本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合體金屬材料的制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的不銹鋼與塑料復(fù)合體制備技術(shù)，一般是通過在不銹鋼結(jié)構(gòu)件與塑料制件設(shè)置固定結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，這就要求在不銹鋼結(jié)構(gòu)件上增加連接結(jié)構(gòu)；但不銹鋼的加工效率低成本較高，且無法制作形狀較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這大大限制了不銹鋼結(jié)構(gòu)件在電子產(chǎn)品、精密醫(yī)療器械、汽車車身部件中的應(yīng)用。
雖然，目前可以通過熱熔膠粘接的方法實現(xiàn)不銹鋼與塑料的一體化結(jié)合，但是塑料與不銹鋼的結(jié)合力不高，不能滿足產(chǎn)品實際的使用強度要求。
已有通過電化學(xué)陽極氧化的方法使得金屬表面形成若干納米孔并制備復(fù)合體。然而，對于不銹鋼材質(zhì)而言，電化學(xué)陽極氧化液會使不銹鋼表面形成致密的氧化膜，不利于納米孔的形成，使得所制備的復(fù)合體材料的結(jié)合強度十分有限，而且生產(chǎn)成本高，能耗較大。
另外已有通過陽極氧化對不銹鋼進行處理以形成多孔膜，再與樹脂進行一體化結(jié)合的方法；但是，不銹鋼在陽極氧化處理時表面會形成一層致密的氧化膜而發(fā)生鈍化，并不利于多孔膜的形成；而且在陽極氧化處理上需要額外增加設(shè)備上的資金投入，在一定程度上增加了生產(chǎn)的成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合體金屬材料的制備方法，制備成本低，金屬材料強度高。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種復(fù)合體金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：對所述不銹鋼進行預(yù)處理，利用打孔器使所述不銹鋼的表面形成多個孔洞，每平方米有孔洞50~80個，孔洞的直徑為10~40mm；
步驟2：將步驟1打過孔洞的不銹鋼浸入金屬處理劑中進行表面化學(xué)處理；
步驟3：對所述不銹鋼和塑料原料以及填料混合一起進行注塑成型，注塑成型的溫度為800~1000℃，形成所述不銹鋼和塑料一體化的復(fù)合體金屬材料。
進一步地，所述步驟1還包括以體積百分比為15~45％的稀磷酸對所述不銹鋼進行預(yù)活化處理，所述預(yù)活化處理的溫度為40~60℃，時間為5~15min。
進一步地，所述步驟1包括以體積百分比為10~45％的稀硫酸對所述不銹鋼進行活化處理，所述活化處理的溫度為45~75℃，時間為3~15min，經(jīng)所述活化處理的所述不銹鋼表面形成形成不規(guī)則的孔洞。
進一步地，所述步驟2中進行表面化學(xué)處理的溫度為50~80℃，時間為5~15min。
進一步地，所述步驟3中的塑料原料包括聚苯烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯─醋酸乙烯之共聚合物；所述填料按照重量份數(shù)包括以下成分：凹凸棒土20~50份、膨脹珍珠巖10~60份、卵石土5~10份。
進一步地，所述步驟2中的金屬處理劑按照重量份數(shù)包括以下組分：有機酸劑200~300份、有機溶劑400~500份、硅烷偶合劑50~150份、有機銨鹽30~90份。
進一步地，所述硅烷偶合劑選自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三甲氧硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基甲基二乙氧基硅烷及其彼此組合中的其中一種。
進一步地，所述有機酸劑包括順丁烯二酸、檸檬酸、鄰苯二甲酸、反式丁二酸、鄰二苯磺酸、間二苯磺酸、草酸、馬來酸、丙二酸、正丁二酸、異丁二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、以及前述有機酸的有機衍生物其中的一種或幾種。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種復(fù)合體金屬材料的制備方法，在預(yù)處理過程中，使不銹鋼的表面形成微小的不規(guī)則孔洞，這樣使得金屬處理劑中的有機銨鹽和有機酸劑與不銹鋼基材更加緊密融合，使得不銹鋼與塑料及填料的結(jié)合效果更佳，不銹鋼韌性更高；所使用的金屬處理劑中含有機銨鹽，可以有效改善塑膠在金屬的表面張力系數(shù)，減小不銹鋼與塑料存在表面張力系數(shù)差異，使不銹鋼易與塑料結(jié)合，同時有機銨鹽在溶液中自身電離出來的氯離子可以與有機酸劑電離的氫離子形成鹽酸，可以進入不銹鋼孔洞內(nèi)繼續(xù)進行蝕刻，拓展孔洞內(nèi)部的面積和深度，有利于增大塑膠進入孔洞的結(jié)合部分。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
實施例1
一種復(fù)合體金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：對所述不銹鋼進行預(yù)處理，利用打孔器使所述不銹鋼的表面形成多個孔洞，每平方米有孔洞50個，孔洞的直徑為10mm；
步驟2：將步驟1打過孔洞的不銹鋼浸入金屬處理劑中進行表面化學(xué)處理；
步驟3：對所述不銹鋼和塑料原料以及填料混合一起進行注塑成型，注塑成型的溫度為800℃，形成所述不銹鋼和塑料一體化的復(fù)合體金屬材料。
