钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法。
【背景技术】
[0002]在汽车、家庭电气化制品、产业设备等部件制造业领域通常需要将钛合金和工程塑料复合到一起，通常用的是粘结技术，即通过胶黏剂将钛合金和工程塑料粘合到一起。胶黏剂技术已经发展得比较成熟，如申请号为201210321030.3的中国发明专利申请提供了环氧树脂胶黏剂，包括以下成分:环氧树脂35-45重量份，二亚乙基三胺4-6重量份，邻苯二甲酸二丁酯6-8重量份；申请号为201210426791.5的中国发明专利申请公开了环氧类胶黏齐U，它是由甲乙两种组合组成:甲组分是由下述的原料组成:711环氧树脂、改性环氧树脂、增韧剂液态聚硫橡胶JLY-124、石英粉；所述乙组分是由下述原料组成:701环氧固化剂、偶联剂KH-550、促进剂DMP-30 ;混合，搅拌均匀，即得所述环氧类胶黏剂。
[0003]尽管上述胶黏剂的粘结性能非常优异，但是仍然使用了介质层一胶黏剂，目前尚未发现不使用胶黏剂便能将钛合金和工程塑料牢固的结合到一起的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法，包括如下步骤:
A:将钛合金进行加工制成钛合金形状物，将钛合金形状物在超声波条件下进行酸化处理；
B:将步骤A酸洗后的钛合金经第一水池冲洗；
C:将步骤B冲洗后的钛合金放入装有微细蚀刻液的槽中进行微细蚀刻；
D:将步骤C微细蚀刻后的钛合金放入第二水池冲洗；
E:将步骤D冲洗后的钛合金进行干燥；
F:将工程塑料注射到经过步骤E处理过的钛合金上。
[0006]所述超声波的频率控制在35_40kHz，超声波条件下的酸化处理时间为5_10min。
[0007]其中，以重量百分比计，所述步骤A中酸化处理的酸化液包括以下组份:
磷酸5-15%
过硫酸钾0.1-1%
磷酸氢二铵1-5%
六次甲基四胺 0.01-0.03%。
[0008]上述组成的酸化液蚀刻效果好、蚀刻速度快而且稳定，能快速在钛合金表面形成微孔结构。
[0009]其中，所述步骤B和步骤D中，第一水池和第二水池的pH控制在5-7。
[0010]其中，以重量百分比计，所述步骤C中的微细蚀刻液包括以下组份:
乙酸2-6%
苯甲酸0.1-1%
2-硫醇基苯并噻唑 0.5-1%。
[0011]本发明的微细蚀刻液选用酸性较弱的乙酸和苯甲酸形成的有机酸，以便进行缓慢腐蚀,本发明的微细蚀刻液同时还加入了缓蚀剂2-硫醇基苯并噻唑，2-硫醇基苯并噻唑可使钛合金表面形成氧化膜，当氧化膜达一定厚度以后，氧化反应的速率减慢，腐蚀速率大大降低，防止原有微孔结构被过分腐蚀，综上，采用上述微细蚀刻液，可在不破坏原有微孔结构的基础上，缓慢而细致的将微孔结构更进一步扩大和加深。
[0012]其中，所述步骤C中，微细蚀刻温度为35-45°C，微细蚀刻时间为l_3min。
[0013]其中，以重量百分比计，所述步骤F中工程塑料包括下重量份的原料:
聚苯硫醚树脂25-60份玻璃纤维5-10份纳米碳酸钙1-4份炭黑颗粒3-6份
优选的，所述步骤F中工程塑料还包括有:
乙烯-丙烯酸丁酯3-10份
季戊四醇硬脂酸酯0.2-1份
硫代二丙酸二月桂酯0.2-1份。
[0014]上述组成的工程塑料流动性好，力学性能好，便于深入到钛合金的微孔结构中，使工程塑料与钛合金牢固结合，不容易从钛合金的表面脱离。
[0015]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
本发明提供的钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法，包括超声波酸化处理、第一水池冲洗、微细蚀刻液微细蚀刻、第二水池冲洗、干燥和注射步骤，本发明采用超声波与酸化处理相结合的方式,酸化处理在钛合金表面快速蚀刻出微孔结构，酸化处理过程中形成的微气泡在声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合的瞬间产生冲击波使气泡周围产生巨大压力及局部调温，这种超声波空化所产生的巨大压力和局部调温使酸化处理所形成的微孔结构进一步扩大和加深；本发明还采用微细蚀刻液进行的微细蚀刻，在不破坏原有微孔结构的基础上，可在缓慢而细致的基础上将微孔结构更进一步扩大和加深，微孔结构经过两次扩大和加深后，当将工程塑料注射到经上述处理过的钛合金时，工程塑料的高分子链段便深入会潜入到微孔结构中，进而使工程塑料与钛合金牢固地结合到一起。
