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】
[0001] 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。
【背景技術(shù)】
[0002] 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， 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。
[0003] 所述粘接方法雖然可以實現(xiàn)鋁或鋁合金與塑件間的連接，但其存在以下缺點：粘 結(jié)強(qiáng)度不夠高，其結(jié)合力一般僅達(dá)〇. 5MPa;難以自動化，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-KKTC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，操作過程中會散發(fā)有刺激性的 氣體，危害人體健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，有必要提供一種結(jié)合力強(qiáng)、且可克服上述缺陷的鋁或鋁合金與塑料的復(fù) 合體。
[0005] 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。
[0006] -種錯或錯合金與塑料的復(fù)合體，其包括錯或錯合金基體、形成于錯或錯合金基 體表面的氧化膜、及注塑結(jié)合于氧化膜表面的塑件，該氧化膜上形成有若干納米孔，該鋁或 鋁合金基體的表面形成有若干腐蝕孔，該氧化膜中的部分納米孔貫穿該氧化膜并與鋁或鋁 合金基體中的部分腐蝕孔貫通；該氧化膜及腐蝕孔采用電化學(xué)處理的方式形成。
[0007] -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： 提供鋁或鋁合金的基材； 對上述鋁或鋁合金的基材進(jìn)行電化學(xué)處理，使該基材最外表面形成含若干納米孔的氧 化膜也使基材朝內(nèi)部腐蝕形成若干腐蝕孔，該氧化膜中的部分納米孔貫穿該氧化膜并與部 分腐蝕孔貫通； 將所述經(jīng)電化學(xué)處理后的鋁或鋁合金的基材置于一注塑成型模具中，注塑塑件結(jié)合于 所述氧化膜的表面制得所述復(fù)合體。
[0008] 本發(fā)明所述的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體藉由電化學(xué)處理，使得鋁或鋁合金基體 表面形成腐蝕孔，并與氧化膜中的納米孔部分貫通，注塑塑件時可使部分塑料嵌入到氧化 膜的納米孔中，并進(jìn)一步嵌入到鋁或鋁合金基體表面與納米孔連通的腐蝕孔中，因此該塑 件可與氧化膜及鋁或鋁合金基體之間產(chǎn)生雙重的鎖扣效應(yīng)，相較于單一的與氧化膜的鎖扣 效應(yīng)或單一的與基材表面孔洞的鎖扣效應(yīng)，本案塑件與鋁或鋁合金基體之間的結(jié)合力進(jìn)一 步增強(qiáng)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明較佳實施方式的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體的剖視示意圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明較佳實施方式的負(fù)載有氧化膜的鋁或鋁合金基體的剖視掃描電鏡 圖。
[0011]圖3是本發(fā)明較佳實施方式的負(fù)載有氧化膜的鋁或鋁合金基體的剖視示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明較佳實施方式的負(fù)載有氧化膜的鋁或鋁合金基體的掃描電鏡圖。
[0013] 圖5是本發(fā)明較佳實施方式注塑塑件結(jié)合于鋁或鋁合金基體的氧化膜的示意圖。
[0014] 主要元件符號說明__ 1 nn 鋁i鋁合金基體氧化膜TTT^ 腐蝕孑L_m_ 塑件 15 納米孑L_j_31_ 注塑成型模具 i 下模_21_ 第二模穴_211_ 上模_23_ 澆口_231_ 第一模穴 |233 - 如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0015] 請參閱圖1，本發(fā)明一較佳實施方式的鋁或鋁合金與塑料的復(fù)合體100包括鋁或 鋁合金基體11、形成于鋁或鋁合金基體11表面的氧化膜13、及形成于氧化膜13表面的至 少一塑件15。
[0016] 請參閱圖2所示的負(fù)載有所述氧化膜13的鋁或鋁合金基體11的剖視掃描電鏡圖 (注：位于圖2中間且厚度較薄的層為氧化膜13,氧化膜13上方的物質(zhì)為測試時固定測試 物品的樹脂，氧化膜13下方的為鋁或鋁合金基體11)。如圖2所示，該氧化膜13的厚度較 薄。本案中該氧化膜13的厚度小于lMm，優(yōu)選為500nm左右。
