一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及復合體技術，具體涉及一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法。
【背景技術】
[0002]在汽車、家庭電氣化制品、產業設備等部件制造業領域通常需要將鎂鋁合金和工程塑料復合到一起，通常用的是粘結技術，即通過膠黏劑將鎂鋁合金和工程塑料粘合到一起。膠黏劑技術已經發展得比較成熟，如申請號為201210321030.3的中國發明專利申請提供了一種環氧樹脂膠黏劑，包括以下成分:環氧樹脂35-45重量份，二亞乙基三胺4-6重量份，鄰苯二甲酸二丁酯6-8重量份；申請號為201210426791.5的中國發明專利申請公開了一種環氧類膠黏劑，它是由甲乙兩種組合組成:甲組分是由下述的原料組成:711環氧樹月旨、改性環氧樹脂、增韌劑液態聚硫橡膠JLY-124、石英粉；所述乙組分是由下述原料組成:701環氧固化劑、偶聯劑KH-550、促進劑DMP-30 ;混合，攪拌均勻，即得所述環氧類膠黏劑。
[0003]盡管上述膠黏劑的粘結性能非常優異，但是仍然使用了介質層一膠黏劑，目前尚未發現不使用膠黏劑便能將鎂鋁合金和工程塑料牢固的結合到一起的方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法。
[0005]本發明的目的通過下述技術方案實現:一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法，包括如下步驟:
A:將鎂鋁合金進行加工制成鎂鋁合金形狀物，將鎂鋁合金形狀物在超聲波條件下進行酸化處理；
B:將步驟A酸洗后的鎂鋁合金經第一水池沖洗；
C:將步驟B沖洗后的鎂鋁合金放入裝有胺系水溶液的槽中進行浸潰處理；
D:將步驟C浸潰后的鎂鋁合金放入第二水池沖洗；
E:將步驟D沖洗后的鎂鋁合金進行干燥；
F:將工程塑料注射到經過步驟E處理過的鎂鋁合金上。
[0006]所述超聲波的頻率控制在35_40kHz，超聲波條件下的酸化處理時間為5_10min。
[0007]其中，以重量百分比計，所述步驟A中酸化處理所用的酸化液包括以下組份:
硝酸5-15%
乙酸1-3%
過硫酸鉀0.1-1%
磷酸氫二鉀1-5%
六次甲基四胺 0.01-0.03%。
[0008]上述組成的酸化液蝕刻效果好、蝕刻速度快而且穩定，能快速在鎂鋁合金表面形成微孔結構。
[0009]其中，所述步驟B和步驟D中，第一水池和第二水池的pH控制在5-7。
[0010]其中，以重量百分比計，所述步驟C中的胺系水溶液包括以下組份:
三乙醇胺2-6%
I，3-噻唑-2-甲酰氯 0.1-1%
烯丙基胺0.1_1%
苯胺0.5-1%。
[0011]其中，所述步驟C中，浸潰溫度為65-75°C，浸潰時間為8-12min。
[0012]其中，以重量百分比計，所述步驟F中工程塑料包括下重量份的原料:
聚苯硫醚樹脂25-60份玻璃纖維5-10份納米碳酸鈣1-4份滑石粉3-6份。
[0013]優選的，所述步驟F中工程塑料還包括有:
乙烯-丙烯酸丁酯3-10份
季戊四醇硬脂酸酯0.2-1份
N, N’ - 二仲丁基對苯二胺0.2-1份。
[0014]上述組成的工程塑料流動性好，力學性能好，便于深入到鎂鋁合金的微孔結構中，使工程塑料與鎂鋁合金牢固結合，不容易從鎂鋁合金的表面脫離。
[0015]所述玻璃纖維的長度為17-25毫米，直徑為5 - 24微米，所述納米碳酸鈣的粒徑為160-260納米，所述滑石粉的粒徑為2600-3600目。
[0016]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
本發明提供的一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法，包括超聲波酸化處理、第一水池沖洗、胺系水溶液浸潰、第二水池沖洗、干燥和注射步驟，本發明采用超聲波與酸化處理相結合的方式，酸化處理在鎂鋁合金表面快速蝕刻出微孔結構，酸化處理過程中形成的微氣泡在聲波的作用下振動，當聲壓或聲強達到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合的瞬間產生沖擊波使氣泡周圍產生巨大壓力及局部調溫，這種超聲波空化所產生的巨大壓力和局部調溫使酸化處理所形成的微孔結構進一步擴大和加深，便于后續工程塑料深入到微孔結構中，實現工程塑料與鎂鋁合金牢固地結合；本發明采用胺系水溶液浸潰的方法使胺系化合物分子同時吸附于鎂鋁合金表面形成的微孔結構中，當將工程塑料注射到經上述處理過的鎂鋁合金上時，原本工程塑料與處于低溫狀態的鎂鋁合金接觸會被急速冷卻，但是工程塑料與吸附于鎂鋁合金表面的胺系化合物分子相遇后發熱，進而將要結晶固化的工程塑料的固化時間延遲，便于高分子鏈段潛入到具有微孔結構的鎂鋁合金表面，進而使工程塑料與鎂鋁合金牢固地結合到一起。
【具體實施方式】
