[发明专利]一种聚合物与金属界面粘结结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种聚合物与金属界面粘结结构及其制造方法，涉及材料复合技术领域。该聚合物与金属界面粘结结构包括金属构件、第一过渡层、第二过渡层、粘接层和树脂基构件。金属构件通过第一过渡层与第二过渡层固定连接，粘接层的一侧与第二过渡层粘接，另一侧与树脂基构件粘接，金属构件、第一过渡层、第二过渡层、粘接层和树脂基构件依次贴合设置。与现有技术相比，本发明提供的聚合物与金属界面粘结结构由于采用了与金属构件固定连接的第一过渡层以及与粘接层粘接的第二过渡层，所以具备较强的结合力，内应力低，避免发生分层或者断裂的情况，减缓裂纹增生，韧性好，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及材料复合技术领域，具体而言，涉及一种聚合物与金属界面粘结结构及其制造方法。

背景技术

目前，树脂基复合材料由于其具有高强度、质量轻的优异性能，被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。但由于树脂基复合材料的加工精度低、耐磨性差，在一些易磨损部位或者特殊工况下还是以使用金属材料为主，例如在树脂基复合材料中加入金属嵌件或者在复合材料表面引入金属涂层。

由于金属与树脂的弹性模量、热膨胀系数相差较大，使得金属/树脂基复合材料内应力大，在外力作用或者浇注过程中容易发生分层或断裂现象导致材料失效。因此金属和树脂之间的结合问题一直是国内外研究者的研究热点，也是解决树脂基复合材料在机械等行业应用的关键问题。

有鉴于此，设计出一种结合力强的聚合物与金属界面粘结结构及其制造方法特别是在工业生产中显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物与金属界面粘结结构，结构简单，具备较强的结合力，内应力低，避免发生分层或者断裂的情况，减缓裂纹增生，韧性好，使用寿命长。

本发明的另一目的在于提供一种聚合物与金属界面粘结结构的制造方法，能够制造出结构简单，具备较强的结合力，内应力低，避免发生分层或者断裂的情况，减缓裂纹增生，韧性好，使用寿命长的聚合物与金属界面粘结结构。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种聚合物与金属界面粘结结构，包括金属构件、第一过渡层、第二过渡层、粘接层和树脂基构件，金属构件通过第一过渡层与第二过渡层固定连接，粘接层的一侧与第二过渡层粘接，另一侧与树脂基构件粘接，金属构件、第一过渡层、第二过渡层、粘接层和树脂基构件依次贴合设置。

进一步地，第一过渡层由纯金属材料制成。

进一步地，第一过渡层由钛金属或者铝金属材料制成。

进一步地，第二过渡层由金属氧化物材料制成。

进一步地，第二过渡层由二氧化钛或者三氧化二铝材料制成。

进一步地，粘接层由环氧树脂胶黏剂材料制成。

一种聚合物与金属界面粘结结构的制造方法，用于制造上述的聚合物与金属界面粘结结构，该聚合物与金属界面粘结结构的制造方法包括：对金属构件的表面进行预处理；在金属构件的表面沉积第一过渡层；在第一过渡层的表面沉积第二过渡层；在第二过渡层的表面涂覆粘接层，并将树脂基构件粘接于粘接层上。

进一步地，对金属构件的表面进行预处理的步骤包括：利用酒精或者丙酮对金属构件的表面进行擦拭；利用磁控溅射技术对金属构件的表面进行氩离子刻蚀，以去除粘附在金属构件表面的杂质和氧化层。

进一步地，在金属构件的表面沉积第一过渡层的步骤中，利用等离子体喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积或者激光熔覆的方法对第一过渡层进行沉积。

进一步地，在第二过渡层的表面涂覆粘接层，并将树脂基构件粘接于粘接层上的步骤中，利用缠绕成型技术制备树脂基构件。

本发明提供的聚合物与金属界面粘结结构及其制造方法具有以下有益效果：