一种金属-树脂复合体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种金属-树脂复合体及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在移动电子设备制造领域中，需要金属与树脂一体化成型技术。
[0003] 目前常用的将金属和树脂相结合的方法是胶合技术。该方法通过化学胶粘剂将金 属与已成型树脂结合在一起得到复合体。另外，也有通过蚀刻、阳极氧化等方法在金属表面 形成微孔，然后将树脂注塑在金属表面，从而使金属与树脂相结合形成复合体。
[0004] 由现有的方法得到的金属-树脂复合体在承受拉伸应力（如图1中的力Fi)时， 显示较好的结构稳定性；但是，在承受转动力矩（如图1中的力F2)时，金属与树脂的之间 的界面极易断裂，使复合结构破坏。 阳〇化]然而，随着移动电子设备的发展，其使用范围逐渐拓宽，经常需要承受来自各方向 的拉伸应力W及转动力矩，因此如何确保在极小面积内提供足W抵抗各方向的拉伸应力W 及抵抗转动力矩的能力成为移动电子设备的一个制造瓶颈。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有的金属-树脂复合体承受抗转动力矩的能力不足的 缺陷，提供一种金属-树脂复合体及其制备方法，该金属-树脂复合体不仅具有较高的抵抗 拉伸应力的能力，而且具有较高的抵抗转动力矩的能力。
[0007] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种金属-树脂复合体，该复合体包括 金属基体W及附着在所述金属基体的至少部分表面的树脂层，附着有所述树脂层的金属基 体的表面分布有孔，所述孔为成对出现，并且互为一对的两个孔中的至少一个孔的孔壁为 倾斜，所述倾斜的角度使得互为一对的两个孔为相交，所述树脂层中的部分树脂向下延伸 并填充于所述孔中。
[0008] 根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种金属-树脂复合体的制备方法，该 方法包括W下步骤：
[0009] (1)提供一种金属基体，该金属基体的至少部分表面分布有孔，所述孔为成对出 现，并且互为一对的两个孔中的至少一个的孔壁为倾斜，所述倾斜的角度使得互为一对的 两个孔为相交；
[0010] (2)向所述金属基体的表面注入含树脂的组合物，并使部分组合物向下延伸并填 充于所述孔中，成型后形成树脂层。
[0011] 根据本发明的金属-树脂复合体，金属基体表面分布的孔为成对出现且互为一对 的两个孔为相交，运样树脂层中填充于孔中的树脂在金属基体中形成闭锁结构，能很好的 抵抗转动力矩，而且能够进一步提高抵抗拉伸应力的能力。与通过胶粘剂粘接、蚀刻W及阳 极氧化等方法形成的金属-树脂复合体相比，根据本发明的金属-树脂复合体不仅具有更 高的抵抗拉伸应力的能力，而且具有更高的抵抗转动力矩的能力。
[0012] 根据本发明的金属-树脂复合体的制备方法简便，例如：采用激光照射金属基材 表面，并使激光倾斜入射即可在金属基材中形成孔壁为倾斜的孔。
【附图说明】
[0013] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
[0014] 图1用于示例性地说明金属-树脂复合体的受力情况。
[0015] 图2用于示例性地说明根据本发明的金属-树脂复合体中金属基体表面的孔的分 布。
[0016] 图3用于示例性地说明根据本发明的金属-树脂复合体的结构。
[0017] 图4至图13用于示例性地说明根据本发明的金属-树脂复合体中金属基体的制 作工艺流程。
[0018] 图14为本发明实施例1制备的金属-树脂复合体断面的金相显微镜照片。
[0019] 图15为本发明制备的金属-树脂复合体样条的照片。
[0020] 图16为本发明实施例1制备的金属-树脂复合体样条在进行拉伸测试后的照片。
[0021] 图17用于说明本发明中用于测试金属-树脂复合体承受转动力矩的方法。
[0022] 附图标记说明 阳〇2引1 :树脂层 2 :金属基体 W24] 3 :金属基材 4 :激光束 阳02引 5 :夹具
【具体实施方式】
[00%] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种金属-树脂复合体，该复合体包括 金属基体W及附着在所述金属基体的至少部分表面的树脂层。
[0027] 根据本发明的金属-树脂复合体，附着有所述树脂层的金属基体的表面分布有 孔，所述孔为成对出现，即所述孔两两共存。
