本发明涉及一种复合体及其制备方法,尤其涉及一种锆基非晶合金件与塑料件的复合体及该复合体的制备方法。
背景技术：
现如今，纳米注塑技术在电子产品中的运用越来越广泛，通过金属件与塑料件结合形成复合体以满足外观等各方面的需求。而非晶合金是一种新型亚稳态材料，其晶态结构特殊，使非晶合金具有优异的物理、化学性质，例如高屈服强度、高硬度、超弹性、高耐磨损性、高耐腐蚀性及优异的锻造工艺性能等，可以成型出结构复杂的零件，如采用非晶合金制作电子产品外壳或框体时，从而解决常规金属外壳由于硬度和强度不足容易出现划痕及被破坏等问题。然而，现有的非晶合金与塑料结合的技术往往不适宜大量生产，且非晶合金与塑料间的结合强度不足。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供一种结合牢固的锆基晶合金件与塑料件的复合体的制备方法，以解决上述问题。
另，还有必要提供一种上述制备方法制备的锆基晶合金件与塑料件的复合体。
一种锆基非晶合金件与塑料件的复合体的制备方法，其包括以下步骤：
提供一锆基非晶合金件；
将所述锆基非晶合金件浸没于酸性溶液中进行活化处理；
将上述活化处理后的锆基非晶合金件的表面进行电化学腐蚀，以使所述锆基非晶合金件由所述表面朝内形成多个相互连通的孔洞以形成一多孔层，所述多孔层包括若干第一孔洞及若干由所述第一孔洞之孔壁朝内凹陷形成的第二孔洞；
将上述电化学腐蚀后的锆基非晶合金件置于由盐酸及氢氟酸组成的混合酸溶液中进行微蚀处理，以去除所述多孔层表面上在电化学腐蚀过程中形成的氧化物颗粒；
提供一注塑成型模具，并将上述微蚀处理后的锆基非晶合金件置于所述注塑成型模具中，注塑熔融的塑料于所述锆基非晶合金件的多孔层的表面；
固化所述塑料而形成塑料件，从而制得所述锆基非晶合金件与塑料件的复合体。
进一步的，所述第一孔洞的孔径为200μm～500μm，孔深为1μm～200μm；所述第二孔洞的孔径为100nm～1000nm，孔深为100nm～1000nm。
进一步的，步骤“将上述活化处理后的锆基非晶合金件的表面进行电化学腐蚀，以使所述锆基非晶合金件由所述表面朝内形成多个相互连通的孔洞以形成一多孔层，所述多孔层包括多个第一孔洞及多个由所述第一孔洞之孔壁朝内凹陷形成的第二孔洞”具体包括：
以所述活化处理后的锆基非晶合金件为阳极，不锈钢片或石墨片作为阴极置于电解液中通电，控制通过所述锆基非晶合金件的电流密度为10ma/cm2-400ma/cm2，所述电解液的温度为10摄氏度～60摄氏度，电化学腐蚀的时间为1min～20min，所述电化学腐蚀的电解液包括浓度为1ml/l～200ml/l的酸、浓度为10g/l～200g/l的盐类化合物及1g/l～30g/l的添加剂。
进一步的，所述电化学腐蚀的电解液中的酸选自硝酸、磷酸、硫酸、盐酸及氢氟酸中的至少一种，所述盐类化合物选自氯化铜、氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化铵、氟化氢铵及硫酸铝中的至少一种，所述添加剂选自铬酸钾、丙三醇、硫脲、柠檬酸、柠檬酸钠、乌托洛品、酒石酸钾钠及钼酸钠中的至少一种。
进一步的，所述微蚀处理的温度为20摄氏度～100摄氏度，微蚀处理的时间为3min～20min，所述混合酸溶液中酸的质量浓度为5％～20％，且所述混合酸溶液中盐酸与述氢氟酸的质量浓度的比值为2：1～9：1。
进一步的，所述活化处理时所述酸性溶液中酸的质量浓度为1％～10％，所述酸性溶液中的酸包括硝酸、硫酸、盐酸及氢氟酸中的至少一种，所述活化处理时间为1min～5min。
进一步的，所述酸性溶液中还包括表面活性剂。
进一步的，在所述活化处理前，所述锆基非晶合金件与塑料件的复合体的制备方法还包括：
对所述锆基非晶合金件进行脱脂除油处理。
