本發(fā)明涉及一種金屬樹(shù)脂復(fù)合體及其熱處理方法，廣泛適用于NMT
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：目前，在各種電子機(jī)器、家用制品、醫(yī)療機(jī)械、車輛用結(jié)構(gòu)部件、車輛裝載用品、建筑材料、外裝飾用部件或其他結(jié)構(gòu)用部件中，常常涉及機(jī)械加工法制造的金屬與高強(qiáng)度樹(shù)脂組合體一體化的復(fù)合體?，F(xiàn)有技術(shù)已公開(kāi)金屬與樹(shù)脂組合物的一體化成型技術(shù)，大多使用高強(qiáng)度的熱塑性樹(shù)脂如PPS、PBT進(jìn)行注塑，注塑后進(jìn)行的退火步驟只是為了消除樹(shù)脂的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)其與金屬的粘接強(qiáng)度影響有限。同時(shí)，對(duì)于結(jié)晶度不高的常規(guī)樹(shù)脂，由于其抗拉伸性能差導(dǎo)致制備的金屬樹(shù)脂復(fù)合體性能效果不佳，因此對(duì)其應(yīng)用范圍造成了明顯的限制。因此，亟待解決上述問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種有利于增強(qiáng)金屬與樹(shù)脂結(jié)合力的金屬樹(shù)脂復(fù)合體的熱處理方法；本發(fā)明的第二目的是提供由該熱處理方法獲得的金屬樹(shù)脂復(fù)合體。技術(shù)方案：本發(fā)明金屬樹(shù)脂復(fù)合體的熱處理方法，包括如下步驟：(1)對(duì)金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，使金屬表面及其內(nèi)部形成用于注塑的納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)；(2)將表面處理后的金屬置于模具中，設(shè)置模具溫度介于樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上、熔融溫度以下，然后將樹(shù)脂的組合物注入模具中與金屬相結(jié)合，成型后得到金屬樹(shù)脂復(fù)合體；(3)將金屬樹(shù)脂復(fù)合體留在模具中，模具維持步驟(2)中的溫度；(4)對(duì)模具進(jìn)行程序降溫，使得金屬樹(shù)脂復(fù)合體首先以低于50℃/min的速率從原有溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近。其中，步驟(4)中，對(duì)模具進(jìn)行程序降溫使得所述金屬樹(shù)脂復(fù)合體首先以低于20℃/min的速率從原有溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近。優(yōu)選的，對(duì)模具進(jìn)行程序降溫使得所述金屬樹(shù)脂復(fù)合體首先以低于10℃/min的速率從原有溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近。更優(yōu)的，對(duì)模具進(jìn)行程序降溫使得所述金屬樹(shù)脂復(fù)合體首先以低于1℃/min的速率從原有溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近。本發(fā)明程序降溫的另一種方案是，對(duì)模具進(jìn)行程序降溫，使得金屬樹(shù)脂復(fù)合體首先以低于50℃/min的速率從原有溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近，然后以低于60℃/min的速率從玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近降至室溫。也可以是，使得金屬樹(shù)脂復(fù)合體首先以低于10℃/min的速率從原有溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近，然后以低于20℃/min的速率從玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近降至室溫等。本發(fā)明步驟(3)中，模具維持步驟(2)的溫度，持續(xù)時(shí)間可以從0-48h；還可以將存有金屬樹(shù)脂復(fù)合體的模具置于烘箱中，烘箱維持步驟(2)中模具的溫度。