[0017]為了便于本領域技術人員的理解，下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0018]實施例1。
[0019]一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法，包括如下步驟:
A:將鎂鋁合金進行加工制成鎂鋁合金形狀物，將鎂鋁合金形狀物在超聲波條件下進行酸化處理；
B:將步驟A酸洗后的鎂鋁合金經第一水池沖洗；
C:將步驟B沖洗后的鎂鋁合金放入裝有胺系水溶液的槽中進行浸潰處理；
D:將步驟C浸潰后的鎂鋁合金放入第二水池沖洗；
E:將步驟D沖洗后的鎂鋁合金進行干燥；
F:將工程塑料注射到經過步驟E處理過的鎂鋁合金上。
[0020]所述超聲波的頻率控制在35kHz，超聲波條件下的酸化處理時間為5min。
[0021]其中，以重量百分比計，所述步驟A中酸化處理所用的酸化液包括以下組份:
硝酸5%
乙酸1%
過硫酸鉀1%
磷酸氫二鉀5%
六次甲基四胺 0.01%
水余量。
[0022]其中，硝酸的質量濃度為65%。
[0023]其中，所述步驟B和步驟D中，第一水池和第二水池的pH控制在5。
[0024]其中，以重量百分比計，所述步驟C中的胺系水溶液包括以下組份:
三乙醇胺2%
I，3-噻唑-2-甲酰氯 1%
烯丙基胺1%
苯胺0.5%
水余量。
[0025]其中，所述步驟C中，浸潰溫度為65_75°C，浸潰時間為8_12min。
[0026]其中，以重量百分比計，所述步驟F中工程塑料包括下重量份的原料:
聚苯硫醚樹脂25份玻璃纖維5份納米碳酸鈣I份滑石粉3份
乙烯-丙烯酸丁酯3份
季戊四醇硬脂酸酯0.2份
N, N’ - 二仲丁基對苯二胺0.2份。
[0027]其中，所述玻璃纖維的長度為17毫米，玻璃纖維的直徑為5微米，所述納米碳酸鈣的粒徑為160納米，所述滑石粉的粒徑為2600目。
[0028]通過本實施例的方法將工程塑料與鎂鋁合金進行無膠結合，測得其剪切斷裂力為24.6MPa0
[0029]實施例2。
[0030]一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法，包括如下步驟: A:將鎂鋁合金進行加工制成鎂鋁合金形狀物，將鎂鋁合金形狀物在超聲波條件下進行酸化處理；
B:將步驟A酸洗后的鎂鋁合金經第一水池沖洗；
C:將步驟B沖洗后的鎂鋁合金放入裝有胺系水溶液的槽中進行浸潰處理；
D:將步驟C浸潰后的鎂鋁合金放入第二水池沖洗；
E:將步驟D沖洗后的鎂鋁合金進行干燥；
F:將工程塑料注射到經過步驟E處理過的鎂鋁合金上。
[0031]所述超聲波的頻率控制在38kHz，超聲波條件下的酸化處理時間為Smin。
[0032]其中，以重量百分比計，所述步驟A中酸化處理所用的酸化液包括以下組份:
硝酸15%
乙酸2%
過硫酸鉀0.1%
磷酸氫二鉀1%
六次甲基四胺 0.03%
水余量。
[0033]其中，硝酸的質量濃度為65%。
[0034]其中，所述步驟B和步驟D中，第一水池和第二水池的pH控制在6。
[0035]其中，以重量百分比計，所述步驟C中的胺系水溶液包括以下組份:
三乙醇胺5%
I，3-噻唑-2-甲酰氯 0.5%
烯丙基胺0.7%
苯胺0.8%
水余量。
[0036]其中，所述步驟C中，浸潰溫度為70°C，浸潰時間為1min。
[0037]其中，以重量百分比計，所述步驟F中工程塑料包括下重量份的原料:
聚苯硫醚樹脂40份玻璃纖維8份納米碳酸鈣3份滑石粉4份
乙烯-丙烯酸丁酯6份
季戊四醇硬脂酸酯0.6份
N, N’ - 二仲丁基對苯二胺0.6份。
[0038]其中，所述玻璃纖維的長度為20毫米，直徑為15微米，所述納米碳酸鈣的粒徑為200納米，所述滑石粉的粒徑為3000目。
[0039]通過本實施例的方法將工程塑料與鎂鋁合金進行無膠結合，測得其剪切斷裂力為24.1MPa。
[0040]實施例3。
[0041]一種無膠、高結合力的鎂鋁合金與塑料復合體的制備方法，包括如下步驟:
A:將鎂鋁合金進行加工制成鎂鋁合金形狀物，將鎂鋁合金形狀物在超聲波條件下進行酸化處理；
B:將步驟A酸洗后的鎂鋁合金經第一水池沖洗；
C:將步驟B沖洗后的鎂鋁合金放入裝有胺系水溶液的槽中進行浸潰處理；
D:將步驟C浸潰后的鎂鋁合金放入第二水池沖洗；
E:將步驟D沖洗后的鎂鋁合金進行干燥；
F:將工程塑料注射到經過步驟E處理過的鎂鋁合金上。
[0042]所述超聲波的頻率控制在40kHz，超聲波條件下的酸化處理時間為1min。
[0043]其中，以重量百分比計，所述步驟A中酸化處理所用的酸化液包括以下組份:
硝酸15%
乙酸3%
過硫酸鉀1%
磷酸氫二鉀5%
六次甲基四胺 0.03%
水余量。
[0044]其中，硝酸的質量濃度為65%。
[0045]其中，所述步驟B和步驟D中，第一水池和第二水池的pH控制在7。
[0046]其中，以重量百分比計，所述步驟C中的胺系水溶液包括以下組份:
三乙醇胺6%
I，3-噻唑-2-甲酰氯 1%
烯丙基胺1%
苯胺1%
水余量。
[0047]其中，所述步驟C中，浸潰溫度為75°C，浸潰時間為12min。
[0048]其中，以重量百分比計，所述步驟F中