[发明专利]金属-聚合物复合接头的激光诱导抗腐蚀微锚结构层及其制造方法

说明书

根据本公开的各个方面的在第一部件上形成层的方法包括熔化第一部件的第一金属组合物的一部分。所述熔化包括将激光束导向第一部件的第一表面。该方法还包括通过将包括第二金属组合物的前体导向第一表面和激光束的交叉点在第一表面上沉积第二金属组合物。第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性。该方法还包括通过使第一金属组合物和第二金属组合物固化在第一部件上形成层。第一部件被构造成通过将在该层上限定的多个微锚与第二部件的聚合物接合而连接到第二部件。

技术领域

本公开涉及一种金属-聚合物复合接头和制造该金属-聚合物复合接头的方法。更具体地，金属-聚合物复合接头可包括激光诱导的微锚结构层。

背景技术

此部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

为了实现轻量化以增加车辆燃料经济性，已经使用了各种轻质材料，例如铝和镁合金，同时也使用了轻质增强复合材料。虽然使用这种轻质材料可以用于降低总重量并且通常提高燃料效率，但是在制造某些部件时会出现问题。例如，用增强复合材料成型大的复杂部件可能是困难的或不可行的。因此，可能需要连接多个较小的部件。然而，连接异种材料，例如金属和增强的聚合物复合材料，可能会带来额外的挑战，例如低的初始强度、易腐蚀性和制造中的长周期。因此，希望开发一种快速且稳健的连接金属和复合部件的方法，用于形成耐腐蚀的高强度接头。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述，并未全面公开其全部范围或其所有特征。

在各个方面，本公开提供了一种在第一部件上形成层的方法。该方法包括通过将激光束导向第一部件的第一表面来熔化第一部件的第一金属组合物的一部分。该方法还包括通过将包括第二金属组合物的前体导向第一表面和激光束的交叉点，在第一表面上沉积第二金属组合物。第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性。该方法还包括通过使第一金属组合物和第二金属组合物固化而在第一部件上形成层。第一部件被构造成通过将在该层上限定的多个微锚与第二部件的聚合物接合而连接到第二部件。

在一个方面，第一金属组合物包括钢。第二金属组合物包括不锈钢。

在一个方面，该层限定了大于或等于约10μm的厚度。

在一个方面，前体包括多个颗粒。所述多个颗粒的至少一部分颗粒包括第二金属组合物。

在一个方面，激光束是连续波(CW)激光束。

在一个方面，激光束的功率大于或等于约500W至小于或等于约3,000W。激光束的行进速度大于或等于约5mm/s至小于或等于约80mm/s。激光束的光束尺寸大于或等于约1mm至小于或等于约10mm。

在一个方面，该方法还包括通过将纳秒脉冲激光束导向第二表面在该层的第二表面上形成多个微锚。

在一个方面，该方法还包括在熔化之前去除第一部件的至少一部分涂层。所述涂层包括锌。

在一个方面，所述去除包括将纳秒脉冲激光束导向第一部件的第一表面。

在一个方面，该方法还包括在熔化之前在第一部件的第一表面中形成凹陷。所述熔化包括将第一激光束导向凹陷。所述沉积包括将前体导向凹陷。

在各个方面，本公开提供了一种形成金属-聚合物复合接头的方法。该方法包括将第一部件设置在第二部件上。第一部件包括层。第一部件包括主体。主体具有第一表面。该层横跨第一表面的至少一部分设置。该层具有第二表面。该层的第二表面与第二部件的第三表面接合。主体包括第一金属组合物。该层包括第二金属组合物。第二部件包括一种聚合物和多种增强纤维。该方法还包括：通过将热源导向第一部件的第四表面来熔化至少一部分聚合物。第四表面与该层的第二表面相对设置。该方法还包括通过聚合物固化来形成金属-聚合物复合接头。

在一个方面，热源包括连续波(CW)激光束。