本發(fā)明突破了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)樹(shù)脂類型的限制，可將樹(shù)脂范圍拓展至非晶態(tài)樹(shù)脂，例如PMMA、PS或PVC。本發(fā)明的樹(shù)脂也可以為PPS、PBT、PA6、PA66或PPA。本發(fā)明的金屬可以為鋁、鎂、銅、不銹鋼、鈦、鐵、鍍鋅板或黃銅。本發(fā)明還涉及金屬樹(shù)脂復(fù)合體，其采用上述熱處理方法得到的。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的熱處理方法能使樹(shù)脂更好地保持在金屬的納米級(jí)微孔中，增強(qiáng)樹(shù)脂與金屬表面氧化層的作用力，明顯提高樹(shù)脂與金屬之間的結(jié)合力；研究表明，本發(fā)明方法可使PPS、PBT、PA等常規(guī)樹(shù)脂與金屬的結(jié)合力提高30％左右，更能使非晶態(tài)樹(shù)脂例如PMMA、PS或PVC與金屬的結(jié)合力提高500％左右，大大拓寬了NMT產(chǎn)品的應(yīng)用范圍；同時(shí)，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單可行、易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)、綠色安全環(huán)保。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例制備基于PPS的經(jīng)過(guò)本熱處理方法處理的鋁合金樹(shù)脂復(fù)合體第一步：陽(yáng)極氧化1.將經(jīng)過(guò)常規(guī)表面前處理的鋁片作為陽(yáng)極放入到電解池中拋光，電解液為體積比為1比3的高氯酸和乙醇的混合溶液，恒壓30V電解3min。2.將金屬基材作為陽(yáng)極于0.8M的草酸溶液之中，電壓40V，溫度50℃，處理0.8h；3.在組成為2％H2CrO4+10％H3PO4的鉻磷混酸溶液中浸泡25min，浸泡時(shí)的溫度維持在50℃，然后用去離子水沖洗干凈；4.繼續(xù)將金屬基材作為陽(yáng)極于0.8M的草酸溶液之中，電壓40V，溫度30℃，處理40min第二步：注塑將烘干后的鋁合金片插入注射成型模具中，設(shè)置模具溫度160℃，料筒溫度315℃，注塑壓力70Mpa，保壓時(shí)間1min，注塑PPS；第三步：熱處理方法將金屬樹(shù)脂復(fù)合體保留在模具當(dāng)中立即放入到160℃的烘箱中，維持上述溫度18h，然后以1℃/min的降溫速度降到85℃，接著以10℃/min的降溫速度降到室溫后脫模得到牢固結(jié)合在一起的鋁合金與PPS的復(fù)合體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)為10次。對(duì)比例1本實(shí)施例制備基于PPS的未經(jīng)過(guò)本熱處理方法處理的鋁合金樹(shù)脂復(fù)合體。第一步、第二步與實(shí)施例1相同，不同之處在于第三步；第三步：將金屬樹(shù)脂復(fù)合體立刻脫模室溫自然冷卻，得到鋁合金與PPS的復(fù)合體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)為10次，結(jié)果見(jiàn)表1。表1實(shí)施例1與對(duì)比例1的樣品結(jié)合力測(cè)試數(shù)據(jù)從表1可以看出，通過(guò)本發(fā)明熱處理方法制備的PPS與鋁合金的復(fù)合體結(jié)合力可以達(dá)到1763.82N，相比于未經(jīng)過(guò)本發(fā)明熱處理方法的金屬樹(shù)脂復(fù)合體的強(qiáng)度提高了30％，極大地提高了金屬樹(shù)脂的結(jié)合力度。實(shí)施例2本實(shí)施例制備基于PMMA的經(jīng)過(guò)本熱處理方法處理的鋁合金樹(shù)脂復(fù)合體。第一步：陽(yáng)極氧化1.將經(jīng)過(guò)常規(guī)表面前處理的鋁片作為陽(yáng)極放入到電解池中拋光，電解液為體積比為1比3的高氯酸和乙醇的混合溶液，恒壓30V電解3min。2.將金屬基材作為陽(yáng)極于0.8M的草酸溶液之中，電壓40V，溫度50℃，處理0.8h；3.在組成為2％H2CrO4+10％H3PO4的鉻磷混酸溶液中浸泡25min，浸泡時(shí)的溫度維持在50℃，然后用去離子水沖洗干凈；4.