超快激光表面处理纳米注射成型方法与流程

本发明涉及到金属与塑料超强结合的一体成型技术领域，尤其涉及超快激光表面处理纳米注射成型技术。

背景技术：

随着智能手机等高端电子产品的广泛运用，电子产品的后盖得到了快速发展，这些后盖基本迎合消费者对金属质感的追求。然而全金属的后盖制作存在一定困难。一般的金属制品采用锻造或铸造的方法，对于结构复杂的后盖来说，锻造成本高、铸造的制品表面致密度不够。应运而生的是简单结构采用金属加工、小部件采用塑料结构的方法。这不仅满足金属制品超薄、高强度的需求，而且满足制品质轻的要求。

目前市场上将金属与塑料结合的方法主要是纳米成型技术（nmt），先将金属表面经过纳米化处理后，在金属表面形成纳米级孔洞，塑料直接射出成型在金属表面，让金属与塑料可以一体成形。nmt的关键在于如何纳米化处理。

为解决上述问题，专利“手机后壳制备方法及手机后壳（专利申请号：201710825099.2）”提出一种酸碱液刻蚀纳米孔的方法。但这种酸碱液具有化学污染、成本高、化学试剂（t剂）国外技术垄断等缺点。专利“金属纳米成型工艺（专利申请号：201510105785.3）”提出电解液电解处理成型纳米凹坑的方法。该方法产生的纳米孔容易脱落，产品质量不好。专利“一种新型nmt手机中板（专利申请号：201621066379.7）”提出一种在纳米孔中填充导电胶，引流塑料的方法。这种方法存在导电胶成本昂贵的缺点。

本发明提出一种超快激光表面处理纳米注射成型技术及方法，运用激光打印成型技术产生纳米孔，再结合注射成型技术，生产金属塑料复合制品。

技术实现要素：

本发明的目的在于利用激光打印技术取代酸浸泡和电解液技术生产纳米孔，然后结合注射成型技术生产金属塑料复合制品。方法简单、效率高，激光打印速度快，适合批量生产。

本发明采用的超快激光表面处理纳米注射成型方法，主要包括以下步骤：第一步，选择金属型材；第二步，对金属型材用激光打印机产生激光束对金属型材成形纳米孔；第三步，在注塑机的定模板和注塑机动模板之间固定有纳米孔的金属型材，然后通过注塑机浇口注射熔融塑料到有纳米孔金属型材一侧；第四步，冷却定型成金属塑料复合制品。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法涉及金属及无机非金属与塑料结合的技术；金属、陶瓷等可激光打孔的材质都可应用该技术。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法通过超快激光表面处理，在金属表面形成上窄下宽的纳米级桶形孔。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型技术的激光打孔离焦量的不同会产生不同形状的孔，离焦量是激光焦点离作用物质间的距离。调节离焦量大于0时，产生坑；调节离焦量等于0时，产生锥形孔；调节离焦量小于0时，产生桶形孔。而本发明的纳米孔是基于激光打印的桶形孔，尤其是啤酒桶形孔，其特点是流道规则光滑，使塑料易于充填；啤酒桶形结构，上窄下宽，使塑料像卯一样与金属结合，结合强度高，塑料难脱落。这样的孔的数个就可以满足要求，不用要求孔的密度很高。间隔一定的距离布置就可以，孔的制作效率超高。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的纳米孔的曲线率可调，即当离焦量小于0的值不同时，桶形孔的轮廓也不尽相同。容积大的纳米孔可以填充更多塑料，次之则填充得少。不同的纳米孔配合使塑料与金属型材的粘合力更大。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法还可用激光打斜孔，斜孔的角度、深度和宽度均可调；不同斜孔的角度、深度和宽度可不同，也可相同。斜孔的截面形状可以为锥形、矩形或桶形，或啤酒桶形，斜孔不同的角度、深度和宽度差异度越复杂，则塑料与金属型材的粘合力更大。

