一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著科技的快速進(jìn)步，伴隨著材料科學(xué)投入研發(fā)力度的加大，研究人員發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的單一材料，聚合物/金屬復(fù)合材料具有高比強(qiáng)、高硬度、耐磨損等突出優(yōu)點(diǎn)，有的甚至具有金屬與聚合物特性以外的優(yōu)異性能。然而金屬與聚合物結(jié)合性能較差一直影響聚合物/金屬復(fù)合材料的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決上述問題，提供一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法。
[0004]—種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)用真空干燥箱對(duì)PES65%?75%，PTFE 15%?25%，LCP 4%?8%，石墨3%?5%，MoS20.8%?1%干燥，采用渦流式高效混料機(jī)混料5?6h ;
(2)金屬表面處理:堿洗除油一水洗一酸洗除銹一中和一水洗一表調(diào)一磷化一水洗一烘干一備用；此工藝可以去除表面氧化物、油污、灰塵；且經(jīng)過磷化處理后的鋼板能在其表面形成不溶性的一層磷酸鹽保護(hù)膜，具有很好的防銹能力和附著力；
(3)用射吸式噴丸對(duì)金屬表面進(jìn)行粗化處理；壓力為0.4?0.6MPa，鑄鋼丸硬度一般為40?50HRC，噴丸速度為60 m / S，噴丸距離控制在200?400mm，噴丸角度為60。?80° ;噴丸處理使金屬基體表面產(chǎn)生一定的粗糙度，提高基體表面疲勞強(qiáng)度；噴丸還能使基體表面活化，從而提高噴涂層的結(jié)合強(qiáng)度；
(4)進(jìn)行預(yù)熱:將溫度控制在80?120°C之內(nèi)，預(yù)熱可以去除金屬基體的表面水分和濕氣使基體接觸式和噴涂粒子的界面溫度提高，而且工件的熱膨脹會(huì)減少涂層應(yīng)力以及避免涂層開裂，使基體和涂層的結(jié)合強(qiáng)度提高；
(5)靜電噴涂:噴涂電壓40?90kV;噴涂電流10?20μΑ ;流速壓力0.30?
0.60MPa ;霧化壓力0.30?0.50 MPa ;供粉壓力0.1?0.3MPa ;供粉量200?300g / min ；噴槍口至工件的距離120?300mm ;噴涂厚度約為50 μπι ;
(6)利用熱壓燒結(jié)爐加熱加壓并進(jìn)行溫度壓力的控制，燒結(jié)的溫度設(shè)定要高于塑料的熔點(diǎn)或粘流溫度，同時(shí)必須考慮塑料熱穩(wěn)定性，以防發(fā)生分解；將模具表面清理干凈，放入真空加熱到380°C時(shí)開模，在凸凹模表面均勻地噴上脫模劑，待模具冷卻后，將經(jīng)過表面預(yù)處理和PES靜電噴涂工序的金屬基體作為嵌件放入模具凹腔中，將制得的PES塑料層混料平鋪在PES噴涂層上，平鋪厚度為3?6mm ;加壓至4?6 MPa,以15?20°C / min的速度升溫，在此過程中為避免型坯產(chǎn)生夾層起泡，放氣2?3次；待溫度升至330?340°C后保持恒溫25?35min，然后加壓至10?12MPa，并升溫至370?380°C后保持恒溫50?70min，最后在保壓條件下冷卻使模具溫度降到120°C左右脫模。
[0005]本發(fā)明所述的一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述干燥溫度為170°C，干燥時(shí)間為5h。
[0006]本發(fā)明所述的一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述粗化處理時(shí)間為2h。
[0007]本發(fā)明所述的一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，通過對(duì)制備工藝的改進(jìn)制得結(jié)核性較好的塑料金屬復(fù)合材料，有效解決了材料孔隙組織不嚴(yán)密的問題，并大幅提高了材料的結(jié)合強(qiáng)度，本發(fā)明所述的復(fù)合材料的制備方法，制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)用真空干燥箱對(duì)PES65%?75%，PTFE 15%?25%，LCP 4%?8%，石墨3%?5%，MoS20.8%?1%干燥，采用渦流式高效混料機(jī)混料5?6h ;
(2)金屬表面處理:堿洗除油一水洗一酸洗除銹一中和一水洗一表調(diào)一磷化一水洗一烘干一備用；此工藝可以去除表面氧化物、油污、灰塵；且經(jīng)過磷化處理后的鋼板能在其表面形成不溶性的一層磷酸鹽保護(hù)膜，具有很好的防銹能力和附著力；
(3)用射吸式噴丸對(duì)金屬表面進(jìn)行粗化處理；壓力為0.4?0.6MPa，鑄鋼丸硬度一般為40?50HRC，噴丸速度為60 m / S，噴丸距離控制在200?400mm，噴丸角度為60。?80° ;噴丸處理使金屬基體表面產(chǎn)生一定的粗糙度，提高基體表面疲勞強(qiáng)度；噴丸還能使基體表面活化，從而提高噴涂層的結(jié)合強(qiáng)度；
(4)進(jìn)行預(yù)熱:將溫度控制在80?120°C之內(nèi)，預(yù)熱可以去除金屬基體的表面水分和濕氣使基體接觸式和噴涂粒子的界面溫度提高，而且工件的熱膨脹會(huì)減少涂層應(yīng)力以及避免涂層開裂，使基體和涂層的結(jié)合強(qiáng)度提高；
(5)靜電噴涂:噴涂電壓40?90kV;噴涂電流10?20μΑ ;流速壓力0.30?
