本发明涉及一种不锈钢塑料的复合体及其制备方法，特别涉及一种通过纳米孔洞结构来提高结合强度的不锈钢塑料复合体及其制备方法。
背景技术：
：3c电子产品通常会通过将金属与塑料材料在模内注塑成型，来增加产品强度、降低产品整体厚度，或用来获得所需的外观质感。然而，由于金属和塑料间的黏结性较差，生产时需要制作各种咬合结构，例如倒扣和凹口，将彼此稳固地结合为一体；但是，这种方式会使制作成本大幅增加。目前有一种纳米成型技术，是先于金属表面腐蚀形成微细的纳米孔洞结构，然后，通过注塑机将塑料直接注射在金属表面的纳米孔洞中，从而让金属与塑料之间达成稳定的物理连接；其中，虽然可以随着电压高低或化学药液浓度、温度、时间变化来调整孔洞的平均孔径，但是目前由此方法所形成的孔洞，其平均孔径一般仅为20-50纳米。如图1所示，不锈钢材料表面经腐蚀处理后所产生的纳米孔洞40的孔径约为30-50纳米。在此孔径下，无法保证让塑料将每个孔洞填充完整，且附着能力不佳，导致金属和塑料的结合强度仍具有改善的空间。有鉴于此，本案发明人构思研制出一种不锈钢塑料复合体及其制备方法，不仅制作流程简易，成本低廉，还可大幅提升复合体的结合强度和气密度，本发明不但有别于现有技术的结构及制备方法，更有效克服了现有技术的各种缺失。具体复合结构及制备方法将详述于下。技术实现要素：本发明提供了一种不锈钢塑料复合体及其制备方法，主要思路在于将不锈钢基体表面蚀刻所形成的纳米孔洞的平均孔径予以扩大，使得注塑成型的塑料层可以更深入每个纳米孔洞，从而产生更高的附着力，以提升不锈钢基体和塑料层两者之间的结合强度和气密度，使产品的质量和性能更加稳定。本发明的制备方法流程简易，成本低廉，容易达到产品的轻量化，并可有效降低产品厚度。具体而言，本发明公开了一种不锈钢塑料复合体，包括不锈钢基体及与该不锈钢基体结合的塑料层，所述不锈钢基体表面分布有多个平均孔径为60-250纳米的纳米孔洞，所述塑料层填充于所述纳米孔洞中。优选的，所述纳米孔洞的平均孔径为80-120纳米。优选的，所述不锈钢基体的材质为sus304型不锈钢。优选的，所述塑料层的材质包括聚酰胺(pa)、聚亚苯基硫醚(pps)或饱和聚酯对苯二甲酸丁酯(pbt)。本发明还公开了一种不锈钢塑料复合体的制备方法，其步骤包括：步骤(a)：对不锈钢基体表面进行脱脂处理；步骤(b)：对经脱脂处理的该不锈钢基体表面进行粗化处理；步骤(c)：对经粗化处理的该不锈钢基体表面进行微蚀处理，以形成多个平均孔径为20-40纳米的微孔洞；步骤(d)：对经微蚀处理的该不锈钢基体表面进行黑化处理；步骤(e)：对经黑化处理的该不锈钢基体表面进行蚀刻处理，使所述微孔洞扩大为平均孔径为60-250纳米的纳米孔洞；步骤(f)：对经蚀刻处理的该不锈钢基体表面进行置换处理；步骤(g)：对经置换处理的该不锈钢基体表面进行烘干作业；步骤(h)：对烘干作业后的该不锈钢基体表面注射塑料，成型后则形成塑料层，使所述塑料层通过所述纳米孔洞与该不锈钢基体表面结合，得到本发明的不锈钢塑料复合体。优选的，所述纳米孔洞的平均孔径为80-120纳米。优选的，在所述步骤(a)至所述步骤(g)的每个步骤之间，均加入清洗作业的步骤。优选的，在所述步骤(e)之后，加入清渣作业的步骤；更优选的，在所述清渣作业的步骤之后，再加入清洗作业的步骤。优选的，所述不锈钢基体的材质为sus304型不锈钢。优选的，所述塑料层的材质包括聚酰胺(pa)、聚亚苯基硫醚(pps)或饱和聚酯对苯二甲酸丁酯(pbt)。