[发明专利]一种金属表面纳米注塑成型的方法及其应用

说明书

本发明提供一种金属表面纳米注塑成型的方法，包括如下步骤：预处理，清洗液中清洗，纯水水洗，干燥处理，在金属基材表面覆盖金属Ni、Cr、Cu或其合金耐腐蚀金属模板，该金属模板分为空白区域和金属区域，向金属模板的基材表面物理溅射耐腐蚀金属，取下耐腐蚀金属模板，将经过溅射后的金属基板浸入酸腐蚀液中，多次腐蚀，得到均匀分布的微米级腐蚀孔，纯水水洗，将腐蚀后的金属基材浸泡于弱酸溶液中，表面形成20‑80nm的纳米孔，然后纯水水洗、干燥处理，最后对基材进行纳米注塑。

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，尤其是涉及一种金属表面纳米注塑成型的方法及其应用。

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。

现在技术中，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形成无数的孔径约为20nm的微孔，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呈分布杂乱、无序，孔道深度不一（如本发明图1），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、冲击韧性、耐热性和成型加工性能存在较为明显的缺陷，其次该现有技术的致命缺点是，腐蚀后的孔为纳米级，并非肉眼可见，在纳米注塑时，树脂很难进入纳米孔道，造成金属与树脂的结合力下降，此外，现有技术中还存在使用阳极氧化处理基材金属，以获得微米孔，但是阳极氧化处理的方法仅仅适用于阀金属，如镁、钛、铝或其合金，不适用于不锈钢、铜等金属，而且阳极氧化获得的腐蚀孔，孔径最大不超过5微米，甚至在1微米以下，不利于树脂进入纳米孔，进而不利于基材金属与树脂的粘附力提高。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种金属表面纳米注塑成型的方法及其应用，该金属表面纳米注塑成型的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）首先使用磨光、抛光、滚光、喷砂或抛丸中的一种处理方法除去金属表面纳米级的天然氧化层；

（2）将经过处理的金属，浸泡于碱金属清洗液中清洗；

（3）纯水水洗，干燥处理；

（4）在金属基材表面覆盖金属Ni、Cr、Cu或其合金耐腐蚀金属模板，该金属模板分为空白区域和金属区域；

（5）向步骤（4）中金属模板的基材表面物理溅射耐腐蚀金属；

（6）取下耐腐蚀金属模板，将经过物理溅射后的金属基板浸入酸腐蚀液中，刻蚀出均匀分布的微米级腐蚀孔，纯水水洗，然后继续使用酸腐蚀液重复腐蚀，纯水水洗，该过程的腐蚀次数≥1；

（7）将腐蚀后的金属基材浸泡于主要含有脂氨酸的弱酸溶液中，在均匀分布的微米级腐蚀孔道内表面形成20-80nm的纳米孔，然后纯水水洗、干燥处理；

（8）对基材进行纳米注塑，使树脂通过注塑渗入孔道内。

所述表面物理溅射为磁控溅射，磁控溅射的初始抽真空度为10^-3-10^-2Pa，靶材为Ni靶，Cr靶或Cu靶，该靶材与模板金属材质一致，所获得的物理溅射耐腐蚀金属层的厚度低于20nm。