进一步的，所述塑料件的材料为结晶型热塑性塑料。一种如上所述的锆基非晶合金件与塑料件的复合体的制备方法制备的锆基非晶合金件与塑料件的复合体，包括锆基非晶合金件及注塑结合于所述锆基非晶合金件表面的塑料件，所述锆基非晶合金件与所述塑料件结合处形成一多孔层，所述多孔层包括若干相互连通的第一孔洞及第二孔洞，所述第二孔洞由所述第一孔洞之孔壁朝内凹陷形成，所述塑料件结合于所述锆基非晶合金件与所述多孔层结合。
本发明的上述锆基非晶合金件与塑料件的复合体的制备方法，其制备体系简单，可操作性强，便于进行大量生产，从而提高了生产效率，并且上述制备方法制备的非晶合金件与塑料件的复合体，由于锆基非晶合金件上形成了具有若干相互连通的第一孔洞及由所述第一孔洞之孔壁朝内凹陷形成的第二孔洞的多孔层，使得各种材质的塑料件都能与所述锆基非晶合金件牢固地结合。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的锆基非晶合金件的剖视示意图。
图2是在图1所示的锆基非晶合金件上形成多孔层的剖视示意图。
图3是图2所示的多孔层的第一孔洞的200倍3d显微镜图。
图4是图2所示的多孔层的第二孔洞的5000倍扫描电镜图。
图5是图2所示的多孔层的第二孔洞的20000倍扫描电镜图。
图6是在图2所示的锆基非晶合金件的多孔层上形成塑料件后获得的锆基非晶合金件与塑料件的复合体的剖面示意图。
图7是图6所示的锆基非晶合金件与塑料件的复合体的截面的扫描电镜图。
主要元件符号说明
锆基非晶合金件与塑料件的复合100
体
锆基非晶合金件10
多孔层13
塑料件20
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为能进一步阐述本发明达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合图1-图7及较佳实施方式，对本发明非晶合金件与塑料件的复合体及其制备方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1-图7，本发明一较佳实施方式的非晶合金件与塑料件的复合体100的制备方法包括如下步骤：
步骤s1，请参阅图1，提供一锆基非晶合金件10。
本实施方式中，所述锆基非晶合金件10为cu-ni-al-zr体系的锆基非晶合金件。在其他实施方式中，所述锆基非晶合金件10可以为其他体系的锆基非晶合金件。
步骤s2，对所述锆基非晶合金件10进行脱脂除油处理，以使所述锆基非晶合金件10的表面清洁。
本实施方式中，该脱脂除油处理的工艺为：使用清洗剂对所述锆基非晶合金件10进行超声波清洗。该清洗剂为酒精、丙酮等常规用于去除油脂的清洗剂。该超声波清洗的时间优选为2min～10min。在其他实施方式中，还可以通过其他常规的脱脂除油处理工艺对所述锆基非晶合金件10进行处理。
步骤s3，将上述脱脂除油处理后的锆基非晶合金件10浸泡于酸性溶液中进行活化处理而后取出并水洗。所述活化处理时间为1min～5min。
所述酸性溶液中酸的质量浓度为1％～10％。所述酸性溶液中的酸包括硝酸、硫酸、盐酸及氢氟酸中的至少一种。所述酸性溶液中还可包括表面活性剂。本实施方式中，将上述脱脂除油处理后的锆基非晶合金件10浸泡于质量浓度为6％的硫酸溶液中1min而后取出并水洗。
通常，所述锆基非晶合金件表面经空气氧化会形成有氧化膜层。所述活化处理用以去除所述锆基非晶合金件表面经空气氧化形成的氧化膜层，从而露出具有反应活性的锆基非晶合金表面。
步骤s4，请参阅图2-图5，对活化处理后的锆基非晶合金件10的表面进行电化学腐蚀，使得所述锆基非晶合金件10由所述表面朝向内部形成若干相互连通的孔洞以形成一多孔层13。该多孔层13包括若干第一孔洞及若干由所述第一孔洞的孔壁朝内凹陷形成的第二孔洞，所述第一孔洞的孔径为200μm～500μm，孔深为1μm～200μm；所述第二孔洞的孔径为100nm～1000nm，孔深为100nm～1000nm。
具体的，以所述活化处理后的锆基非晶合金件10为阳极，不锈钢片或石墨片作为阴极置于电解液中通电，控制通过所述锆基非晶合金件10的电流密度为10ma/cm2-400ma/cm2，所述电解液的温度为10摄氏度～60摄氏度，电化学腐蚀的时间为1min～20min。
