專利名稱：金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別涉及一種可通過產(chǎn)生 錨栓效應(yīng)以緊密結(jié)合金屬與塑膠的接合結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于金屬具有高硬度和高延展性，而塑膠具有高可塑性，所以當(dāng)兩者結(jié)合使用 時(shí)，其用途將會(huì)非常廣泛，如制造計(jì)算機(jī)用機(jī)殼。然而，傳統(tǒng)制造機(jī)殼的方式通常通過 鋁件和塑膠件借助粘著劑來粘著鋁件和塑膠件而組成機(jī)殼。鋁件與塑膠件的粘合方法是 通過點(diǎn)膠機(jī)將粘著劑以點(diǎn)狀分布或長條狀分布的方式形成在鋁件或塑膠件的表面，再通 過上述的點(diǎn)狀或條狀的粘著劑將鋁件與塑膠件結(jié)合。然而，傳統(tǒng)的結(jié)合鋁件與塑膠件的方式具有下述缺點(diǎn)第一，粘著劑的接合強(qiáng)度低(僅為大約20kgf/Cm2-35kgf/Cm2)，容易導(dǎo)致接合結(jié) 構(gòu)不穩(wěn)固，容易發(fā)生脫落的情況；第二，粘著劑通常需要在接合數(shù)小時(shí)至數(shù)天后，才能達(dá)到百分之百的接合強(qiáng) 度。因此將造成生產(chǎn)速度緩慢，不符合經(jīng)濟(jì)效益的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)及 其制造方法，以解決傳統(tǒng)技術(shù)的接合方式不牢固及結(jié)合速度緩慢的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，提出一種金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括金屬件、 金屬介質(zhì)層、粘結(jié)層和塑膠件。金屬介質(zhì)層設(shè)置在金屬件的表面，且金屬介質(zhì)層的在背 對金屬件的表面形成多個(gè)孔隙。粘結(jié)層設(shè)置在金屬介質(zhì)層的具有多個(gè)孔隙的表面，且粘 結(jié)層滲入各孔隙內(nèi)。塑膠件設(shè)置在粘結(jié)層的背對金屬介質(zhì)層的表面上。金屬件的與金屬介質(zhì)層面對的表面通過粗化處理形成粗糙面。粗化處理為噴砂方式、刷磨方式或拉絲方式。孔隙散布于金屬介質(zhì)層的孔隙比率介于5%至50%之間。 粘結(jié)層可為環(huán)氧樹脂、快干膠、光硬化樹脂或熱可塑性塑膠等廣泛使用的粘結(jié) 劑。塑膠件與粘結(jié)層是通過超音波融接法、壓合法或熱壓融接法相結(jié)合的。金屬件為鐵、鐵合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、銅、銅合金、鈦或鈦合金等 金屬或金屬合金。金屬噴射方式為真空等離子體熔射、火焰線材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰 熔射、大氣等離子體熔射或音速粉末熔射。金屬介質(zhì)層通過金屬噴射法噴涂于金屬件的表面，使金屬介質(zhì)層具有多個(gè)孔 隙。塑膠件的一側(cè)設(shè)有多個(gè)溝槽，粘結(jié)層滲入溝槽內(nèi)，以緊密結(jié)合塑膠件與粘結(jié)層。金屬件通過壓鑄方式、彎折方式或鉚接方式制成。此外，本發(fā)明還提出一種金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)制造方法，所述方法包括下列步 驟

首先，通過金屬噴射的方式在金屬件的表面形成金屬介質(zhì)層，且金屬介質(zhì)層具 有多個(gè)孔隙。接著，在金屬介質(zhì)層具的有多個(gè)孔隙的表面涂布粘結(jié)層，粘結(jié)層滲入到各 孔隙內(nèi)。最后，通過粘結(jié)層將塑膠件貼附于背對金屬介質(zhì)層的表面。金屬件的面對金屬介質(zhì)層的表面通過粗化處理形成粗糙面。粗化處理可為噴砂方式、刷膜方式或拉絲方式。粘結(jié)層可為環(huán)氧樹脂、快干膠、光硬化樹脂膠、熱可塑性塑膠或膠水。塑膠件與粘結(jié)層可以通過超音波融接法、壓合法或熱壓接合法相結(jié)合。金屬件可為鐵、鐵合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、銅、銅合金、鈦或鈦合金 等金屬或金屬合金。金屬噴射方式可為真空等離子體熔射、火焰線材熔射、火焰粉末熔射、高速火 焰熔射、大氣等離子體熔射或音速粉末熔射。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，可通過金屬介質(zhì) 層具有一定的孔隙率，而可將粘結(jié)層填入孔隙內(nèi)，當(dāng)粘結(jié)層固化后便可與金屬介質(zhì)層緊 密接合，使本發(fā)明金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)及其制造方法可緊密并快速接合金屬與塑膠。


