[发明专利]金属包覆的聚合物制品

说明书

交叉引用的相关申请

本申请是2009年6月2日申请的No.12/476455的部分继续申请。

发明领域

本发明涉及一种金属包覆的聚合物制品，其包含聚合物材料，该聚合物材料在至少一个方向上的线性热膨胀系数超过25x10^-6 K^-1，和细粒化的(平均粒度：2-5000nm)或者无定形金属材料，该金属材料具有低于25x10^-6 K^-1的热膨胀系数，该系数能够增强该金属材料和该聚合物之间的脱离强度。该具有不匹配的热膨胀系数的金属包覆的聚合物制品在金属层和聚合物材料之间表现出良好的粘附性以及优异的热循环性能，并且适于结构化应用。

发明背景

本发明涉及金属包覆的聚合物制品，其包含在聚合物-复合材料/基底上的无定形或者细粒化的金属涂层/层，具有良好的附着性和热循环性，用于结构化应用中。

归因于它们低的成本和易于通过不同的手段加工/成形，聚合物材料得以广泛使用，其任选的填充有选自下面的材料或者用其增强：金属，金属合金，和/或选自石墨，石墨纤维，碳，碳纤维和碳纳米管的碳基材料，玻璃，玻璃纤维和其他无机填料。

将金属涂层或者层施涂到聚合物零件表面或者相反在商业上是相当重要的，这归因于聚合物和金属相组合所获得的令人期望的性能。金属材料、层和/或涂层是结实的、硬的、坚韧的和有美感的，并且可以通过不同的低温商业方法，包括无电镀沉积技术和/或电沉积来施涂到聚合物基底上。该金属沉积必须充分附着到下面的聚合物基底上，甚至在腐蚀性环境中，以及当经历户外或者工业使用中所遇到的热循环和负荷时，也是如此。

现有技术描述了用于金属化聚合物的众多方法，来通过调节基底表面来确保金属沉积物充分键合到其上，形成耐久的和附着的金属涂层，从而使得它们适于金属沉积。最流行的基底调节/活化方法是化学蚀刻。

Stevenson在US4552626(1985)中描述了一种金属电镀填充热塑性树脂例如尼龙-6^?的方法。将该待电镀的填充的树脂表面清洁，并且赋予亲水性和优选通过合适的溶剂或者酸脱光泽。除去所述表面中至少一部分的填料，优选通过合适的酸来除去。其后施加无电镀来提供导电金属沉积物，随后通过电镀施涂至少一个金属层来提供期望的耐磨损性和/或装饰性金属表面。Stevensen没有提供关于热循环性能或者附着强度的信息。

Leech在US4054693(1977)中公开了一种用组合物在pH11-13来活化树脂状材料的方法，该组合物包含水、高锰酸根离子和锰酸根离子，其在无电镀金属沉积之后表现出优异的剥离强度。Leech没有提供关于热循环性能的信息，并且附着强度是专门使用剥离测试来测量的。

Nishizawa在US5185185(1993)中公开了一种预处理聚合物树脂模塑的制品的方法，该制备是由不同的树脂和玻璃增强剂例如玻璃纤维来制成的，所述方法包括：(i)通过浸入到氧化性酸溶液中来处理该树脂模塑的制品，(ii)通过浸入到包含有机极性溶剂的液体中来处理所形成的树脂模塑的制品，和(iii)通过浸入到溶剂中来处理所形成的树脂模塑的制品，该溶剂能够溶解玻璃增强剂和一种或者多种其他热塑性树脂中的一种或者两种。将氟化铵用作玻璃纤维蚀刻剂表现出提高的附着性。Nishizawa没有提供关于热循环性能的信息，并且报告了≤1.5 kg/cm(≤14.7 N/cm)的剥离强度数据。

Yates在US5863410(1999)中描述了一种电解方法，用于生产具有无光泽表面的铜箔，所述表面具有高度不大于大约200微英寸(~5微米)的微峰，并且在结合到聚合物基底上时表现出高的剥离强度。

不同的专利提出了用于多种应用的制品的制作：

Watanabe在US6996425(2006)中描述了一种移动电话壳体，由聚合物材料通过模塑来形成，其中基底涂覆有金属多层到大约10微米厚度，包括由易延展性金属例如Cu制成的下部金属层(与聚合物基底相邻)和由不太延展性的金属例如Ni制成的上部金属层，来实现高强度、刚度和耐冲击强度。该延展性金属层的厚度是上部金属层的4-5倍。Watanabe没有提供关于热循环性能或者附着强度的信息。

Erb在US5352266(1994)和US5433797(1995)(同一申请人)描述了一种生产纳米结晶材料，特别是纳米结晶镍基材料的方法。将该纳米结晶材料在含水电解质中通过施加脉冲电流而电沉积到阴极上。