[0017] 請參閱圖3,該氧化膜13上形成有若干納米孔131 (本案中的納米孔是指孔徑為 納米級別的孔)，該鋁或鋁合金基體11的表面形成有若干腐蝕孔111。該氧化膜13中的部 分納米孔131貫穿該氧化膜13并與鋁或鋁合金基體11中的部分腐蝕孔111完全或局部貫 通。
[0018] 如圖3所示，該氧化膜13中還存在部分納米孔131并未與鋁或鋁合金基體11中 的腐蝕孔111貫通，且該鋁或鋁合金基體11中的腐蝕孔111也有少量并未與氧化膜13中 的納米孔131貫通。即，鋁或鋁合金基體11中的腐蝕孔111與氧化膜13中的納米孔131 部分貫通。該連通的部分腐蝕孔111與氧化膜13的部分納米孔131可以完全貫通，也可局 部貫通。
[0019] 請進(jìn)一步參閱圖4,該若干納米孔131的平均孔徑為10~80nm。所述若干納米孔 131在氧化膜13表面的分布較均勻。貫通的納米孔131與腐蝕孔111可使得注塑所述塑 件15的部分塑料嵌入到該氧化膜13及鋁或鋁合金基體11中，從而增強(qiáng)塑件15與鋁或鋁 合金基體11的結(jié)合力。
[0020] 所述鋁或鋁合金基體11表面形成的所述氧化膜13及其納米孔、腐蝕孔結(jié)構(gòu)，是 通過對鋁或鋁合金的基材進(jìn)行特別的、不同于一般陽極氧化的電化學(xué)處理形成。所述特別 的電化學(xué)處理過程形成了多孔的氧化膜13,也使鋁或鋁合金的基材朝內(nèi)部腐蝕形成腐蝕孔 111〇
[0021] 一般的電化學(xué)陽極氧化處理通常僅能在鋁或鋁合金的基材的外表面形成多孔的 陽極氧化膜(厚度為幾個微米至幾百個微米)，無法同時獲得腐蝕孔。
[0022] 該塑件15以模內(nèi)注塑的方式結(jié)合于鋁或鋁合金基體11表面的氧化膜13上。注 塑塑件15的塑料可為聚苯硫醚（PPS)、聚酰胺（PA)、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、聚對苯 二甲酸乙二醇酯（PET)、熱塑性聚氨酯彈性體/熱塑性聚酯彈性體（TPU/TPEE)、聚碳酸酯 (PCT)等。所述塑料（TPU/TPEE除外）中還可添加玻璃纖維，其中PPS、PBT、PET、PCT中優(yōu)選 添加玻璃纖維的質(zhì)量百分含量為30% ;PA中優(yōu)選添加玻璃纖維的質(zhì)量百分含量為50%。
[0023] 本發(fā)明一較佳實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： 提供一鋁或鋁合金的基材。
[0024] 對該基材進(jìn)行脫脂除油處理，以使該基材的表面清潔。該脫脂除油處理包括將所 述基材浸漬于含鈉鹽的水溶液中的步驟。所述含鈉鹽的水溶液可包含有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，保持所述含鈉鹽的水溶液的 溫度在50~60°C之間。該浸漬的時間可為5~15分鐘。脫脂除油處理后對所述基材進(jìn)行 水洗。
[0025] 對經(jīng)脫脂除油處理后的基材進(jìn)行堿咬處理，以去除鋁或鋁合金的基材表面的氧化 皮并宏觀粗化，從而提升后續(xù)電化學(xué)處理的成孔效果。該堿咬處理包括將所述基材浸漬于 堿性水溶液中的步驟。所述堿性水溶液中包含有30%~60%的氫氧化鈉。所述堿咬處理在 室溫下（即：不對堿性水溶液加熱）進(jìn)行約1~3分鐘。堿咬處理后對所述基材進(jìn)行水洗。
[0026] 對經(jīng)堿咬處理后的鋁或鋁合金的基材進(jìn)行電化學(xué)處理，即通過電化學(xué)處理使該基 材最外表面形成多孔的氧化膜13也使基材朝內(nèi)部腐蝕成孔，且基材內(nèi)部的孔（即鋁或鋁合 金基體11表面產(chǎn)生的腐蝕孔111)可與氧化膜13中的納米孔131部分貫通。該氧化膜13 的厚度小于lMm。該若干納米孔131的平均孔徑為10~80nm。
[0027] 該電化學(xué)處理在酸性水溶液中通電進(jìn)行，并以該鋁或鋁合金的基材作為陽極，以 不銹鋼板或鉛板作為陰極。該酸性水溶液中含有體積濃度為100~250ml/L的磷酸，體積濃 度為20~60ml/L的硫酸，體積濃度為1~10ml/L的草酸，以及體積濃度為0. 5~2. 5ml/ L的檸檬酸。電化學(xué)處理時，所述酸性水溶液的溫度為10~30°C，使通過所述酸性水溶液 的電流密度為0. 5~4A/dm2。該電化學(xué)處理的時間為3~15分鐘。
[0028] 電化學(xué)處理后對所述負(fù)載有氧化膜13的鋁或鋁合金基體11進(jìn)行水洗并干燥。
[0029] 在該電化學(xué)處理過程中，作為陽極的鋁或鋁合金的基材表面發(fā)生的主反應(yīng)存 在兩種：氧化膜的形成及鋁金屬的溶解。氧