含鋁基材與塑料的結(jié)合方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法。首先，提供一含鋁基材，對(duì)含鋁基材的表面進(jìn)行電化學(xué)拋光處理。接著，對(duì)此表面進(jìn)行陽(yáng)極處理，使此表面上形成多個(gè)孔洞。然后，蝕刻此表面，以擴(kuò)張孔洞的直徑。之后，將塑料以射出成型方式成型于此表面上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】含鋁基材與塑料的結(jié)合方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，特別涉及一種不須粘著劑而能將含鋁基材與塑料牢固結(jié)合的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]含鋁基材因其良好的散熱及材質(zhì)輕等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品，作為產(chǎn)品外殼或零組件。由于工業(yè)上的需求，目前普遍使用粘著劑將高分子材料粘著于含鋁基材上，使其結(jié)合 ?
[0003]然而，此方式存在許多缺點(diǎn)，例如粘著強(qiáng)度不夠高，產(chǎn)品工作溫度受限于粘著劑，在光、熱、濕氣等環(huán)境下粘著劑會(huì)產(chǎn)生龜裂，使用粘著劑增加了產(chǎn)品厚度等。更甚者，部分的粘著劑具有毒性，制造或使用過(guò)程中會(huì)揮發(fā)出有毒氣體，危害人體健康。歐盟已經(jīng)禁止了多種粘著劑的使用。
[0004]因此，有需要提供一種新的結(jié)合含鋁基材與塑料的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，結(jié)合后的復(fù)合材料具有高強(qiáng)度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，包括下列步驟:
[0007]提供含招基材；
[0008]對(duì)含鋁基材的表面進(jìn)行電化學(xué)拋光處理；
[0009]對(duì)此表面進(jìn)行陽(yáng)極處理，使此表面上形成多個(gè)孔洞；
[0010]蝕刻此表面，擴(kuò)張孔洞的直徑；以及
[0011]將塑料以射出成型方式成型于此表面上。
[0012]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法流程圖；
[0014]圖2A為含鋁基材經(jīng)電化學(xué)拋光處理前的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)圖；
[0015]圖2B為含鋁基材經(jīng)電化學(xué)拋光處理后的掃瞄式電子顯微鏡圖；
[0016]圖3為含鋁基材經(jīng)陽(yáng)極處理后的掃瞄式電子顯微鏡圖；
[0017]圖4繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種含鋁基材與塑料結(jié)合的復(fù)合材料的示意圖。
[0018]其中，附圖標(biāo)記
[0019]100:復(fù)合材料
[0020]110:含招基材
[0021]111:處理區(qū)域
[0022]112:其他區(qū)域[0023]120:塑料
[0024]130:防鍍漆
[0025]S01-S06:步驟
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下提出實(shí)施例的一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，然該些步驟僅為舉例說(shuō)明之用，并非用以限縮本發(fā)明。具有通常知識(shí)者當(dāng)可依據(jù)實(shí)際實(shí)施態(tài)樣的需要對(duì)該些步驟加以修飾或變化。
[0027]請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法流程圖。結(jié)合方法包括下列步驟:提供含鋁基材(SOl)、選定處理區(qū)域(S02)、電化學(xué)拋光(S03)、陽(yáng)極處理(S04)、擴(kuò)孔蝕刻(S05)以及塑料射出成形(S06)。以下將詳細(xì)的說(shuō)明此些步驟的細(xì)節(jié)。
[0028]首先，如步驟SOl所示，提供含鋁基材。實(shí)施例中，含鋁基材例如是鋁金屬或鋁鎂合金。一實(shí)施例中，鋁鎂合金例如是包括96.6重量百分比(wt%)的鋁及1.42重量百分比的合金。然實(shí)際應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明的含鋁基材可以是純鋁金屬或者任何含有鋁的合金，其中含鋁基材的鋁的重量百分比可視應(yīng)用狀況作適當(dāng)選擇，本發(fā)明并不對(duì)此多作限制。
[0029]接著，如步驟S02所示，可選擇性地在含鋁基材表面選定處理區(qū)域。在下列步驟中，將對(duì)含鋁基材表面進(jìn)行一連串的表面處理，使其能夠牢固的與塑料結(jié)合，而表面處理進(jìn)行的區(qū)域可依需求設(shè)定。若僅需在含鋁基材表面特定的位置結(jié)合塑料，則可涂覆防鍍漆至基材其他區(qū)域，或者改變對(duì)應(yīng)的電極形狀，以選定表面處理的處理區(qū)域。若不希望限定塑料結(jié)合的位置，則可用整個(gè)含鋁基材執(zhí)行下列步驟。本實(shí)施例中，是在電化學(xué)拋光之前先選定處理區(qū)域。在其他實(shí)施例中，則可在電化學(xué)拋光S03之后，陽(yáng)極處理S04之前選定處理區(qū)域，本發(fā)明并不對(duì)此多做限制。