繼續(xù)將金屬基材作為陽(yáng)極于0.8M的草酸溶液之中，電壓40V，溫度30℃，處理40min第二步：注塑將烘干后的鋁合金片插入注射成型模具中，設(shè)置模具溫度140℃，料筒溫度210℃，注塑壓力70Mpa，保壓時(shí)間1min，注塑PMMA；第三步：熱處理方法將金屬樹(shù)脂復(fù)合體保留在模具當(dāng)中立即放入到140℃的烘箱中，維持上述溫度18h，然后以1℃/min的降溫速度降到90℃，接著以10℃/min的降溫速度降到室溫后脫模得到牢固結(jié)合在一起的鋁合金與PMMA的復(fù)合體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)為10次。對(duì)比例2第一步、第二步與實(shí)施例1相同，不同之處在于第三步；第三步：將金屬樹(shù)脂復(fù)合體立刻脫模室溫自然冷卻，得到鋁合金與PMMA的復(fù)合體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)為10次，結(jié)果見(jiàn)表2。表2實(shí)施例2與對(duì)比例2的樣品結(jié)合力測(cè)試數(shù)據(jù)從表2可以看出，通過(guò)本發(fā)明熱處理方法制備的PMMA與鋁合金的復(fù)合體結(jié)合力可以達(dá)到520.11N，相比于未經(jīng)過(guò)本發(fā)明熱處理方法的金屬樹(shù)脂復(fù)合體的強(qiáng)度提高了5倍多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)，并且重復(fù)性非常優(yōu)異，次品率很低，極大地拓寬了NMT的樹(shù)脂范圍。實(shí)施例3本實(shí)施例制備基于PMMA的經(jīng)過(guò)本熱處理方法處理的鋁合金樹(shù)脂復(fù)合體。第一步、第二步與實(shí)施例2相同，不同之處在于第三步的熱處理方法；第三步：將金屬樹(shù)脂復(fù)合體保留在模具當(dāng)中立即放入到140℃的烘箱中，維持上述溫度18h，然后以1℃/min的降溫速度降到90℃，接著自然降到室溫后脫模得到牢固結(jié)合在一起的鋁合金與PMMA的復(fù)合體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次后取結(jié)合力的平均值，結(jié)果見(jiàn)表3。實(shí)施例4本實(shí)施例制備基于PPS的經(jīng)過(guò)本熱處理方法處理的鋁合金樹(shù)脂復(fù)合體。第一步、第二步與實(shí)施例1相同，不同之處在于第三步的熱處理方法；將金屬樹(shù)脂復(fù)合體保留在模具當(dāng)中立即放入到160℃的烘箱中，維持上述溫度18h，然后以1℃/min的降溫速度降到85℃，接著自然降到室溫后脫模得到牢固結(jié)合在一起的鋁合金與PPS的復(fù)合體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次后取結(jié)合力的平均值，結(jié)果見(jiàn)表3。表3實(shí)施例3-4樣品結(jié)合力測(cè)試數(shù)據(jù)樣品/結(jié)合力實(shí)施例3實(shí)施例41400.29N1600.05N由表3可知，本發(fā)明熱處理方法中的程序降溫步驟使樹(shù)脂(無(wú)論是PPS還是PMMA)能更好地保持在金屬的納米級(jí)微孔中，增強(qiáng)樹(shù)脂與金屬表面氧化層的作用力，明顯提高樹(shù)脂與金屬之間的結(jié)合力；同時(shí)說(shuō)明本發(fā)明的程序降溫步驟的第一步降溫尤為關(guān)鍵。實(shí)施例5本實(shí)施例(8組實(shí)驗(yàn))制備基于PMMA的經(jīng)過(guò)本熱處理方法處理的鋁合金樹(shù)脂復(fù)合體。第一步、第二步與實(shí)施例3相同，不同之處在于第三步的熱處理方法；第三步：將金屬樹(shù)脂復(fù)合體保留在模具當(dāng)中立即放入到140℃的烘箱中，維持上述溫度18h，然后分別以60℃/min、50℃/min、40℃/min、30℃/min、20℃/min、10℃/min、5℃/min、1℃/min的降溫速度降到90℃，接著自然降到室溫后脫模得到牢固結(jié)合在一起的鋁合金與PMMA的復(fù)合體，分別重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次后取結(jié)合力的平均值，將數(shù)據(jù)結(jié)果記錄在表4中。表4實(shí)施例5中8組樣品結(jié)合力測(cè)試數(shù)據(jù)由表4可知，隨著首次降溫速率的降低，金屬與樹(shù)脂的結(jié)合力逐漸增強(qiáng)，同時(shí)首次降溫速率控制在50℃/min以內(nèi)效果較好。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3