[发明专利]一种表面涂覆有树脂的高稳定金属材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种表面涂覆有树脂的高稳定金属材料的制备方法，主要有预处理、阳极氧化、表面涂覆耐腐蚀涂层、激光刻凹槽、电化学腐蚀、冷冻干燥、化学腐蚀、热处理除去金属基材中的水分和涂层等步骤，获得的金属表面的孔隙率极高、水分低，纳米注塑树脂与金属基材的结合力强、稳定性高，波动性小。

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，涉及一种铝和铝合金表面处理方法，以获得一种高孔密度铝或铝合金金属基材，以及在金属表面纳米注塑的方法。

背景技术

日本大成塑料（Taiseiplas）株式会社于2002年发明了纳米成型技术（NMT），该技术是将金属与塑料一体化的纳米成型技术，可将金属与树脂一体化成型，被广泛用于薄轻、便携的移动电子产品的外壳上，如电脑终端、移动手机。

现在技术中，NMT的处理工序包括如下所示的流程：将需要结合的金属进行碱液处理、酸处理、酯氨酸弱酸处理、再用水清洗干净后进行干燥、注塑。经处理后的金属表面，就会在金属表面形成无数的孔径约为20nm微孔，也就是说，可以认为是在通过处理后的金属表面上形成了很多微小的凹凸结构，注射的树脂进入这些凹凸结构中，产生锚定效果。其中酸处理和脂氨酸弱酸处理步骤为最关键的两步，其中酸处理的主要目的为：（a）除去金属表面多余的碱液；（b）在金属表面上形成大量腐蚀孔，该腐蚀孔的形成主要是由于酸和金属的腐蚀反应，其孔的形成完全依赖于金属基材的组成相和杂质相，由于金属表面的组成相和杂质相对酸的腐蚀速率不同，直接导致金属表面的腐蚀孔，腐蚀孔分布杂乱、无序，孔道深度不一，完全无序状态；因此会导致在纳米注塑过程中导致金属表面的树脂成不均匀，不稳定，孔大且深的地方胶黏性好，孔小且浅的地方胶黏性差，最终导致其力学性能、耐疲劳性、冲击韧性、良好的耐热性和成型加工性能存在较为明显的缺陷，其次，腐蚀后的孔为纳米级，并非肉眼可见，在纳米注塑时，树脂很难进入纳米孔道，造成金属与树脂的结合力下降。

其次，如本申请人无锡市恒利弘实业有限公司的CN201711254332专利，发明名称：一种高结合力铝或铝合金表面纳米注塑成型的方法，该方法中使用多次腐蚀，预腐蚀能改善表面状态，决定着腐蚀坑的密度和分布，而直流通电腐蚀可在金属表面形成具有一定长度和孔径的微米-纳米腐蚀孔；直流通电二次腐蚀进一步对孔内壁进行腐蚀，形成无序的纳米内壁孔，多次腐蚀后，形成的孔道肉眼可见，孔道彼此贯通，孔壁相连，腐蚀孔越多，孔道孔径越适中，对结合力至关重要，但获得的微米级孔是完全无序的，最终导致其剥离强度限制为250-290kgf/cm²范围内，剥离强度有待提高，其次CN201711256603A专利，发明名称一种金属表面纳米注塑成型的方法，通过制备模板法制备有序的微米级孔：具体步骤（1）使用磨光、抛光、滚光、喷砂或抛丸中的一种处理方法除去金属表面纳米级的天然氧化层； （2）将经过处理的金属浸泡于碱金属清洗液中清洗；（3）纯水水洗，干燥处理；（4）在金属基材表面覆盖金属Ni、Cr、Cu或其合金耐腐蚀金属模板，该金属模板分为空白区域和金属区域；（5）向步骤（4）中金属模板的基材表面物理溅射耐腐蚀金属；（6）取下耐腐蚀金属模板，将经过物理溅射处理后的金属基板浸入酸腐蚀液中，对基材进行多次腐蚀，腐蚀出均匀分布的微米级腐蚀孔，纯水水洗，其中腐蚀次数≥1；（7）将腐蚀后的金属基材浸泡于主要含有脂氨酸的弱酸溶液中，在均匀分布的微米级腐蚀孔道内表面形成20-80nm的纳米孔，然后纯水水洗、干燥处理；（8）对基材进行纳米注塑，使树脂通过注塑渗入孔道内。虽然获得了有序的微米级孔，但仍然面临以下问题：（1）耐腐蚀溅射金属无法有效的脱除，会影响结合力和后期稳定性；（2）模板制备难度大，设备成本较高；（3）工序繁琐，限制操作。