[0030]再來(lái)，如步驟S03所示，對(duì)含鋁基材的一表面進(jìn)行電化學(xué)拋光。于此步驟中，例如是以石墨板作為陰極，以含鋁基材作為陽(yáng)極，將欲處理的含鋁基材浸泡在一第一電解液中。實(shí)施例中，第一電解液例如是包括過(guò)氯酸及乙醇的混合溶液。電化學(xué)拋光過(guò)程中，例如是施加1-30伏特的直流電壓1-3分鐘。一般含鋁基材的制造過(guò)程多會(huì)受到機(jī)械應(yīng)力而形成粗糙表面，此步驟可降低含鋁基材的表面粗糙度，使后續(xù)陽(yáng)極處理的電場(chǎng)分布較為均勻。一實(shí)施例中，電化學(xué)拋光處理前的含鋁基材表面的均方根粗糙度(RMS roughness)例如是16.3納米，經(jīng)過(guò)此電化學(xué)拋光處理后，含鋁基材表面的均方根粗糙度大幅降低至低于5納米，較佳地，大幅降低至等于或低于3.1納米。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2A及圖2B，其分別繪示含鋁基材經(jīng)電化學(xué)拋光處理前(圖2A)及處理后(圖2B)的掃描式電子顯微鏡(Scanning ElectronMicroscope, SEM)圖。
[0031]然后，如步驟S04所示，對(duì)含鋁基材的經(jīng)電化學(xué)拋光處理后的表面進(jìn)行陽(yáng)極處理。此步驟中，例如是將石墨板作為陽(yáng)極，將含鋁基材作為陽(yáng)極，將欲處理的含鋁基材浸泡在一第二電解液中。實(shí)施例中，第二電解液例如是一硫酸水溶液，其濃度例如是0.3M。陽(yáng)極處理過(guò)程中，例如是在恒溫槽(例如是約15° C)中通入1-30伏特的直流電壓30-60分鐘。實(shí)施例中，第二電解液可選用硫酸水溶液、草酸水溶液、磷酸水溶液及硼酸水溶液其中之一，或其混合溶液。含鋁基材于此反應(yīng)條件下將與第二電解液中的氧離子產(chǎn)生氧化鋁，吸附于基材表面，并自組裝(Self-assembly)成多孔性氧化鋁薄膜，也就是在含鋁基材表面形成多個(gè)柱狀孔洞。一實(shí)施例中，含鋁基材例如是厚度為1.5毫米(mm)的鋁鎂合金，形成的多孔性氧化鋁薄膜具有的厚度例如是41.9-116.5微米，此些孔洞的直徑介于15-23納米(nm)，如圖3含鋁基材經(jīng)陽(yáng)極處理后的掃描式電子顯微鏡圖所示。
[0032]然后，如步驟S05所示，蝕刻含鋁基材的經(jīng)陽(yáng)極處理后的表面，以擴(kuò)張孔洞的直徑。實(shí)施例中，例如是將含鋁基材置于一磷酸水溶液中1-20分鐘，磷酸水溶液的濃度例如是6wt%，反應(yīng)溫度例如是大約26° C。此步驟中，進(jìn)行孔洞側(cè)面蝕刻，也就是蝕刻移除部分孔洞側(cè)面的氧化鋁而將孔洞擴(kuò)大，使得在后續(xù)的射出成型步驟中，熔融態(tài)的塑料能更易于且更有效地進(jìn)入孔洞中。實(shí)施例中，經(jīng)擴(kuò)孔蝕刻的孔洞的直徑大于僅經(jīng)陽(yáng)極處理而未經(jīng)蝕刻處理的孔洞直徑,例如是介于22-32納米之間。
[0033]之后，如步驟S06所示，將塑料以射出成型的方式成型于含鋁基材經(jīng)擴(kuò)孔蝕刻處理后的表面上，以使塑料與含鋁基材結(jié)合。實(shí)施例中，將塑料以射出成型的方式成型于含鋁基材上的工藝?yán)绨ㄒ韵虏襟E:將含鋁基材固定至模具上，加溫塑料至熔融態(tài)，加壓熔融態(tài)的塑料，接著使塑料通過(guò)模具射出并成型至含鋁基材表面。實(shí)施例中，塑料的射出壓力例如是高于300kgf/cm2，如此一來(lái)，可以使熔融態(tài)的塑料能夠更易于進(jìn)入含鋁基材表面的孔洞內(nèi)。待冷卻后，含鋁基材便能與塑料良好的結(jié)合。一實(shí)施例中，塑料例如是熱塑性塑料，并可選自由聚乙烯(Polyethylene ;PE)、聚丙烯(Polypropylene ；PP)、尼龍 6 (PA6)、尼龍 66 (PA66)、尼龍 46 (PA46)、尼龍 11 (PAll)、尼龍 12 (PA12)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate ；PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(Polybutylene Terephthalate ；PBT)、聚縮醒(Polyoxy Methylene ；P0M)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide ;PPS)、聚醚醚酮(Polyether Ether Ketone ;PEEK)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene ；PTFE)或聚氧苯甲酯(Polyoxybenzylene ；P0B)所組成的群組中其中之一。然實(shí)際應(yīng)用時(shí)，塑料的種類(lèi)亦視應(yīng)用狀況作適當(dāng)選擇，本發(fā)明并不對(duì)此多作限制。
[0034]圖4繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種含鋁基材與塑料結(jié)合的復(fù)合材料的示意圖。復(fù)合材料100包括含鋁基材110及塑料120，塑料120結(jié)合至含鋁基材110的表面。如圖4所示，含鋁基材110的表面則分為處理區(qū)域111及其他區(qū)域112，塑料120結(jié)合至含鋁基材110的表面的處理區(qū)域111。其他區(qū)域112上覆有防鍍漆130，以防止其遭受表面處理。
