一种塑料金属一体化热压成型装置及方法与流程

本发明涉及塑料金属一体成型技术领域，特别的涉及一种塑料金属一体化热压成型装置及方法。

背景技术：

在汽车、家用电器制品、产业机器等的部件制造等领域，需要将金属与塑料牢固的结合在一起，传统技术主要是使用粘接剂进行黏结；随着纳米注塑成型技术（NMT）的发展，不依赖粘接剂使塑料与金属通过微观机械互锁实现一体化成型越来越越受关注；纳米注塑成型技术（NMT）主要是通过T处理技术在金属表面形成纳米级的凹坑，使用硬树脂通过注塑进入纳米级的凹坑，使树脂与金属连接在一起，从而得到金塑一体化成型产品。

但是纳米注塑成型技术（NMT）是先对金属进行处理，然后将处理后的金属放入注塑模具中，再在金属表面进行注塑成型，使得注塑模具的结构复杂，成本较高，且工艺较为繁琐。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种工艺相对较简单，塑料与金属结合牢固的塑料金属一体化热压成型方法，以及结构简单，制造成本较低，操作比较方便的塑料金属一体化热压成型装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种塑料金属一体化热压成型装置，其特征在于，包括机架以及热压模，所述机架上具有底板以及能够升降的压头，所述压头位于所述底板的上方；所述底板上设置有用于加热的导热板；所述热压模包括安装在导热板上的下模体和安装在压头上的上模体；所述下模体内具有用于层叠放置金属基板和塑料基板的定位槽，所述上模体具有与所述定位槽相配合的凸块，所述上模体随所述压头下压时，所述凸块能够伸入所述定位槽，且所述凸块与所述定位槽之间的最小间距小于待热压的金属基板和塑料基板的厚度之和。

采用上述结构，导热板的热量能够通过下模体传递到定位槽内的金属基板和塑料基板上，从而是塑料基板的表面融化；由于凸块与定位槽之间的最小间距小于待热压的金属基板和塑料基板的厚度之和，在压头的压力作用下，上模体的凸块伸入定位槽内，并将金属基板和塑料基板压合成一体。上述结构简单，制造成本较低，操作比较方便。

作为优化，所述机架上还具有作用于所述压头的振动装置，使所述压头在保持热压状态时的压力随振动频率产生波动。

这样，可以通过振动使塑料基板的熔融层受到高频剪切后变稀，增大熔融层的流动性，塑料熔体进入金属基板表面的纳米孔洞的机率增大，同时振动还起到协同熔体均匀覆盖金属表面纳米区的作用。从而提高塑料基板与金属基板的结合强度。

作为优化，所述振动装置的振动源为超声振动、液压振动或电磁振动。

作为优化，所述凸块与所述定位槽之间为间隙配合。这样，既可以保证凸块能够完全作用在金属基板和塑料基板上，又能够使凸块和定位槽能够快速分开，有利于提高工作效率。

作为优化，所述定位槽的底面上还具有与金属基板衔接铺设的金属垫片，所述金属垫片的厚度比所述金属基板的厚度小0.01~0.03mm。

采用上述结构，利用金属垫片与金属基板衔接铺设在定位槽的底部，可以使塑料基板的下表面保持支撑，避免热压过程中塑料基板变形。

一种塑料金属一体化热压成型方法，包括先对金属基板的表面进行处理，使其表面产生纳米孔洞结构；其特征在于，还包括如下步骤：将待热压的塑料基板叠放在处理后的金属基板上，对金属基板以及塑料基板进行预加热，待塑料基板的表面开始融化时，对塑料基板进行施压使塑料基板压在金属基板的表面上，使塑料基板的表面融化层渗入所述金属基板的表面的纳米孔洞中；冷却后取出即可完成塑料金属一体化热压成型。

采用上述方法，直接将已经成型的塑料基板一体化热压在金属基板上，与传统的纳米注塑成型技术（NMT）相比，无需在金属基板上面进行塑料的注塑成型，避免制造复杂的注塑成型模具，能够简化模具的结构，便于制造，有利于降低生产成本，简化工艺流程，提高工作效率。另外，由于金属基板的表面进行处理产生纳米孔洞结构，能够使熔融的塑料在压力的作用下渗入到纳米孔洞中，从而提高塑料基板与金属基板的结合强度。

