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金属与树脂的复合体的制备方法
申请号	CN201410544865.4	申请日	2014-10-15	公开(公告)号	CN105500823A	公开(公告)日	2016-04-20
申请人	深圳富泰宏精密工业有限公司;			发明人	姜传华; 王杰祥;
摘要	一种金属与树脂的复合体，包括金属件与形成于金属件表面的树脂件，该金属件的表面形成有一喷涂层，该喷涂层的表面具有若干微孔，该树脂件面向该金属件的部分树脂流入至该喷涂层的微孔中而与金属件结合为一体，该喷涂层的材质为无机材料。本发明还提供一种该金属与树脂的复合体的制备方法。
权利要求	1.一种金属与树脂的复合体，包括金属件与形成于金属件表面的树脂件，其特征在于：该金属件的表面形成有一喷涂层，该喷涂层的表面具有若干微孔，该树脂件面向该金属件的部分树脂流入至该喷涂层的微孔中而与金属件结合为一体，该喷涂层的材质为无机材料。 2.如权利要求1所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述金属与树脂的复合体还包括一形成于该金属件表层的连接层，该连接层的厚度为0.1~1μm，该喷涂层形成于该连接层的表面。 3.如权利要求1所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述无机材料为粉末类无机材料或线材类无机材料，该无机材料的材质为金属、金属合金、金属碳化物、金属氧化物、塑料或陶瓷等。 4.如权利要求3所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述粉末类无机材料为硬面自溶合金粉末、陶瓷粉末、碳化系列粉末、软性磨耗系列粉末或金属合金粉末，该粉末类无机材料的直径为5~200μm。 5.如权利要求4所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述硬面自溶合金粉末为镍基自溶性合金粉末或鈷基自溶性合金粉末，所述陶瓷粉末为氧化铝、氧化铬、氧化钛、或氧化锆，所述碳化系列粉末为碳化铬或碳化钨，所述软性磨耗系列粉末为铝、钴、铜、镍或塑料粉末，所述金属合金粉末为锌合金、锌铝合金、铝合金、铜合金、铁合金、钼合金、镍合金、钛合金、或金属陶瓷。 6.如权利要求3所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述线材类无机材料的直径为1.0~5.0mm，该线材类无机材料为锌线材、锌铝线材、铝线材、锡线材、铜线材、不锈钢线材、铝青铜线材或钼线材。 7.如权利要求1所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：该喷涂层的厚度为 1~100μm，粗糙度Ra为2.0~5.0μm。 8.如权利要求1所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述微孔的平均直径为 5~100μm，平均深度为小于100μm。 9.如权利要求1所述的金属与树脂的复合体，其特征在于：所述树脂的材质为聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚苯硫醚，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚醚醚酮，聚碳酸酯，或聚氯乙烯。 10.一种金属与树脂的复合体的制备方法，其包括如下步骤：提供一金属件；将无机材料喷涂该金属件，以在金属件的表面形成一喷涂层，该喷涂层的表面具有若干微孔；将该表面形成有喷涂层的金属件嵌入到一成型模具中；于所述模具中注射熔融的树脂并冷却，树脂侵入喷涂层表面的微孔中与金属件结合。 11.