圖1是本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙面執(zhí)行的示意圖；圖3是本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)通過噴涂陶瓷粉末以形成兩相固溶的示意 圖；圖4是本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)的制造方法的步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，圖1是本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖1中，金屬與塑 膠接合結(jié)構(gòu)包括金屬件11、金屬介質(zhì)層12、粘結(jié)層13和塑膠件14。金屬件11可以通過壓鑄法、彎折法、鉚接法由鐵或鐵合金、鋁或鐵合金、鎂或 鎂合金、銅或銅合金、鈦或鈦合金等金屬或金屬合金制成。金屬介質(zhì)層12是通過金屬噴射(metal spray)的方式將金屬粒子涂布在金屬件11 的一個(gè)面上而形成的。金屬噴射的方式可為真空等離子體熔射、火焰線材熔射、火焰粉 末熔射、高速火焰熔射、大氣等離子體熔射或音速粉末熔射。此外，金屬件11的面對金 屬介質(zhì)層12的面還可通過粗化處理法形成為粗糙面111，以增強(qiáng)金屬件11與金屬介質(zhì)層 12的結(jié)合能力。粗化處理法可以通過噴砂方式、刷磨方式或拉絲方式來執(zhí)行，然而不限 于此。此外，當(dāng)將金屬粒子噴涂在金屬件11形成金屬介質(zhì)層12時(shí)，金屬介質(zhì)層12的背 對金屬件11的面將形成多個(gè)孔隙121，而各孔隙121散布在金屬介質(zhì)層12的孔隙率可介 于5%至50%之間，使金屬介質(zhì)層12形成多孔隙結(jié)構(gòu)。
粘結(jié)層13設(shè)置在金屬介質(zhì)層12的具有多個(gè)孔隙121的面上。由于粘結(jié)層13 具有流動(dòng)性，因此粘結(jié)層13的一部分可滲入各孔隙121內(nèi)。粘結(jié)層13可以是環(huán)氧樹脂 (epoxy),快干膠、光硬化樹脂(UV膠)或熱可塑性塑膠等廣泛使用的粘結(jié)劑。此外， 為了使粘結(jié)層13與金屬介質(zhì)層12更加緊密的結(jié)合，可通過加熱的方式增加粘結(jié)層13的 流動(dòng)性并使粘結(jié)層13的微結(jié)構(gòu)(micro structure)活化，或者通過加壓的方式使粘結(jié)層13 進(jìn)一步深入地滲透到金屬介質(zhì)層12的孔隙121內(nèi)。塑膠件14可經(jīng)由注射成型(injectionmolding)機(jī)加熱后以熔融狀態(tài)注射到粘結(jié)層 13的一側(cè)，并通過超音波融接法、壓合法或熱壓接合法與粘結(jié)層13相結(jié)合，當(dāng)塑膠件14 冷卻凝固后即可使塑膠件14設(shè)置在粘結(jié)層13的一側(cè)。塑膠件14可以由工程塑膠制成， 工程塑膠例如為聚碳酸樹脂(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲醛樹脂/聚氧 化甲烯樹脂(POM)、聚丙烯樹脂(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨甲基酸脂(PU)、聚氯 乙烯(PVC)、不飽和聚脂(PP)、丙烯-丁二烯_苯乙烯共聚物(ABS)或聚碳酸樹脂-丙 烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC-ABS)等材料。由于部份粘結(jié)層13已滲入到孔隙121內(nèi)，所以當(dāng)粘結(jié)層13硬化后，粘結(jié)層13 可與金屬介質(zhì)層12形成錨栓效應(yīng)(Anchor bolt effect)而與金屬介質(zhì)層12緊密結(jié)合。通 過產(chǎn)生該錨栓效應(yīng)，可以使本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)的接合強(qiáng)度比一般的膠水接合 強(qiáng)度大35kgf/cm2以上，甚至50kgf/cm2以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的僅以脫水進(jìn)行金屬與塑 膠相接合的強(qiáng)度，因而可形成穩(wěn)固的接合結(jié)構(gòu)。