[发明专利]一种钛金属与塑胶一体化表面处理方法及其复合制品

说明书

一种钛金属与塑胶一体化表面处理方法，包括如下步骤：脱脂；酸腐蚀；除灰；活化，去除前工序钛工件表面产生的氧化薄膜层的同时，延缓二次氧化的发生，保证后工序制备的结合层与钛基底的结合力；将钛工件作为阳极放入电解工作液中，电解工作液包括：磷酸和电解调整液，通电电解，即可在钛工件表面获得与基底结合良好、具有直径大小30‑60nm微孔结构的结合层；第一次浸洗；第二次浸洗，在结合层微孔内形成一层吸附填充膜；烘干。本发明克服了钛金属在前处理时表面活性强易氧化的缺点，并通过特殊的电解氧化及后处理在钛金属表面形成了理想的多孔结合层，既保证了结合层与钛基底的结合强度，又满足了注塑时热流塑胶与结合层的一体化要求。

技术领域

本发明属于钛金属的表面处理工艺，涉及钛及钛合金材料与塑胶一体化最终形成钛塑复合制品的一种创新型表面处理方法，该方法使钛金属与塑胶之间实现紧密牢固的结合。

背景技术

金属与塑胶一体化结合技术在铝、铜、铁及不锈钢等金属材料上的应用相对比较成熟，被广泛用于汽车、家用电器、电子产品的零部件上。钛金属由于具有高比强度、高耐蚀性和轻质的特性，而成为高端产品的优选材料，然而目前针对钛及钛合金材料尚没有成熟的的处理工艺能实现与塑胶的一体化结合，因此极大地限制了其工业应用。

金属与塑胶结合技术的关键在于两点：

(1)金属表面微观上的特定结构：

即通过一定的方法使金属形成具备承载强度的纳米-微米级多孔或沟壑表面，此表面层称之为金属的活性结合层(以下简称结合层)，结合层可以通过物理方法或化学腐蚀形成在金属表面，或是通过一定化学或电化学反应形成的金属转化膜，此转化膜必须与基材金属之间有很好的结合强度。

(2)结合层的化学活性：

包含由结合层微观结构的表面能所形成的强吸附特性，以及通过化学结合或物理填充产生的非金属或有机官能团与热流塑胶之间形成的键合特性。

针对钛及钛合金材料常规的表面处理方法均无法同时实现上述两点，所以很难实现与塑胶一体化成型，目前尚无符合要求的钛塑复合结构的实际应用。

针对钛及钛合金材料比较接近的表面处理工艺有：

(1)钛合金转化膜(锌系或锰系)：特点是能形成微观的沟壑表面，可以作为一般薄膜涂层表面承载，并具有一定结合力，局限是转化膜与基材之间的结合力差，达不到与工程塑胶形成一体化结构的强度要求。

(2)钛合金阳极氧化：特点是无法像铝合金一样在阳极氧化时生成纳米级的多孔结合层，表面活性很差，而且由于钛金属表面化学性质极其活泼，生成的氧化性结合层与钛金属基底结合不牢，所以在注塑成型后钛塑之间基本无结合力，很容易脱胶分离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种钛金属与塑胶一体化表面处理方法及其复合制品。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一钛金属与塑胶一体化表面处理方法，包括如下步骤：

(一)前处理：

1、脱脂，去除钛金属工件表面的油污；

2、酸腐蚀，去除钛工件表层的氧化皮和污染物，获得均匀一致的表面；

3、除灰，去除钛工件表面残留的一层浮灰；

4、活化，去除前工序钛工件表面产生的氧化薄膜层的同时，延缓二次氧化的发生，保证后工序制备的结合层与钛基底的结合力；

(二)电解氧化：