较优地，所述金属型材包括：铝及铝合金、不锈钢系列（sus-304/316/316l）、镁及镁合金、钛及钛合金。

较优地，所述金属型材包括所有金属与塑料以纳米技术结合的制品，包括智能手机外壳、穿戴智能、电子产品等。

较优地，进行激光成型机前对金属型材表面预处理，能够提高制品质量。

较优地，所述塑料不仅适用于pps/pbt/pa-66、ppa等工程塑料、abs/pc/pmma/ps等通用塑料；而且适用于热塑性塑料，热固性塑料。

较优地，将激光成形纳米孔的金属型材进行注射塑料前需先进行预处理，消除毛刺。

本发明的有益效果是：本发明在金属型材表面上嵌入塑料部分实现了复杂的产品结构。降低了锻造或者铸造整体金属制品的成本，在满足产品高强度需求的同时，降低了产品重量、外观更加美观；和传统的酸碱液浸泡或电解液形成纳米孔的方法相比，激光成型纳米孔更具有缩短成型周期、环保无污染、防剥离、成本低、品质高、质量可控的优点。由于激光打孔是利用功率密度为l07-109w/cm2的高能激光束对材料进行瞬时作用，作用时间只有10^－3-10^－5s，因此激光打孔速度非常快。将高效能激光器与高精度的机床及控制系统配合,通过微处理机进行程序控制,可以实现高效率打孔。在不同的工件上激光打孔与电火花打孔及机械钻孔相比，效率提高l0-1000倍，故本发明称作超快激光表面处理。

附图说明

图1为本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的工艺流程图。

图2为本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的激光打孔离焦量对孔型影响图（左图离焦量大于0，中图离焦量为0，右图离焦量小于0）。

图3为本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的不同曲线率纳米孔放大图。

图4为本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的不同结构纳米斜孔放大图。

图5为本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的不同曲线率纳米桶形孔金属型材和塑料结合原理图。

图6为本发明超快激光表面处理纳米注射成型方法的不同结构纳米斜孔金属型材和塑料结合原理图。

图中：1.金属型材，2.激光打印机，3.激光束，4.注塑机定模板，5.塑料，6.注塑机动模板，7.注塑机浇道，8.毛刺。

其中，1-1.坑，1-2.锥形孔，1-3.桶形孔，1-4.斜孔。

具体实施方式

本发明超快激光表面处理纳米注射成型技术的工艺流程，如图1所示：第一步，选择金属型材1；第二步，对金属型材用激光打印机2产生激光束3对金属型材成形纳米孔；第三步，在注塑机的定模板4和注塑机动模板6之间固定有纳米孔的金属型材，然后通过注塑机浇口7注射熔融塑料5到有纳米孔金属型材一侧；第四步，冷却定型成金属塑料复合制品。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型技术的激光打孔离焦量的不同会产生不同形状的孔，如图2所示：当离焦量＞0时，产生坑1-1；当离焦量=0时，产生锥形孔1-2；当离焦量＜0时，产生桶形孔1-3；当离焦量＜0的值不同时，桶形孔的轮廓也不尽相同。而本发明的纳米孔是基于激光打印的桶形孔1-3，其特点是流道规则光滑，使塑料易于充填；桶形结构，上窄下宽，使塑料像卯一样与金属结合，结合强度高，塑料难脱落。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型技术的纳米孔的曲线率可调，如图3所示：即当离焦量＜0的值不同时，桶形孔的轮廓也不尽相同。容积大的纳米孔9可以填充更多塑料，次之（10/11）则填充的少。不同的纳米孔配合使塑料与金属型材的粘合力更大。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型技术也可用激光打斜孔，如图4所示，斜孔1-4的角度、深度和宽度均可调，在处理表面上通过激光加工的斜孔，各个斜孔的角度按照一定的规律变化，斜孔的深度和直径也变化；不同斜孔1-4的角度、深度和宽度可不同，也可相同。斜孔1-4不同的角度、深度和宽度差异度越复杂，则塑料5与金属型材1的粘合力更大。

本发明超快激光表面处理纳米注射成型技术的金属型材和塑料结合原理，如图5、6所示，通过塑料5与金属型材1的紧密结合，可以实现将金属与塑料结合，结合强度高。

以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。