如权利要求10所述的金属与树脂的复合体的制备方法，其特征在于：采用粉末类无机材料对金属件进行等离子喷涂处理，该等离子喷涂处理包括以下步骤：提供一等离子喷涂设备，该等离子喷涂设备包括一喷枪；调节等离子喷涂设备的电压为V220~275，电流为375~600A；向该等离子喷涂设备中通入流速为45~120m/min的工作气体，工作气体在电流的作用下产生温度为1000~12000℃等离子电弧，该工作气体为氮气与氢气、氩气与氢气、或氩气；向该等离子喷涂设备中通入粉末类无机材料，该粉末类无机材料的通入速度为0~150g/min，该粉末类无机材料在该等离子电弧的作用下被加热至熔融状态；调节喷枪与金属件的喷涂距离为50~800mm，以氮气为送料气体，以将熔融状态的粉末类无机材料以430~527m/s的流速喷涂至金属件的表面，该送料气体的压力为1.0~1.5Mpa，流速为 14~18L/min，被喷射出该等离子喷涂设备外部的熔融的粉末类无机材料的喷涂路径的轴线与金属件表面之间的喷涂角度为45~90°。 12.如权利要求10所述的金属与树脂的复合体的制备方法，其特征在于：采用线材类无机材料对金属件进行火焰喷涂处理，该火焰喷涂处理的步骤包括：提供一火焰喷涂枪；使用氧气与可燃气体作为燃烧气体，该可燃气体为乙炔、丙烷或氢气，点燃该燃烧气体以形成一温度为1500~2500℃火焰中心，该燃烧气体中氧气的压力为0.2~0.5MPa，乙炔 3 的压力为0.04~0.1MPa，该燃烧过程中，乙炔的消耗速度为0.5~0.7m/h，氧气的消耗速度 3 为1.6~1.8m/h；线材类无机材料被该火焰喷涂枪的一电动马达输送至火焰中心以将线材类无机材料靠近喷嘴的一端加热至熔融状态，该电动马达输送该线材的牵引力大于10Kg；调节该火焰喷涂枪与金属件的喷涂距离50~800mm，向该火焰喷涂枪中持续通入流速为 14~18L/min的压缩空气，压缩空气将熔融状态的线材类无机材料雾化成细微颗粒，并将其输送至金属件的表面，被喷射出该喷涂枪外部的熔融的线材类无机材料的喷涂路径的轴线与金属件表面之间的喷涂角度为45~90°。 13.如权利要求11所述的金属与树脂的复合体的制备方法，其特征在于：所述等离子喷涂处理中，熔融的粉末类无机材料喷涂喷涂至金属件的表面，并与熔融的金属件相互渗透结合从而形成一厚度为0.1~1μm的连接层，继续将熔融的粉末类无机材料喷涂至金属件的表面，从而于该连接层上形成该喷涂层。 14.如权利要求12所述的金属与树脂的复合体的制备方法，其特征在于：所述火焰喷涂处理中，熔融的线材类无机材料喷涂继续喷涂至金属件的表面，并与熔融的金属件相互渗透结合从而形成一厚度为0.1~1μm的连接层，继续将熔融的线材类无机材料喷涂至金属件的表面，从而于该连接层上形成该喷涂层。
说明书全文	金属与树脂的复合体的制备方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种金属与树脂的复合体的制备方法。背景技术 [0002] 在实际应用中，常常需要将金属和树脂进行连接形成复合体。现有的金属和树脂连接方法之一是采用粘接剂进行粘合，但通过粘接剂粘合无法制得高强度的金属和树脂复合体。 [0003] 另一种连接方法是先通过化学蚀刻方法在金属件表面成孔，然后将金属件放入模具内，注射树脂与金属件结合为一体。该方法虽然可以制得较高强度的金属和树脂复合体，但需要针对不同的金属配制不同的化学蚀刻液，由于所用化学药剂都为强酸强碱，废弃的蚀刻液难以处理，不利于环保。发明内容 [0004] 有鉴于此，有必要提供一种环保的、连接强度高的金属与树脂的复合体的制备方法。 [0005] 一种金属与树脂的复合体，包括金属件与形成于金属件表面的树脂件，该金属件的表面形成有一喷涂层，该喷涂层的表面具有若干微孔，该树脂件面向该金属件的部分树脂流入至该喷涂层的微孔中而与金属件结合为一体，该喷涂层的材质为无机材料。 [0006] 一种金属与树脂的复合体的制备方法，其包括如下步骤：提供一金属件；将金属材料喷涂该金属件，以在金属件的表面形成一喷涂层，该喷涂层的表面具有若干微孔；将该表面形成有喷涂层的金属件嵌入到一成型模具中；于所述模具中注射熔融的树脂并冷却，树脂侵入喷涂层表面的微孔中与金属件结合。 [0007] 相较于现有技术，上述金属与树脂的复合体的制作方法通过将无机材料喷涂金属件的表面，使金属件的表面形成喷涂层，该喷涂层的表面具有若干微孔，注射树脂后熔融的树脂侵入到所述微孔中而与金属件相结合，从而增强了树脂与金属件的结合力。而且，由于该方法不涉及到使用化学药剂，因而较为环保。附图说明 [0008] 图1为本发明较佳实施例金属与树脂的复合体的剖视图。 [0009] 主要元件符号说明金属与树脂的复合体 100 金属件 11 连接层 13 喷涂层 15 树脂件 17 微孔 151 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式 [0010] 请参阅图1，本发明一较佳实施例的金属与树脂的复合体100包括金属件11、形成于该金属件11表层的连接层13、喷涂于该连接层13表面的喷涂层15及形成于该喷涂层15上的树脂件17。 [0011] 所述金属件11的材质可为铝、铝合金、锌合金、镁、镁合金、不锈钢、铜或铜合金等。 [0012] 所述连接层13与喷涂层15通过喷涂处理制得。所述喷涂处理过程中使用的熔融的无机材料被喷涂至金属件11表面时，金属件11的表面受热并部分熔融，部分熔融的无机材料与熔融的金属件11相互渗透结合从而形成厚度为0.1~1μm的连接层13。继续将熔融的无机材料喷涂至连接层13的表面从而形成该喷涂层15。 [0013] 所述喷涂层15的表面形成有若干微孔151。所述微孔151的平均直径小于100μm，具体地，平均直径为5~100μm，平均深度为小于100μm。所述喷涂层15的厚度可为1~100μm，粗糙度Ra可为2.0~5.0μm。 [0014] 所述无机材料可为粉末类无机材料或线材类无机材料。所述无机材料的材质可为金属、金属合金、金属碳化物、金属氧化物、塑料或陶瓷等。 [0015] 所述粉末类无机材料可为硬面自溶合金粉末(Self-Fluxing Powder)、陶瓷粉末(Ceramic Powder)、碳化系列粉末(Carbide Powder)、软性可磨耗系列粉末(Abradable Powder)、金属合金粉末(Alloy Metal Powder)等，优选为陶瓷粉末。该粉末类无机材料的直径可为5~200μm。 [0016] 所述硬面自溶合金粉末可为镍基自溶性合金粉末或鈷基自溶性合金粉末等。 [0017] 所述陶瓷粉末可为氧化铝、氧化铬、氧化钛、或氧化锆等。 [0018] 所述碳化系列粉末可为碳化铬或碳化钨等。 [0019] 所述软性可磨耗系列粉末可为铝、钴、铜、镍或塑料粉末等。 [0020] 所述金属合金粉末可为锌合金、锌铝合金、铝合金、铜合金、铁合金、钼合金、镍合金、钛合金、或金属陶瓷等。所述金属陶瓷可为Cr3C2-NiCr、WC-Co等。 [0021] 所述线材类无机材料的直径可为1.0~5.0mm。所述金属喷涂线材可为锌线材、锌铝合金线材、铝线材、锡线材、铜线材、不锈钢线材、铝青铜线材或钼线材等。 [0022] 所述树脂件17可为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚苯硫醚（PPS），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚醚醚酮（PEEK），聚碳酸酯（PC），或聚氯乙烯（PVC）等。 [0023] 请参阅图1，本发明一较佳实施例的金属与树脂的复合体100的制备方法主要包括如下步骤：提供经成型的金属件11。该金属件11可以通过机械加工、铸造的方式形成。该金属件 11的材质可为铝、铝合金、锌合金、镁、镁合金、不锈钢、铜或铜合金等。 [0024] 对金属件11进行脱脂除油清洗。该脱脂除油清洗主要包括将所述金属件11浸渍于温度为20~30℃的含脱脂剂的水溶液中1~6分钟。脱脂除油清洗后对所述金属件11进行水洗。所述脱脂剂可为市面上出售的金属常用的脱脂剂。该脱脂剂的浓度可为90~150g/L。 [0025] 采用无机材料对金属件11进行喷涂处理以在金属件11的表面形成一喷涂层15。所述无机材料可为粉末类无机材料或线材类无机材料。所述无机材料的材质可为金属、金属合金、金属碳化物、金属氧化物、塑料或陶瓷等。 [0026] 采用粉末类无机材料对金属件11进行等离子喷涂处理的步骤包括：提供一等离子喷涂设备(未图示)，该等离子喷涂设备包括一喷枪(未图示)。调节等离子喷涂设备的电压为V220~275，电流为375~600A。向该等离子喷涂设备中通入流速为45~120m/min的工作气体，工作气体在电流的作用下产生等离子电弧，该等离子电弧的温度可为1000~12000℃。该工作气体可为氮气与氢气、氩气与氢气、或氩气。向该等离子喷涂设备中通入粉末类无机材料，该粉末类无机材料的通入速度为0~150g/min。该粉末类无机材料在该等离子电弧的作用下被加热至熔融状态。调节喷枪与金属件11的喷涂距离为50~800mm。以氮气为送料气体，将熔融状态的粉末类无机材料以430~527m/s的流速喷涂至金属件11的表面。