一種金屬與塑料的結(jié)合材料及其制備方法及制備的結(jié)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬與塑料的結(jié)合材料，及一種金屬與塑料的結(jié)合材料的制備方法，以及該方法制備的金屬與塑料的結(jié)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)結(jié)合所使用的材料中，對塑料的需求仍在不斷增加；而金屬在機械和電學(xué)方面的優(yōu)越性能也確保了其在混合應(yīng)用中的地位。但是金屬和塑料之間的結(jié)合是最困難的物理結(jié)合之一，目前，增強金屬與塑料的結(jié)合方式主要有以下方法:(1)通過粘合劑將金屬和塑料結(jié)合；(2)通過改善注塑料的特性；(3)通過電化學(xué)腐蝕的方法在金屬基體表面形成孔洞，注射熔融塑料于金屬基體上，形成金屬與塑料的復(fù)合體。但是，以上這些方法在提高金屬和塑料間的結(jié)合力方面的作用有限，并且操作也比較復(fù)雜，成本也較高。
[0003]激光熔覆技術(shù)發(fā)展已近半個世紀(jì)，歷經(jīng)多次改進，早期主要集中在熔覆特性、微觀結(jié)構(gòu)及金相分析等方面的研究；目前主要用激光熔覆來制備新材料，以及用激光熔覆來增強不同材料與金屬基體的結(jié)合。
[0004]但是，激光熔覆技術(shù)在增強塑料和金屬基體的結(jié)合力方面的研究還比較少，并且存在塑料和金屬基體的結(jié)合力低的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的塑料和金屬基體的結(jié)合力低，制備工藝復(fù)雜、成本高的缺陷，提供一種金屬與塑料的結(jié)合材料，及一種金屬與塑料的結(jié)合材料的制備方法，以及該方法制備的金屬與塑料的結(jié)合材料。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在保護氣體氣氛下，先在金屬基體的表明雕刻出槽，再在槽的至少部分表面上附著含有S12和金屬基體粉末的覆熔物，然后用激光照射相鄰槽之間的金屬基體表面上的覆熔物，然后冷卻，去除未與金屬基體結(jié)合的覆熔物，得到金屬體，將金屬體進行注塑，即可得到金屬體和注塑體通過雙卡扣結(jié)構(gòu)結(jié)合的結(jié)合材料，該結(jié)合材料的金屬與塑料間的結(jié)合力強。
[0007]因此，為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種金屬與塑料的結(jié)合材料，該結(jié)合材料包括金屬基體和注塑體，所述金屬基體和所述注塑體通過雙卡扣結(jié)構(gòu)結(jié)合，所述雙卡扣結(jié)構(gòu)包括位于金屬基體上的微卡扣和所述微卡扣與金屬基體表面形成的大卡扣。
[0008]另一方面，本發(fā)明提供了一種金屬與塑料的結(jié)合材料的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0009](I)在保護氣體氣氛下，激光照射金屬基體，雕刻出槽；
[0010](2)在金屬基體的至少部分表面上附著覆熔物，在保護氣體氣氛下，對相鄰槽之間的金屬基體表面上的覆熔物進行激光照射使至少部分覆熔物與所述金屬基體熔融結(jié)合，然后冷卻至室溫，去除未與金屬基體結(jié)合的覆熔物，得到金屬體；
[0011](3)在步驟(2)得到的金屬體的表面上進行注塑，得到結(jié)合材料；
[0012]其中，所述覆熔物含有S12和金屬基體粉末。
[0013]第三方面，本發(fā)明提供了如上所述的方法制備的結(jié)合材料。
[0014]本發(fā)明中，先將金屬基體雕刻出槽，再在金屬基體的至少部分表面上附著含有S12和金屬基體粉末的覆熔物，激光照射相鄰槽之間的金屬基體表面上的覆熔物使至少部分覆熔物與金屬基體熔融結(jié)合，從而在金屬基體相鄰槽之間的金屬基體表面上形成類似燕尾槽的微卡扣，另外，槽和該微卡扣又形成大卡扣結(jié)構(gòu)，因此形成了帶有雙卡扣結(jié)構(gòu)的金屬基體，將該金屬基體注塑成型，形成結(jié)合力強的金屬與塑料的結(jié)合材料。
[0015]本發(fā)明的制備方法操作工藝簡單，成本較低，采用本發(fā)明的方法制備的結(jié)合材料，結(jié)合材料的塑料與金屬的結(jié)合力可以達到15_25MPa，金屬與塑料之間的結(jié)合力強。
[0016]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實施方式的工藝示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]I金屬基體；2激光；3保護氣體；4覆熔物；5通槽；6金屬體；7結(jié)合材料。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021]—方面，本發(fā)明提供了一種金屬與塑料的結(jié)合材料，該結(jié)合材料包括金屬基體I和注塑體，金屬基體I和所述注塑體通過雙卡扣結(jié)構(gòu)結(jié)合，雙卡扣結(jié)構(gòu)包括位于金屬基體I上的微卡扣和所述微卡扣與金屬基體I表面形成的大卡扣。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所述的結(jié)合材料，其中，金屬基體I的表面可以為凹凸不平的表面，為了進一步增強塑料與金屬體6的結(jié)合力，優(yōu)選地，金屬基體I表面上有槽，更優(yōu)選為通槽。