优选的，所述步骤(e)中的所述蚀刻处理是使用蚀刻处理剂进行的，所述蚀刻处理剂包含5-10重量百分比的渗透剂、1-5重量百分比的缓蚀剂、1-3重量百分比的表面活性剂及1-3重量百分比的添加剂，其余为水。与现有技术相比，本发明的制备方法使用脱脂、粗化、微蚀、黑化、蚀刻、置换等步骤，将其表面纳米孔洞的平均孔径由常见的20-50纳米提升为60-250纳米，使得注塑成型后的塑料层可以更完整地填充于每个纳米孔洞中，从而产生更高的附着力，能够大幅提升不锈钢基体与塑料层的结合强度，亦可确保不锈钢基体与塑料层的界面间的气密性。下面通过具体实施例配合所附图式对本发明的发明目的、技术内容、技术特点及技术效果进行详细说明。附图说明图1为常见的不锈钢材料表面经腐蚀处理后的纳米孔洞的扫描电子显微镜示意图。图2为本发明所提供的不锈钢塑料复合体的一种实施例的剖面图。图3a和图3b为本发明所提供的两种实施例的不锈钢基体表面的纳米孔洞的扫描电子显微镜示意图。图4为本发明所提供的不锈钢塑料复合体制备方法的一种实施例流程图图5为本发明所提供的在不锈钢基体表面注射熔融塑料的一种实施例示意图。[符号说明]100不锈钢塑料复合体10不锈钢基体20塑料层30纳米孔洞40纳米孔洞50成型模具具体实施方法下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。请参照图2，图2为本发明所提供的不锈钢塑料复合体的一种实施例剖面图。此不锈钢塑料复合体100包含有不锈钢基体10与结合于不锈钢基体10表面的塑料层20。本实施例所使用的不锈钢基体10的材质为sus304型的铬-镍系(cr-ni)不锈钢，塑料层20的材质为聚酯对苯二甲酸丁酯(pbt)。再请参照图3，图3a为本发明所提供的一种实施例的不锈钢基体10表面的纳米孔洞30的扫描电子显微镜示意图。可以看到，本实施例的不锈钢基体10表面分布有多个纳米孔洞30，这些纳米孔洞30的孔径约为60-80纳米，其存在可让后续注塑成型的塑料层得以充分填充于这些纳米孔洞30的孔隙中。图3b为本发明所提供的另一种实施例的不锈钢基体10表面的纳米孔洞30的扫描电子显微镜示意图。可以看到，这些纳米孔洞30的孔径约为80-120纳米。在此孔径下，可以提高塑料层20于纳米孔洞30中的吸附力，从而增加塑料层20与不锈钢基体10之间的结合强度及气密性，经过实际测试，可提升不锈钢塑料复合体100的拉拔力至220～300公斤力/平方公分(kgf/cm2)。接着，请参照图4，图4为本发明所提供的不锈钢塑料复合体制备方法的一种实施例的流程图。该制备流程包括如下步骤：首先，提供通过机械加工形状化的不锈钢基体。见步骤(a)，使用脱脂剂，对不锈钢基体进行脱脂处理，去除表面油脂。见步骤(a1)，为了进一步去除不锈钢基体的表面污垢，对不锈钢基体表面进行一次或多次的清洗作业。见步骤(b)，对不锈钢基体表面进行粗化处理，以增加不锈钢基体表面的粗糙度，形成粗化的表面。见步骤(b1)，进一步对粗化后的不锈钢基体表面进行一次或多次的清洗作业。见步骤(c)，使用微蚀处理剂，对不锈钢基体表面进行微蚀处理，使粗化过的不锈钢基体表面产生多个微孔洞，这些微孔洞的平均孔径约为20-40纳米，微蚀处理剂的成分包括缓蚀剂、螯合剂、金属盐及酸盐等，微蚀处理的温度为45-65℃，微蚀处理的时间为3-5分钟。见步骤(c1)，进一步对产生微孔洞的不锈钢基体表面进行一次或多次的清洗作业。见步骤(d)，使用黑化剂，对不锈钢基体表面进行黑化处理，使具有微孔洞的不锈钢基体表面形成黑化处理表面，黑化剂的成分包括1-3重量百分比的微蚀刻剂、5重量百分比的缓蚀剂、2重量百分比的添加剂，其余为水，黑化处理的温度为45-55℃，黑化处理的时间为5-8分钟。