作为优化，采用上述的塑料金属一体化热压成型装置对塑料基板和金属基板进行加热和施压。

作为优化，预加热前，对所述塑料基板的表面进行抛光处理，去除表层砂皮。

这样，去除塑料基板表面的砂皮，避免塑料基板产生膜状结构，影响熔融的塑料的流动性，使塑料基板的表面熔融后能够更好的渗入到纳米孔洞中，提高二者的结合强度。

作为优化，对塑料基板进行施压时，保压2~10min。

由于熔融的塑料粘性较大，流动性较差，对热压模进行保压可以增加塑料的流动时间，保证更多的熔融塑料渗入到纳米孔洞中，提高塑料基板与金属基板的结合强度。

作为优化，对塑料基板进行施压时，对塑料基板和金属基板施加振动，振动频率为1~100KHz。

这样，通过振动使塑料基板的熔融层受到高频剪切后，因剪切而变稀，熔融层的流动性增大，塑料熔体进入金属基板表面的纳米孔洞的机率增大，同时振动还起到协同熔体均匀覆盖金属表面纳米区的作用。从而提高塑料基板与金属基板的结合强度。

综上所述，本发明方法具有工艺相对较简单，塑料与金属结合强度较高，有利于降低生产成本等优点，本发明装置具有结构简单，制造成本较低，操作比较方便等优点。

附图说明

图1为本发明所采用的一种塑料金属一体化热压成型装置的结构示意图。

图2为图1中的热压模的结构示意图。

具体实施方式

下面结合一种塑料金属一体化热压成型装置及附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1和图2所示，一种塑料金属一体化热压成型装置，所述塑料为塑料基板，所述金属为表面具有纳米孔洞结构的金属基板；包括机架1以及热压模2，所述机架1上具有底板11以及能够升降的压头12，所述压头12位于所述底板11的上方；所述底板11上设置有用于加热的导热板13；所述热压模2包括安装在导热板13上的下模体21和安装在压头12上的上模体22；所述下模体21内具有用于层叠放置金属基板和塑料基板的定位槽，所述上模体22具有与所述定位槽相配合的凸块，所述上模体22随所述压头12下压时，所述凸块能够伸入所述定位槽，且所述凸块与所述定位槽之间的最小间距小于待热压的金属基板和塑料基板的厚度之和。

采用上述结构，导热板的热量能够通过下模体传递到定位槽内的金属基板和塑料基板上，从而是塑料基板的表面融化；由于凸块与定位槽之间的最小间距小于待热压的金属基板和塑料基板的厚度之和，在压头的压力作用下，上模体的凸块伸入定位槽内，并将金属基板和塑料基板压合成一体。上述结构简单，制造成本较低，操作比较方便。

实施时，所述机架1上还具有作用于所述压头12的振动装置，使所述压头12在保持热压状态时的压力随振动频率产生波动。

这样，可以通过振动使塑料基板的熔融层受到高频剪切后变稀，增大熔融层的流动性，塑料熔体进入金属基板表面的纳米孔洞的机率增大，同时振动还起到协同熔体均匀覆盖金属表面纳米区的作用。从而提高塑料基板与金属基板的结合强度。

实施时，所述振动装置的振动源为超声振动、液压振动或电磁振动。具体实施时，所述振动装置包括液压伺服系统以及竖直设置的液压缸，所述压头安装在液压缸的活塞杆下端；所述液压伺服系统包括用于控制液压缸内工作压力的压力调节阀，工作时，液压伺服系统通过控制压力调节阀来改变液压缸内的工作压力，从而是作用在压头上的工作压力出现正弦式的波动，从而产生振动。

实施时，所述凸块与所述定位槽之间为间隙配合。这样，既可以保证凸块能够完全作用在金属基板和塑料基板上，又能够使凸块和定位槽能够快速分开，有利于提高工作效率。

实施时，所述定位槽的底面上还具有与金属基板衔接铺设的金属垫片，所述金属垫片的厚度比所述金属基板的厚度小0.01~0.03mm。

采用上述结构，利用金属垫片与金属基板衔接铺设在定位槽的底部，可以使塑料基板的下表面保持支撑，避免热压过程中塑料基板变形。

具体操作时，采用如下步骤：

1、先采用化学腐蚀或电泳腐蚀的方式使金属基板的表面形成纳米孔洞结构；

2、对塑料基板的表面进行抛光处理，去除表层砂皮；

3、将处理后的金属基板放在热压模的定位槽底部，同时在金属基板未覆盖的部分放置金属垫板，使金属基板与金属垫板衔接铺设，并覆盖所述定位槽的底部；然后将塑料基板放入热压模的定位槽底部，并使塑料基板的待热压部分压在金属基板的表面上；

4、对热压模进行预加热至塑料基板的表面开始融化时，对热压模进行合模加压，并对热压模施加振动，振动频率为1~100KHz，使塑料基板的表面融化层渗入所述金属基板的表面的纳米孔洞中；

5、保压2~10min，冷却后开模取出即可完成塑料金属一体化热压成型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。