[0023]更優(yōu)選地，雙卡扣結(jié)構(gòu)包括位于金屬基體I上的微卡扣和所述微卡扣與金屬基體I表面上的槽形成的大卡扣。
[0024]根據(jù)本發(fā)明所述的結(jié)合材料，微卡扣可以為常規(guī)的鉤狀物，為了進一步增強塑料與金屬體6的結(jié)合力，優(yōu)選地，微卡扣為由覆熔物在所述金屬基體I上熔融形成的鉤狀結(jié)構(gòu)，所述覆熔物含有S12和金屬基體粉末。
[0025]在以上優(yōu)選實施方式下，微卡扣可以設(shè)置在金屬基體I上相鄰?fù)ú?之間的金屬基體I的表面上，如圖1所示。
[0026]根據(jù)本發(fā)明所述的結(jié)合材料，金屬基體I上的通槽的制備方法可以為本領(lǐng)域常規(guī)的用于制備通槽的方法，例如，可以通過激光照射金屬基體I形成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明所述的結(jié)合材料，注塑料為本領(lǐng)域常規(guī)的注塑料，例如可以為PE(聚乙烯)塑料、PP (聚丙烯)塑料、PVC (聚氯乙烯)塑料和PPS (聚苯硫醚))塑料中的至少一種。
[0028]另一方面，本發(fā)明提供了一種金屬與塑料的結(jié)合材料7的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0029](I)在保護氣體3氣氛下，激光2照射金屬基體1，雕刻出槽；
[0030](2)在金屬基體I的至少部分表面上附著覆熔物4，在保護氣體3氣氛下，對相鄰槽之間的金屬基體I表面上的覆熔物4進行激光2照射使至少部分覆熔物4與金屬基體I熔融結(jié)合，然后冷卻至室溫，去除未與金屬基體I結(jié)合的覆熔物4，得到金屬體6 ;
[0031](3)在步驟(2)得到的金屬體6的表面上進行注塑，得到結(jié)合材料7 ;
[0032]其中，覆熔物4含有S12和金屬基體粉末。
[0033]本發(fā)明中，先在金屬基體I上雕刻出槽，然后只要將含有S12和金屬基體粉末的覆熔物4覆于金屬基體I上，在保護氣體3條件下，激光2照射覆于金屬基體I上的覆熔物，即可使得覆熔物4與金屬基體I熔融結(jié)合，形成雙卡扣結(jié)構(gòu)，增強塑料與金屬基體的結(jié)合力。為了進一步增強塑料與金屬體6的結(jié)合力，以覆熔物4的重量為基準(zhǔn)，S12的含量優(yōu)選為30-50重量％，更優(yōu)選為35-45重量％ ;金屬基體粉末的含量優(yōu)選為50-70重量％，更優(yōu)選為55-65重量％。
[0034]根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其中，金屬基體I為常規(guī)的能夠在激光照射下熔融的金屬基體1，例如可以為鐵、鎂和鋁中的至少一種。
[0035]根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其中，對金屬基體粉末的種類沒有特殊的要求，為了進一步提高覆熔物與金屬基體的熔融結(jié)合力，金屬基體粉末與金屬基體I優(yōu)選為同一種金屬，對金屬基體粉末的粒徑也沒有特殊的要求，為了進一步增強塑料與金屬體6的結(jié)合力，優(yōu)選地，金屬基體粉末的平均粒徑為10-80 μ m,更優(yōu)選為30-60 μ m。
[0036]根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其中，覆熔物4中含有的S12可以為能夠耐高溫不容易開裂的含S12的混合物，為了進一步降低成本，優(yōu)選地，覆熔物4中含有的S12為石英砂，更優(yōu)選地，所述石英砂的平均粒徑為100-1000 μ m，石英砂中S12的含量為90-99重量％。
[0037]根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其中，覆熔物4的附著厚度沒有特殊要求，只要能夠形成類似燕尾槽的微卡扣即可，為了使得形成的微卡扣更牢固，并進一步增強塑料與金屬體6的結(jié)合力，優(yōu)選地，覆熔物4的附著厚度為100-1000 μ m。
[0038]根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其中，所述槽可以為常規(guī)的槽狀結(jié)構(gòu)，為了進一步增強塑料與金屬體6的結(jié)合力，優(yōu)選地，所述槽為通槽5。
[0039]在上述優(yōu)選實施方式下，在步驟(I)中，激光2照射得到的金屬基體I上的通槽5的規(guī)格可以為本領(lǐng)域常規(guī)的規(guī)格，為了使形成的大卡扣結(jié)構(gòu)更牢固，并進一步增強塑料與金屬體6的