此外，在塑膠件14的與該粘結(jié)層13接合的表面還可形成多個(gè)溝槽141，而粘結(jié) 層13可滲入溝槽141內(nèi)，使塑膠件14可通過溝槽141更緊密地與粘結(jié)層13相結(jié)合。 此外，本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)還可以以雙面執(zhí)行的方式設(shè)置雙層或多層 的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)，從而可應(yīng)用于模造電路或連接器的制造，如圖2所示。此外，本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)還可以在噴涂金屬粒子形成金屬介質(zhì)層12 的同時(shí)噴涂陶瓷粉末15，以產(chǎn)生兩相固溶(two phase solid-solution)的現(xiàn)象，從而可進(jìn)一 步增強(qiáng)接合強(qiáng)度，如圖3所示。請參照圖4，圖4是本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)制造方法的步驟流程圖。在圖 4中，金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)的制造方法包括下列步驟Sll 通過金屬噴射法在金屬件的表面上形成金屬介質(zhì)層，并且金屬介質(zhì)層形成 多個(gè)孔隙；S12在金屬介質(zhì)層的具有多個(gè)孔隙的表面上涂布粘結(jié)層，粘結(jié)層滲入各孔隙 內(nèi)；以及S13 將塑膠件通過粘結(jié)層貼附于粘結(jié)層的背對金屬介質(zhì)層的表面。其中，金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)的制造方法不限于上述方法，也可以先使粘結(jié)層與 塑膠件相結(jié)合后，再使部分粘結(jié)層嵌入金屬介質(zhì)層的孔隙內(nèi)，使金屬件與塑膠件相結(jié) 合，也可成形成接合結(jié)構(gòu)。其中，上述金屬件的面對金屬介質(zhì)層的表面可以以噴砂方式、刷磨方式或拉絲 方式進(jìn)行粗化處理來形成粗糙面，以增強(qiáng)與金屬介質(zhì)層的結(jié)合能力。此外，金屬件的材 料可以是鐵或鐵合金、鋁或鐵合金、鎂或鐵合金、銅或鐵合金、鈦或鐵合金等金屬或金 屬合金的金屬材料，并且通過以壓鑄、彎折或鉚接等制造工藝制成。
此外，金屬噴射的方式可為真空等離子體熔射、火焰線材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰熔射、大氣等離子體熔射或音速粉末熔射。此外，孔隙散布在金屬介質(zhì)層 的孔隙率介于5%至50%之間，使金屬介質(zhì)層形成多孔隙結(jié)構(gòu)。此外，粘結(jié)層可為環(huán)氧樹脂、快干膠、光硬化樹脂(UV膠)或熱可塑性塑膠等 廣泛使用的粘結(jié)劑。此外，塑膠件可為工程塑膠，如聚碳酸樹脂(PC)、聚乙烯(ΡΕ)、聚醚醚 酮(PEEK)、聚甲醛樹脂/聚氧化甲烯樹脂(POM)、聚丙烯樹脂(PP)、聚四氟乙烯 (PTFE)、聚氨甲脂酸脂(PU)、聚氯乙烯(PVC)、不飽和聚脂(PP)、丙烯-丁二烯-苯 乙烯共聚物(ABS)或聚碳酸樹脂_丙烯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物(PC-ABS)等材料。其 中，塑膠件可經(jīng)由注射成型裝置由熔融狀態(tài)注射到至粘結(jié)層的一側(cè)，并可通過超音波融 接法或熱壓接合法與粘結(jié)層相結(jié)合。因?yàn)椴糠终辰Y(jié)層滲入孔隙內(nèi)，所以當(dāng)粘結(jié)層硬化后，粘結(jié)層可與金屬介質(zhì)層形 成錨栓效應(yīng)而與金屬介質(zhì)層緊密結(jié)合，從而可使本發(fā)明的金屬與塑膠接合的強(qiáng)度比一般 的膠水接合強(qiáng)度大35kgf/cm2以上，甚至50kgf/cm2以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的僅以膠水進(jìn)行 金屬與塑膠相接合的強(qiáng)度，因而可形成穩(wěn)固的接合結(jié)構(gòu)。此外，在塑膠件的面對粘結(jié)層的表面還可形成多個(gè)溝槽，可通過粘結(jié)層滲入溝 槽內(nèi)使塑膠件與粘結(jié)層更緊密地相結(jié)合。