之后導(dǎo)入到已經(jīng) 形成的等離子體中或其附近(遠(yuǎn)程等離子體法)。產(chǎn)生等離子體的另一可能性是使用介質(zhì)阻 擋（dielektrischbehindert)放電。在此，在兩個(gè)電極之間引導(dǎo)通過(guò)用作電介質(zhì)的工作氣 體，特別是空氣。在輸入高頻高壓的電極之間進(jìn)行等離子體放電。
[0025] 所述前體優(yōu)選地W氣體狀態(tài)或W氣溶膠的形式導(dǎo)入工作氣體或等離子體流中。同 樣可W使用液體或固體的，尤其粉狀的前體，但是它們優(yōu)選地在導(dǎo)入之前例如通過(guò)蒸發(fā)轉(zhuǎn) 變?yōu)闅鈶B(tài)。也可W將前體首先導(dǎo)入載氣中，由其一起被夾帶并與其一起導(dǎo)入工作氣體或等 離子體流中。
[0026] 沉積層優(yōu)選地包含W下組分的至少一種：娃、銀、金、銅、鐵、儀、鉆、砸、錫、侶、鐵、 鋒、錯(cuò)、粗、銘、儘、鋼、鶴、祕(mì)、錯(cuò)、妮、饑、嫁、銅、儀、觀鎖、領(lǐng)、裡、銅系、碳、氧、氮、硫、棚、憐、 氣、面素和氨。該層特別地含有娃、鐵、錫、侶、鋒、鶴和錯(cuò)的氧化或/和氮化化合物。
[0027] 作為前體，優(yōu)選地使用有機(jī)娃和/或有機(jī)鐵化合物，例如六甲基二硅氧烷、四甲基 硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四異丙醇鐵或四異下醇鐵。
[0028] W該方法例如可W實(shí)現(xiàn)減少對(duì)于氣體和水的滲透性的阻擋層。
[0029] 作為工作氣體，可W使用空氣、蒸汽或其它氣體，例如氧氣、氮?dú)?、稀有氣體、氨氣、 二氧化碳、氣態(tài)控類(lèi)或其混合物。
[0030] 作為用于燃燒的燃料氣體，可W例如使用丙烷，其中供給空氣或氧氣用于燃燒。該 燃料氣體可W與空氣或氧氣預(yù)混。燃料氣體和氧氣或空氣之間的混合比也可W作為參數(shù)根 據(jù)所測(cè)定的特性來(lái)控制和/或調(diào)節(jié)。
[0031