[0035]本實(shí)施例的復(fù)合材料經(jīng)強(qiáng)度測(cè)試后，正向拉伸強(qiáng)度高達(dá)95.7±4kg/cm2，而側(cè)向強(qiáng)度更高達(dá)389.8±7.4kg/cm2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)由本實(shí)施例的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法制成的復(fù)合材料，利用基材孔壁與塑料間物理吸附的作用力，所能承受的應(yīng)力遠(yuǎn)大于現(xiàn)今工業(yè)使用的粘著劑(現(xiàn)有粘著劑可承受的應(yīng)力值約為50-80kg/cm2)。
[0036]更甚者，藉由本實(shí)施例的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法制成的復(fù)合材料，在極端溫度(-10?70V )與濕度(75%)的環(huán)境測(cè)試下，仍能維持正向拉伸強(qiáng)度80.6±4kg/cm2，側(cè)向拉伸強(qiáng)度368.6±14.5kg/cm2的良好機(jī)械特性，不會(huì)因冷熱循環(huán)以及高濕度而使分子鏈斷鍵或脆化，降低機(jī)械性質(zhì)。
[0037]綜上所述，本實(shí)施例提出的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，藉由在含鋁基材上形成多個(gè)孔洞，再以蝕刻方法將孔洞擴(kuò)大。當(dāng)塑料射出成形時(shí)，熔融狀態(tài)的塑料進(jìn)入此些擴(kuò)大的孔洞中，待塑料固化后，便能牢固的附著在含鋁基材表面上。不需要粘著劑且更具有優(yōu)異的機(jī)械特性，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)今工業(yè)上所使用的結(jié)合方法。
[0038]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，包括下列步驟: 提供一含招基材； 對(duì)該含鋁基材的一表面進(jìn)行一電化學(xué)拋光處理； 對(duì)該表面進(jìn)行一陽(yáng)極處理，使該表面上形成多個(gè)孔洞； 蝕刻該表面，以擴(kuò)張?jiān)撔┛锥吹闹睆?；以? 將一塑料以一射出成型方式成型于該表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，在將該塑料以該射出成型方式成型于該表面上的步驟中，部分的該塑料是以熔融狀態(tài)進(jìn)入該些孔洞中，使該塑料與該含鋁基材結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，該些孔洞為柱狀孔洞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，該含鋁基材為鋁金屬或鋁鎂合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，以一第一電解液對(duì)該表面進(jìn)行該電化學(xué)拋光處理，該第一電解液包括過(guò)氯酸及乙醇，且經(jīng)該電化學(xué)拋光處理后，該表面的均方根粗糙度低于5納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，該電化學(xué)拋光處理的反應(yīng)條件是以該含鋁基材作為陽(yáng)極通入1-30伏特的直流電壓1-3分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，是以一第二電解液對(duì)該表面進(jìn)行該陽(yáng)極處理，該第二電解液選自硫酸水溶液、草酸水溶液、磷酸水溶液及硼酸水溶液至少其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，該陽(yáng)極處理的反應(yīng)條件是以該含鋁基材作為陽(yáng)極通入1-30伏特的直流電壓30-60分鐘，且形成的該些孔洞的直徑介于15-23納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，蝕刻該表面的步驟包括:將該表面置于一磷酸水溶液中I至20分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，蝕刻該表面的步驟完成后，該些孔洞的直徑介于22-32納米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁基材與塑料的結(jié)合方法，其特征在于，該塑料選自于由聚乙烯、聚丙烯、尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍11、尼龍12、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚縮醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚氧苯甲酯所組成的群組。
【文檔編號(hào)】C23F1/20GK103963214SQ201310222626
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】張?jiān)ｌ? 申請(qǐng)人:臺(tái)北科技大學(xué)