綜上所述，本發(fā)明的金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，可通過部分粘結(jié)層滲 入金屬介質(zhì)層的孔隙內(nèi)，當(dāng)粘結(jié)層硬化后便與金屬介質(zhì)層產(chǎn)生錨栓效應(yīng)，從而緊密結(jié)合 金屬件與塑膠件。以上所述僅為舉例性，而不是限制性的。任何未脫離本發(fā)明的精神與范圍，而 對本發(fā)明進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)，所述金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)包括金屬件；金屬介質(zhì)層，設(shè)置在所述金屬件的表面上，所述金屬介質(zhì)層在背對所述金屬件的表 面具有多個(gè)孔隙；粘結(jié)層，設(shè)置在所述金屬介質(zhì)層的具有所述多個(gè)孔隙的表面上，且所述粘結(jié)層滲入 各孔隙；以及塑膠件，設(shè)置在所述粘結(jié)層的背對所述金屬介質(zhì)層的表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬件的面對所述金屬介質(zhì) 層的表面通過粗化處理形成粗糙面。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)，其中，所述孔隙散布于所述金屬介質(zhì)層 的孔隙率介于5%至50%之間。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬介質(zhì)層通過金屬噴射法 噴涂在所述金屬件的表面上，使所述金屬介質(zhì)層具有所述多個(gè)孔隙。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)，其中，所述塑膠件的面對所述粘結(jié)層的 一側(cè)設(shè)有多個(gè)溝槽，所述粘結(jié)層滲入所述多個(gè)溝槽內(nèi)。
6.一種金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)制造方法，所述方法包括下列步驟通過金屬噴射法在金屬件的表面上形成金屬介質(zhì)層，并且所述金屬介質(zhì)層在背對所 述金屬件的表面具有多個(gè)孔隙；在該金屬介質(zhì)層的具有所述多個(gè)孔隙的表面涂布粘結(jié)層，且所述粘結(jié)層滲入所述多 個(gè)孔隙；以及通過所述粘結(jié)層將塑膠件貼附于所述粘結(jié)層的背對所述金屬介質(zhì)層的表面。
7.如權(quán)利要求6所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)制造方法，其中，所述金屬件的面對所述 金屬介質(zhì)層的表面通過粗化處理形成粗糙面。
8.如權(quán)利要求6所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)制造方法，其中，所述孔隙散布于所述金 屬介質(zhì)層的孔隙率系介于5%至50%之間。
9.如權(quán)利要求6所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)制造方法，其中，所述塑膠件與所述粘結(jié) 層通過超音波融接法、壓合法或熱壓接合法相結(jié)合。
10.如權(quán)利要求6所述的金屬與塑膠結(jié)合結(jié)構(gòu)制造方法，其中，所述塑膠件的一側(cè)形 成有多個(gè)溝槽，所述塑膠件通過所述多個(gè)溝槽嵌合于所述粘結(jié)層。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，該金屬與塑膠接合結(jié)構(gòu)包括金屬件、金屬介質(zhì)層、粘結(jié)層和塑膠件。金屬介質(zhì)層通過金屬噴射的方式設(shè)置在金屬件的表面，且背對金屬件的表面具有多個(gè)孔隙。粘結(jié)層設(shè)置在金屬介質(zhì)層的具有多個(gè)孔隙的表面，且粘結(jié)層滲入各孔隙內(nèi)。塑膠件設(shè)置在粘結(jié)層的背對金屬介質(zhì)層的表面。粘結(jié)層可通過加熱或加壓的方式滲入金屬介質(zhì)層的孔隙內(nèi)，當(dāng)粘結(jié)層固化后，便可產(chǎn)生錨栓效應(yīng)，使金屬與塑膠緊密結(jié)合。
文檔編號(hào)C09J5/02GK102020940SQ200910176308
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者莊元立, 范淑惠, 邱耀弘 申請人:晟銘電子科技股份有限公司