所述电化学腐蚀的电解液包括浓度为1ml/l～200ml/l的酸、浓度为10g/l～200g/l的盐类化合物及1g/l～30g/l的添加剂。所述电化学腐蚀的电解液中的酸选自硝酸、磷酸、硫酸、盐酸及氢氟酸等中的至少一种。所述盐类化合物选自氯化铜、氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化铵、氟化氢铵及硫酸铝等中的至少一种。所述添加剂选自铬酸钾、丙三醇、硫脲、柠檬酸、柠檬酸钠、乌托洛品、酒石酸钾钠及钼酸钠等中的至少一种。
步骤s5，将电化学腐蚀后的锆基非晶合金件10置于混合酸溶液中进行微蚀处理，并在微蚀处理过程中不断搅拌所述混合酸溶液，而后取出水洗并烘干。由于所述锆基非晶合金件10的多孔层13在电化学腐蚀过程中表面会形成氧化物颗粒，该微蚀处理用以去除电化学腐蚀过程中形成在所述锆基非晶合金件10的多孔层13上的氧化物颗粒。
所述微蚀处理的温度为20摄氏度～100摄氏度，微蚀处理的时间为3min～20min。所述混合酸溶液中酸的质量浓度为5％～20％。
所述混合酸溶液由盐酸及氢氟酸组成，所述盐酸与所述氢氟酸的质量浓度的比值为2：1～9：1。
本实施方式中，将所述锆基非晶合金件10从混合酸溶液中取出后用去离子水超声清洗3～5min。在其他实施方式中，所述水洗过程还可以为其他方式。
步骤s6，请参阅图6-7，在上述经微蚀处理后并水洗烘干的锆基非晶合金件10的多孔层13的表面进行注塑成型，以在所述多孔层13的表面形成塑料件20从而制备得到非晶合金件与塑料件的复合体100。
具体的，将上述经过微蚀处理后的带有多孔层13的锆基非晶合金件10置于注塑成型设备中，注射熔融的塑料于所述多孔层13的表面，高流动性的塑料流入所述多孔层13的第一孔洞及第二孔洞中以填充所述一孔洞及第二孔洞，使得固化后形成的塑料件20与所述多孔层13产生机械咬合，从而有效的提高了塑料件20与所述锆基非晶合金件10之间的结合力，使得所述非晶合金件与塑料件的复合体100中的锆基非晶合金件10与塑料件20之间具有较高的结合强度。
该塑料件20的主要材质可以为但不仅限于具有高流动的结晶型热塑性塑料，如聚苯硫醚(pps)塑料、聚酰胺(pa)塑料、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)塑料、聚碳酸酯(pc)、对苯二甲酸乙二醇酯(pet)塑料等。
请参阅图6-7，本发明一较佳实施方式的非晶合金件与塑料件的复合体100，其包括锆基非晶合金件10及与所述锆基非晶合金件10结合的塑料件20。
所述锆基非晶合金件10与所述塑料件20结合处形成一多孔层13。所述多孔层13包括若干相互连通的第一孔洞及第二孔洞，所述第二孔洞由所述第一孔洞之孔壁朝内凹陷形成。所述第一孔洞的孔径为200μm～500μm，孔深为1μm～200μm；所述第二孔洞的孔径为100nm～1000nm，孔深为100nm～1000nm。
该多孔层13的存在使得所述塑料件20的部分塑料嵌入到所述若干相互连通的第一孔洞及第二孔洞中，产生类似锁扣的效应，从而使得所述塑料件20牢固地结合于所述锆基非晶合金件10。
对采用不同塑料材质获得的塑料件20的复合体100进行抗拉强度的测试，其测试结果记载于表1中。
表1
本发明的上述锆基非晶合金件与塑料件的复合体100的制备方法，其制备体系简单，可操作性强，便于进行大量生产，从而提高了生产效率，并且上述制备方法制备的非晶合金件与塑料件的复合体100，由于锆基非晶合金件10上形成了具有若干相互连通的第一孔洞及由所述第一孔洞之孔壁朝内凹陷形成的第二孔洞的多孔层13，使得各种材质的塑料件20都能与所述锆基非晶合金件10牢固地结合。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。