0.60MPa ;霧化壓力0.30?0.50 MPa ;供粉壓力0.1?0.3MPa ;供粉量200?300g / min ；噴槍口至工件的距離120?300mm ;噴涂厚度約為50 μπι ;
(6)利用熱壓燒結(jié)爐加熱加壓并進(jìn)行溫度壓力的控制，燒結(jié)的溫度設(shè)定要高于塑料的熔點(diǎn)或粘流溫度，同時(shí)必須考慮塑料熱穩(wěn)定性，以防發(fā)生分解；將模具表面清理干凈，放入真空加熱到380°C時(shí)開模，在凸凹模表面均勻地噴上脫模劑，待模具冷卻后，將經(jīng)過表面預(yù)處理和PES靜電噴涂工序的金屬基體作為嵌件放入模具凹腔中，將制得的PES塑料層混料平鋪在PES噴涂層上，平鋪厚度為3?6mm ;加壓至4?6 MPa,以15?20°C / min的速度升溫，在此過程中為避免型坯產(chǎn)生夾層起泡，放氣2?3次；待溫度升至330?340°C后保持恒溫25?35min，然后加壓至10?12MPa，并升溫至370?380°C后保持恒溫50?70min，最后在保壓條件下冷卻使模具溫度降到120°C左右脫模。
[0009]本發(fā)明所述的一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，步驟(I)中所述干燥溫度為170°C，干燥時(shí)間為5h。步驟(3)中所述粗化處理時(shí)間為2h。復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度主要受塑料工作層PES的影響，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)材料各成分配比進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)塑料工作層配比PES，LCP，PTFE，石墨及MoS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70.5%，20.5%，4.6%，3.5%，0.9%時(shí)，金屬基體與塑料工作層有最高結(jié)合強(qiáng)度為70N。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)用真空干燥箱對(duì)PES65%?75%，PTFE 15%?25%，LCP 4%?8%，石墨3%?5%，MoS20.8%?1%干燥，采用渦流式高效混料機(jī)混料5?6h ; (2)金屬表面處理:堿洗除油一水洗一酸洗除銹一中和一水洗一表調(diào)一磷化一水洗一烘干一備用； (3)用射吸式噴丸對(duì)金屬表面進(jìn)行粗化處理；壓力為0.4?0.6MPa，鑄鋼丸硬度一般為40?50HRC，噴丸速度為60 m / S，噴丸距離控制在200?400mm，噴丸角度為60。?80。； (4)進(jìn)行預(yù)熱，將溫度控制在80?120°C之內(nèi)； (5)靜電噴涂:噴涂電壓40?90kV;噴涂電流10?20 μ A ;流速壓力0.30?0.60MPa ;霧化壓力0.30?0.50MPa ;供粉壓力0.1?0.3MPa ;供粉量200?300g / min ;噴槍口至工件的距離120?300mm ;噴涂厚度約為50 μπι; (6)將模具表面清理干凈，放入真空加熱到380°C時(shí)開模，在凸凹模表面均勻地噴上脫模劑，待模具冷卻后，將經(jīng)過表面預(yù)處理和PES靜電噴涂工序的金屬基體作為嵌件放入模具凹腔中，將制得的PES塑料層混料平鋪在PES噴涂層上，平鋪厚度為3?6mm ;加壓至4?6 MPa,以15?20°C / min的速度升溫，放氣2?3次；待溫度升至330?340°C后保持恒溫25?35min，然后加壓至10?12MPa，并升溫至370?380°C后保持恒溫50?70min，最后在保壓條件下冷卻使模具溫度降到120°C左右脫模。2.如權(quán)利要求1所述的一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述干燥溫度為170 °C，干燥時(shí)間為5h。3.如權(quán)利要求1所述的一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述粗化處理時(shí)間為2h。
【專利摘要】一種金屬塑料復(fù)合材料的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。其特征在于：通過原料混合干燥、表面處理、粗化處理和噴涂的金屬基體與塑料層共混粉料在高溫下模壓成型，制備了結(jié)合性較好的塑料金屬復(fù)合材料。通過對(duì)制備工藝的改進(jìn)制得結(jié)核性較好的塑料金屬復(fù)合材料，有效解決了材料孔隙組織不嚴(yán)密的問題，并大幅提高了材料的結(jié)合強(qiáng)度，本發(fā)明所述的復(fù)合材料的制備方法，制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】B32B37/10, B32B38/16, B32B37/06, B32B37/24, B32B38/00
【公開號(hào)】CN105522811
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510763564
【發(fā)明人】李長(zhǎng)英
【申請(qǐng)人】陜西聚潔瀚化工有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日