[发明专利]一种高结合力铝或铝合金表面纳米注塑成型的方法

说明书

本发明提供一种高结合力铝或铝合金表面纳米注塑成型的方法，包括依次对铝或铝合金进行如下处理的步骤：预处理‑预腐蚀‑直流通电腐蚀‑直流通电二次腐蚀‑弱酸浸泡后处理‑纳米注塑，该高结合力铝或铝合金表面纳米注塑成型的方法可用于移动通信终端壳体的制备。

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，尤其是涉及一种高结合力铝或铝合金表面纳米注塑成型的方法。

背景技术

日本大成塑料（Taiseiplas）株式会社于2002年发明了纳米成型技术（NMT），该技术是将金属与塑料一体化的纳米成型技术，可将金属与树脂一体化成型，广泛用于薄轻、便携的移动电子产品的外壳上，如电脑终端、移动手机。

现有技术中，NMT的处理工序包括如下所示的流程：将需要结合的金属进行碱液处理、酸处理、酯氨酸弱酸处理、再用水清洗干净后进行干燥、注塑。经处理后的金属表面，就会在金属表面形成无数的孔径约为20nm微孔，也就是说，可以认为是在通过处理后的金属表面上形成了很多微小的凹凸结构，注射的树脂进入这些凹凸结构中，产生锚定效果。同时，当树脂注射到处理后的金属表面时，含有酯基的树脂就会与T液发生酯胺反应，从而紧密结合在一起。其中酸处理和脂氨酸弱酸处理步骤为最关键的两步，其中酸处理的主要目的为：（a）除去金属表面多余的碱液，（b）在金属表面上形成大量腐蚀孔，该腐蚀孔的形成主要是由于酸和金属的腐蚀反应，其孔的形成完全依赖于金属基材的组成相和杂质相，由于金属表面的组成相和杂质相对酸的腐蚀速率不同，直接导致金属表面的腐蚀孔分布杂乱、无序，孔道深度不一，完全无序状态；因此会导致在纳米注塑过程中金属表面的树脂呈不均匀，不稳定，孔大且深的地方胶黏性好，孔小且浅的地方胶黏性差，最终导致其力学性能、耐疲劳性、耐冲击韧性、耐热性和成型加工性能存在较为明显的缺陷。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种高结合力铝或铝合金表面纳米注塑成型的方法，依次对铝或铝合金进行如下步骤的处理：预处理-预腐蚀-直流通电腐蚀-直流通电二次腐蚀-弱酸浸泡后处理-纳米注塑，其中弱酸包括0.1~0.5wt.%水溶性氧化石墨烯、1~5wt.%乙酸和去离子水。

预处理为使用磨光、抛光、滚光、喷砂或抛丸中的一种处理方法除去铝或铝合金表面纳米级的天然氧化层。

预腐蚀的过程为：将经过处理的金属，浸泡于5~10wt.%H₂SO₄和1~5wt.%H₃PO₄组成的混合酸液中，浸泡温度30-40^oC，时间5-10分钟，刻蚀出腐蚀孔；然后纯水洗涤，冷风干燥。

直流通电腐蚀的过程为：将经过预腐蚀的金属作为阳极，石墨作为阴极，同时浸泡于混合腐蚀液，并接直流电源，该混合腐蚀液包括1~3wt.%盐酸、0.5~1wt.%硫酸、0.2~1wt.%草酸和0.1~0.15 wt.%AlCl₃溶液，直流通电腐蚀过程中辅助有超声处理，超声频率40~100KHz，温度30~40^oC，时间3~5min，电流密度50-200mA/cm²，然后纯水洗涤，尤其除去Al³⁺，冷风干燥，获得1-10μm的孔道。

直流通电二次腐蚀的过程为：将经过直流通电的金属作为阳极，石墨作为阴极，同时浸泡于二次混合腐蚀液，并接直流电源，二次混合腐蚀液由0.1~2wt.%硝酸、0.5~1wt.%硫酸和去离子水组成，直流通电二次腐蚀过程中也辅助有超声处理，超声频率10~50KHz，温度50~60^oC，时间5~7min，电流密度10-50mA/cm²，然后纯水洗涤，冷风干燥，获得纳米内壁腐蚀孔。

弱酸后处理为使用弱酸浸泡3-5分钟后，取出，纯水洗涤，洗涤时间30-60s，真空冷凝干燥除去多余的水分。