[发明专利]一种钛或钛合金与树脂的复合体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛或钛合金与树脂的复合体及其制备方法，具体地，涉及一种钛或钛合金与树脂之间结合力较强的复合体及该复合体的制备方法。

背景技术

将金属和树脂一体化的技术，是汽车、家庭电气化制品、产业设备等部件制造业等广阔产业领域所要求的。

目前，将钛或钛合金和树脂相结合的方法主要有三种，一种是利用胶粘剂，通过化学胶粘剂分别与钛或钛合金和已成型树脂作用，从而将两者结合到一起；另一种是在钛或钛合金表面进行化学蚀刻，产生超微型凹凸面，再进行注塑结合；第三种是通过阳极氧化的方式或是电化学阴极处理，在钛或钛合金表面产生纳米级的孔洞，通过此孔洞与塑料注塑结合。

其中，采用胶粘剂的方法，结合力较差，不耐酸碱，且胶粘剂有一定的厚度，影响最终产品的尺寸；采用化学蚀刻的方式，为保证结合力，需要用浓酸加热或是采用含氟的腐蚀液，浓酸加热的方式耗时长、能耗高，且酸液蒸发污染环境；采用含氟的腐蚀液，由于氟的毒性大，对生产环境要求高，属于高污染高危物质；采用阳极氧化或电化学阴极处理的方式，所得纳米孔洞小，且氧化膜很薄，造成纳米孔洞深度不够，所得注塑产品结合力低，实用性不高。且后两种方法会对无需注塑的区域尤其是外观面造成影响，所以必须在处理前进行遮蔽保护，或者是在注塑完成后进行数控机床（CNC）等机械加工。而钛及钛合金由于弹性模量低、切削力大和导热性差的缘故，可切削性能很差，很容易损伤刀具。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种钛或钛合金与树脂结合力强、环境友好、制备工艺简单的钛或钛合金与树脂的复合体及其制备方法。

本发明的发明人在研究中发现，在钛或钛合金基体上镀一层铝膜层，并通过阳极氧化在铝膜层的表面形成阳极氧化膜，通过阳极氧化膜或通过铝膜层和阳极氧化膜结合钛或钛合金基体与树脂层，可以提高钛或钛合金基体与树脂层之间的结合力；制备中无需使用浓酸或含氟的腐蚀液，环境友好；无需前期的遮蔽保护和后期的机械加工处理，制备工艺简单。

因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种钛或钛合金与树脂的复合体，所述复合体包括钛或钛合金基体、铝膜层、阳极氧化膜和树脂层，其中，所述铝膜层位于所述钛或钛合金基体的至少部分表面上，所述阳极氧化膜和所述树脂层依次层叠设置在所述铝膜层上。

另一方面，本发明提供了一种钛或钛合金与树脂的复合体的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（a）采用物理气相沉积在钛或钛合金基体的至少部分表面上沉积铝膜层；

（b）通过阳极氧化在所述铝膜层的表面上形成阳极氧化膜；

（c）将步骤（b）得到的样品进行电化学腐蚀处理，使所述阳极氧化膜中形成纳米孔；

（d）在阳极氧化膜的至少部分表面上注塑形成树脂层，使所述树脂层通过所述纳米孔与所述阳极氧化膜结合。

本发明中，将钛或钛合金注塑转化为铝注塑，铝表面腐蚀相对钛或钛合金表面腐蚀容易，因此省去了浓酸或含氟的腐蚀液的使用，且铝表面腐蚀所用腐蚀液无需加热，减轻了对操作人员的危害，对环境污染小，节能环保，扩大了该技术的使用范围。

本发明方法在铝膜层的表面上通过阳极氧化形成具有纳米盲孔的阳极氧化膜，所述纳米盲孔是在阳极氧化过程中产生的，在注塑形成树脂层时，因为纳米盲孔孔径和孔深太小，注塑液不易进入纳米盲孔，因此并不能直接通过纳米盲孔进行树脂层的注塑，而是需要进行电化学腐蚀处理，使电化学腐蚀液能够腐蚀所述纳米盲孔形成纳米孔，其中，进行电化学腐蚀时形成的纳米孔分为两种情况，一种为：所述纳米孔只分布于阳极氧化膜中，且所述纳米孔的孔深不超过阳极氧化膜的厚度，此种情况下电化学腐蚀过程仅发生在阳极氧化膜上，注塑树脂时，树脂层通过所述纳米孔与阳极氧化膜结合；另一种为且优选为：所述纳米孔贯穿阳极氧化膜，并分布于朝向阳极氧化膜的铝膜层的表面上，此种情况下电化学腐蚀过程不仅将阳极氧化膜的纳米盲孔腐蚀为纳米通孔，并进一步腐蚀铝膜层，在铝膜层上形成与纳米通孔相对应的分布相对均匀的纳米孔，注塑树脂时，树脂层通过所述纳米孔与阳极氧化膜和铝膜层结合，进一步增强钛或钛合金基体与树脂层之间的结合力。

另外，阳极氧化膜和铝膜层起到了遮蔽防护的作用，在电化学腐蚀处理及注塑的过程中有效的保护了钛或钛合金基体，注塑完成后的产品后处理所用的碱液也不会对钛或钛合金基体造成腐蚀，无需后续的机械处理。