其中，该送料气体的压力为1.0~1.5Mpa，流速为14~18L/min。被喷射出该等离子喷涂设备外部的熔融的粉末类无机材料的喷涂路径的轴线与金属件11表面之间的喷涂角度为45~90°。 [0027] 熔融的粉末类无机材料喷涂至金属件11表面时，金属件11的表面受热并部分熔融，熔融的粉末类无机材料继续喷涂至金属件11的表面，并与熔融的金属件11相互渗透结合从而形成一连接层13。该连接层13的厚度可为0.1~1μm。该熔融的粉末类无机材料继续喷涂至连接层13的表面形成喷涂层15。该喷涂层15的表面形成有若干微孔151。所述微孔151的平均直径小于100μm，具体地，平均直径为5~100μm，平均深度为小于100μm。所述喷涂层15的厚度可为1~100μm，粗糙度Ra可为2.0~5.0μm。 [0028] 可以理解的，所述喷涂处理的时间可根据金属件11的表面积与喷涂层15的厚度来确定。 [0029] 采用线材类无机材料对金属件11进行火焰喷涂处理的步骤包括：提供一火焰喷涂枪(未图示)。使用氧气与可燃气体作为燃烧气体，该可燃气体可为乙炔、丙烷或氢气等。点燃该燃烧气体形成一火焰中心，该火焰中心的温度可为1500~2500℃。该燃烧气体中氧气的压力为0.2~0.5MPa，乙炔的压力为0.04~0.1MPa。该燃烧过程中，乙炔的消耗速度为 3 3 0.5~0.7m/h，氧气的消耗速度为1.6~1.8m/h。线材类无机材料被该火焰喷涂枪的一电动马达(未图示)持续输送至火焰中心以将线材类无机材料靠近该喷涂枪的喷嘴(未图示)的一端加热至熔融状态。该电动马达输送该线材的牵引力大于10Kg。调节该火焰喷涂枪与金属件11的喷涂距离50~800mm，向该火焰喷涂枪中持续通入流速为14~18L/min的压缩空气，压缩空气将熔融状态的线材类无机材料雾化成细微颗粒后，并将其输送至金属件11的表面。被喷射出该喷涂枪外部的熔融的线材类无机材料的喷涂路径的轴线与金属件11表面之间的喷涂角度为45~90°。 [0030] 熔融的线材类无机材料喷涂至金属件11表面时，金属件11的表面受热并部分熔融，熔融的线材类无机材料继续喷涂至金属件11的表面，并与熔融的金属件11相互渗透结合从而形成一连接层13。该连接层13的厚度可为0.1~1μm。继续将熔融的线材类无机材料喷涂于连接层13的表面形成喷涂层15。该喷涂层15的表面形成有若干微孔151。所述微孔151的平均直径小于100μm，具体地，平均直径为5~100μm，平均深度为小于100μm。所述喷涂层15的厚度可为1~100μm，粗糙度Ra可为2.0~5.0μm。 [0031] 可以理解的，所述火焰喷涂处理的时间可根据金属件11的表面积与喷涂层的厚度来确定。 [0032] 将所述表面形成有喷涂层的金属件11嵌入到一成型模具(未图示)中，并加热金属件11至100~500℃。该加热的方式可为电磁感应加热。于所述加热的模具中注射熔融的树脂，树脂侵入喷涂层15表面的微孔151。该树脂冷却后，该树脂件17与该金属件11结合于一体，即获得该金属与树脂的复合体100。所述树脂可为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚苯硫醚（PPS），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚醚醚酮（PEEK），聚碳酸酯（PC），或聚氯乙烯（PVC）等。 [0033] 可以理解的，可根据实际生产的需要来调节树脂件17的厚度。 [0034] 对经上述方法制得的金属与树脂的复合体100进行了抗拉强度及剪切强度测试。测试结果表明，该复合体100的抗拉强度可达2~15MPa，剪切强度可达6~30MPa。且对经上述测试后的复合体在进行冷热冲击试验（48小时，-40~85℃，4小时/cycle，12cycles）后发现，该复合体100的抗拉强度及剪切强度均无明显减小。 [0035] 上述金属与树脂的复合体100的制作方法采用无机材料喷涂金属件11，以在金属件11表面形成具有若干微孔151的喷涂层15，注射树脂后熔融的树脂侵入到喷涂层15的微孔151中而与金属件11相结合，从而增强了树脂件17与金属件11的结合力。而且，由于该方法不涉及到使用化学药剂在金属件11形成微孔151，因而较为环保。

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