其中，所述步驟1還包括以體積百分比為15％的稀磷酸對所述不銹鋼進行預(yù)活化處理，所述預(yù)活化處理的溫度為40℃，時間為5min。
其中，所述步驟1包括以體積百分比為10％的稀硫酸對所述不銹鋼進行活化處理，所述活化處理的溫度為45℃，時間為3min，經(jīng)所述活化處理的所述不銹鋼表面形成形成不規(guī)則的孔洞。
其中，所述步驟2中進行表面化學(xué)處理的溫度為50℃，時間為5min。
其中，所述步驟3中的塑料原料包括聚苯烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯─醋酸乙烯之共聚合物；所述填料按照重量份數(shù)包括以下成分：凹凸棒土20份、膨脹珍珠巖10份、卵石土10份。
其中，所述步驟2中的金屬處理劑按照重量份數(shù)包括以下組分：有機酸劑200~300份、有機溶劑400份、硅烷偶合劑50份、有機銨鹽30份。
其中，所述硅烷偶合劑選自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三甲氧硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基甲基二乙氧基硅烷及其彼此組合中的其中一種。
其中，所述有機酸劑包括順丁烯二酸、檸檬酸、鄰苯二甲酸、反式丁二酸、鄰二苯磺酸、間二苯磺酸、草酸、馬來酸、丙二酸、正丁二酸、異丁二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、以及前述有機酸的有機衍生物其中的一種或幾種。
實施例2
一種復(fù)合體金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：對所述不銹鋼進行預(yù)處理，利用打孔器使所述不銹鋼的表面形成多個孔洞，每平方米有孔洞70個，孔洞的直徑為30mm；
步驟2：將步驟1打過孔洞的不銹鋼浸入金屬處理劑中進行表面化學(xué)處理；
步驟3：對所述不銹鋼和塑料原料以及填料混合一起進行注塑成型，注塑成型的溫度為900℃，形成所述不銹鋼和塑料一體化的復(fù)合體金屬材料。
其中，所述步驟1還包括以體積百分比為35％的稀磷酸對所述不銹鋼進行預(yù)活化處理，所述預(yù)活化處理的溫度為50℃，時間為10min。
其中，所述步驟1包括以體積百分比為35％的稀硫酸對所述不銹鋼進行活化處理，所述活化處理的溫度為55℃，時間為10min，經(jīng)所述活化處理的所述不銹鋼表面形成形成不規(guī)則的孔洞。
其中，所述步驟2中進行表面化學(xué)處理的溫度為60℃，時間為10min。
其中，所述步驟3中的塑料原料包括聚苯烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯─醋酸乙烯之共聚合物；所述填料按照重量份數(shù)包括以下成分：凹凸棒土30份、膨脹珍珠巖40份、卵石土7份。
其中，所述步驟2中的金屬處理劑按照重量份數(shù)包括以下組分：有機酸劑250份、有機溶劑450份、硅烷偶合劑100份、有機銨鹽60份。
其中，所述硅烷偶合劑選自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三甲氧硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基甲基二乙氧基硅烷及其彼此組合中的其中一種。
其中，所述有機酸劑包括順丁烯二酸、檸檬酸、鄰苯二甲酸、反式丁二酸、鄰二苯磺酸、間二苯磺酸、草酸、馬來酸、丙二酸、正丁二酸、異丁二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、以及前述有機酸的有機衍生物其中的一種或幾種。
實施例3
一種復(fù)合體金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：對所述不銹鋼進行預(yù)處理，利用打孔器使所述不銹鋼的表面形成多個孔洞，每平方米有孔洞80個，孔洞的直徑為40mm；
步驟2：將步驟1打過孔洞的不銹鋼浸入金屬處理劑中進行表面化學(xué)處理；
步驟3：對所述不銹鋼和塑料原料以及填料混合一起進行注塑成型，注塑成型的溫度為800~1000℃，形成所述不銹鋼和塑料一體化的復(fù)合體金屬材料。
其中，所述步驟1還包括以體積百分比為45％的稀磷酸對所述不銹鋼進行預(yù)活化處理，所述預(yù)活化處理的溫度為60℃，時間為15min。
其中，所述步驟1包括以體積百分比為45％的稀硫酸對所述不銹鋼進行活化處理，所述活化處理的溫度為75℃，時間為15min，經(jīng)所述活化處理的所述不銹鋼表面形成形成不規(guī)則的孔洞。
其中，所述步驟2中進行表面化學(xué)處理的溫度為80℃，時間為15min。
其中，所述步驟3中的塑料原料包括聚苯烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯─醋酸乙烯之共聚合物；所述填料按照重量份數(shù)包括以下成分：凹凸棒土50份、膨脹珍珠巖60份、卵石土10份。
其中，所述步驟2中的金屬處理劑按照重量份數(shù)包括以下組分：有機酸劑300份、有機溶劑500份、硅烷偶合劑150份、有機銨鹽90份。
其中，所述硅烷偶合劑選自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三甲氧硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙烷基丙基甲基二乙氧基硅烷及其彼此組合中的其中一種。
其中，所述有機酸劑包括順丁烯二酸、檸檬酸、鄰苯二甲酸、反式丁二酸、鄰二苯磺酸、間二苯磺酸、草酸、馬來酸、丙二酸、正丁二酸、異丁二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、以及前述有機酸的有機衍生物其中的一種或幾種。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。