见步骤(d1)，进一步对不锈钢基体的黑化处理表面进行一次或多次的清洗作业。见步骤(e)，使用蚀刻处理剂，对不锈钢基体表面进行蚀刻处理，使黑化处理表面的微孔洞进一步扩大为纳米孔洞，这些孔洞的平均孔径约为60-120纳米，较佳则为80-120纳米；本实施例中，蚀刻处理剂包含5-10重量百分比的渗透剂、1-5重量百分比的缓蚀剂、1-3重量百分比的表面活性剂及1-3重量百分比的添加剂，其余为水，蚀刻处理的温度为45-65℃，蚀刻处理的时间为3-5分钟。见步骤(e1)，进一步对形成纳米孔洞的不锈钢基体表面进行一次或多次的清洗作业。见步骤(e2)，完成清洗作业后，进一步对不锈钢基体表面进行清渣作业。见步骤(e3)，完成清渣作业之后，进一步对不锈钢基体表面进行一次或多次的清洗作业。见步骤(f)，使用置换处理剂，对不锈钢基体表面进行置换，使具有纳米孔洞的黑化处理表面形成置换处理表面，置换处理剂的成分包括20重量百分比的表面处理剂和5重量百分比的螯合剂，其余为水，置换处理的温度为55-65℃，置换处理的时间为3-5分钟。见步骤(f1)，进一步对不锈钢基体的置换处理表面进行一次或多次的清洗作业。之后，见步骤(g)，对形成置换处理表面的不锈钢基体进行烘干作业。最后，见步骤(h)，且如图5所示，将烘干完成的不锈钢基体10放入注塑成型模具50内，然后对不锈钢基体10具有纳米孔洞的表面注射熔融塑料，使塑料填充于每个纳米孔洞中，待塑料成型后即形成一层塑料层20，此塑料层20会通过纳米孔洞与不锈钢基体10表面紧密结合在一起，以得到本发明的不锈钢塑料复合体。本实施例在步骤(h)的注塑成型步骤中，其成型模温约为140℃，料管温度第一阶段约为290℃，第二阶段约为295℃，第三阶段约为300℃，第四阶段约为305℃，射出压力约为1750公斤力/平方公分(kg-f/cm2)。此外，下面表1提供了利用本发明实施例所制得的不锈钢塑料复合体的抗拉强度测试数据。此抗拉强度测试是通过电子万能材料试验机来进行的，测试速度为10.00毫米/分钟(mm/min)，测试标准为120公斤力/平方公分(kgf/cm3)。测试试片所采用的不锈钢塑料复合体，其不锈钢基体的材质为sus304型不锈钢，塑料种类为聚酯对苯二甲酸丁酯(pbt)，两者的结合面积为0.5立方公分(cm3)，试片尺寸为45*18*1.5毫米(mm)。表1本发明实施例所制得的不锈钢塑料复合体的抗拉强度测试数据试片编号最大力(kgf)拉伸强度(mpa)115731.4214228.4318236.4416633.2516032614328.6715130.2815631.2915131.21016633.2最大值18236.4最小值14228.4由表1可见，根据本发明所制得的不锈钢塑料复合体的不锈钢基体与塑料层的结合效果相当稳定，且结合强度高。因此，相较于现有技术，本发明所提供的不锈钢塑料复合体及其制作方法，通过脱脂、粗化、微蚀、黑化、蚀刻、置换等步骤，将纳米孔洞的平均孔径可由常见的20-50纳米提升为60-250纳米，使得注塑成型后的塑料层可以更为完整地覆盖于每个纳米孔洞中，从而产生更高的附着力，能够大幅提升不锈钢基体与塑料层的结合强度，亦可确保不锈钢基体与塑料层的界面间的气密性，从而使产品的质量和性能更加稳定。此外，本发明的制作流程简易，成本低廉，容易达到产品的轻量化，并可有效降低产品厚度，能够满足精细化电子产品的市场需求，提高产品的产业竞争力。当前第1页12