【具体实施方式】
[0016]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0017]实施例1。
[0018]钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法，包括如下步骤:A:将钛合金进行加工制成钛合金形状物，将钛合金形状物在超声波条件下进行酸化处理；
B:将步骤A酸洗后的钛合金经第一水池冲洗；
C:将步骤B冲洗后的钛合金放入装有微细蚀刻液的槽中进行微细蚀刻；
D:将步骤C微细蚀刻后的钛合金放入第二水池冲洗；
E:将步骤D冲洗后的钛合金进行干燥；
F:将工程塑料注射到经过步骤E处理过的钛合金上。
[0019]所述超声波的频率控制在35kHz，超声波条件下的酸化处理时间为5min。
[0020]其中，以重量百分比计，所述步骤A中酸化处理的酸化液包括以下组份:
磷酸5%
过硫酸钾1%
磷酸氢二铵5%
六次甲基四胺0.01%
水余量。
[0021]其中，所述步骤B和步骤D中，第一水池和第二水池的pH控制在5。
[0022]其中，以重量百分比计，所述步骤C中的微细蚀刻液由以下组份组成:
乙酸2%
苯甲酸1%
2-硫醇基苯并噻唑 1%
水余量。
[0023]其中，所述步骤C中，微细蚀刻温度为35°C，微细蚀刻时间为Imin。
[0024]其中，以重量百分比计，所述步骤F中工程塑料由以下重量份的原料组成:
聚苯硫醚树脂25份玻璃纤维5份纳米碳酸钙I份炭黑颗粒3份乙烯-丙烯酸丁酯3份
季戊四醇硬脂酸酯0.2份
硫代二丙酸二月桂酯0.2份。
[0025]通过本实施例的方法将工程塑料与钛合金进行无胶结合，测得其剪切断裂力为
24.6MPa0
[0026]实施例2。
[0027]钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法，包括如下步骤:
A:将钛合金进行加工制成钛合金形状物，将钛合金形状物在超声波条件下进行酸化处理；
B:将步骤A酸洗后的钛合金经第一水池冲洗；
C:将步骤B冲洗后的钛合金放入装有微细蚀刻液的槽中进行微细蚀刻；
D:将步骤C微细蚀刻后的钛合金放入第二水池冲洗；
E:将步骤D冲洗后的钛合金进行干燥； F:将工程塑料注射到经过步骤E处理过的钛合金上。
[0028]所述超声波的频率控制在38kHz，超声波条件下的酸化处理时间为8min。
[0029]其中，以重量百分比计，所述步骤A中酸化处理的酸化液包括以下组份:
磷酸15%
过硫酸钾0.1%
磷酸氢二铵1%
六次甲基四胺0.03%
水余量。
[0030]其中，所述步骤B和步骤D中，第一水池和第二水池的pH控制在6。
[0031]其中，以重量百分比计，所述步骤C中的微细蚀刻液由以下组份组成:
乙酸3%
苯甲酸0.5%
2-硫醇基苯并噻唑 0.8%
水余量。
[0032]其中，所述步骤C中，微细蚀刻温度为38°C，微细蚀刻时间为2min。
[0033]其中，以重量百分比计，所述步骤F中工程塑料由以下重量份的原料组成:
聚苯硫醚树脂40份玻璃纤维8份纳米碳酸钙3份炭黑颗粒4份
乙烯-丙烯酸丁酯6份
季戊四醇硬脂酸酯0.6份
硫代二丙酸二月桂酯0.6份。
[0034]通过本实施例的方法将工程塑料与钛合金进行无胶结合，测得其剪切断裂力为24.1MPa。
[0035]实施例3。
[0036]钛合金与工程塑料一体化无胶结合的方法，包括如下步骤:
A:将钛合金进行加工制成钛合金形状物，将钛合金形状物在超声波条件下进行酸化处理；
B:将步骤A酸洗后的钛合金经第一水池冲洗；
C:将步骤B冲洗后的钛合金放入装有微细蚀刻液的槽中进行微细蚀刻；
D:将步骤C微细蚀刻后的钛合金放入第二水池冲洗；
E:将步骤D冲洗后的钛合金进行干燥；
F:将工程塑料注射到经过步骤E处理过的钛合金上。
[0037]所述超声波的频率控制在40kHz，超声波条件下的酸化处理时间为1min。
[0038]其中，以重量百分比计，所述步骤A中酸化处理的酸化液包括以下组份:
磷酸15%
过硫酸钾1%
磷酸氢二铵5% 六次甲基四胺 0.03%
水余量。
[0039]其中，所述步骤B和步骤D中，第一水池和第二水池的pH控制在7。
[0040]其中，以重量百分比计，所述步骤C中的微细蚀刻液由以下组份组成:
乙酸6%