[0028] 根据本发明的金属-树脂复合体，互为一对的两个孔中的至少一个孔的孔壁为倾 斜，所述倾斜的角度使得互为一对的两个孔为相交，优选为使得互为一对的两个孔的底部 相交。目P，根据本发明的金属-树脂复合体，互为一对的两个孔中的至少一个孔的孔壁相对 于金属基体的厚度方向为倾斜。优选互为一对的两个孔的孔壁均为倾斜。孔壁的倾斜角度 相同或不同，W能够确保互为一对的两个孔为相交、优选为底部相交为准。在确保互为一对 的两个孔为相交、优选为底部相交的条件下，从进一步提高金属-树脂复合体的抵抗拉伸 应力能力W及抵抗转动力矩能力的角度出发，W金属基体的厚度方向为基准，孔壁的倾斜 角度优选为30°至60°。根据本发明，最优选地，互为一对的两个孔的孔壁均为倾斜，且倾 斜角度相同，在30°至60°的范围内。
[0029] 根据本发明的金属-树脂复合体，孔的大小可W根据金属基体的尺寸W及金属基 体表面分布的孔的数量进行选择。分布在金属基体表面的孔的内径可W为相同，也可W为 不同。优选地，互为一对的孔的内径为相同。从便于加工的角度出发，分布在金属基体表面 的孔的内径均为相同。一般地，孔的内径D各自可W为0. 01mm W上，运样有利于树脂填充在 孔中。优选地，孔的内径D各自为0. 05mm W上，如0. 1mm W上。从进一步提高金属-树脂复 合体的抵抗拉伸应力W及转动力矩的性能的角度出发，孔的内径D优选各自可W为0.2mm W下，更优选各自为0. 18mm W下。本发明中，"内径"指由孔位于金属基体表面的端口确定 的轮廓线上的两个点之间的最大距离。
[0030] 根据本发明的金属-树脂复合体，互为一对的两个孔之间的距离W能够确保两个 孔的底部相交为准。一般地，互为一对的两个孔的圆屯、之间的距离为S，互为一对的两个孔 的内径相同或不同，各自为化，S化可W各自为8:1 W下，优选各自为5:1 W下。两孔之间 为金属基体的实体部分，在金属-树脂复合体承受外力作用时，运个部分会承受一定的力， 应该确保运部分不会破坏。优选地，互为一对的两个孔的圆屯、之间的距离为S，互为一对的 两个孔的内径相同或不同，各自为S/D3优选各自为1 :1 W上，更优选各自为1. 25 :1 W 上，进一步优选各自为2.5:1 W上。
[0031] 根据本发明的金属-树脂复合体，树脂层中的部分树脂填充在孔中，填充在金属 基体的孔中的树脂将树脂层错定在金属基材中。一般来说，孔的深度越深，树脂层与金属 基体之间的结合强度越高，金属-树脂复合体的抵抗拉伸应力和转动力矩的能力越好。根 据本发明的金属-树脂复合体，分布在金属基体表面的孔的深度可W为相同，也可W为不 同，从便于加工的角度来说，分布在金属基体表面的孔的深度优选为相同。根据本发明的金 属-树脂复合体，可W根据金属基体的厚度来确定孔的深度。一般而言，孔的深度各自为H， 所述金属基体的厚度为T，H/T各自为小于1即可。具体地，H/T各自可W为0. 01 :1 W上， 优选各自为0.04:1 W上，更优选各自为0.05:1 W上。所述孔的深度还应当兼顾金属基体 本身的力学性能，W不会削弱金属基体本身的力学性能为准。根据本发明的金属-树脂复 合体，H/T各自可W为0.95:1 W下，优选各自为0.8:1 W下，更优选各自为0.5:1 W下，进 一步优选各自为0. 15 :1 W下，更进一步优选各自为0. 1 :1 W下。本发明中，"孔的深度"是 指孔位于金属基体表面的端口至该孔的底部之间的垂直距离。
[0032] 根据本发明的金属-树脂复合体，孔在金属基体表面的分布形态可W根据金属基 体的形状进行选择。在本发明的一种优选的实施方式中，如图2所示，所述孔在金属基体表 面排列形成二维点阵，将互为一对的两个孔作为所述二维点阵中的一个点，运样能够进一 步提高金属-树脂复合体抵抗拉伸应力W及转动力矩的能力。所述二维点阵是指W互为一 对的两个孔为单位（即，作为点阵中的一个点），沿金属基体表面的长度方向和宽度方向为 有序排列。所述二维点阵中，同一行（列）中的孔的内径可W为相同，也可W为不同，优选 为相同。所述二维点阵中，相邻两行的行间距或者相邻两列之间的列间距W能够实现金属 基体表面分布有足够多的孔为准。本发明中，"行间距"是指孔的孔壁与相邻的另一行中的 孔的孔壁之间的最小距离，可W沿由一行中内径最大的孔在金属基体表面的端口确定的轮 廓线作切线，沿由相邻的另一行中内径最大的孔在金属基体表面的端口确定的轮廓线作切 线，将运两条切线之间的最短距离作为行间距。本发明中，"列间距"是指孔的孔壁与相邻的 另一列中的孔的孔壁之间的最小距离，可W沿由一列中内径最大的孔在金属基体表面的端 口确定的轮廓线作切线，沿由相邻的另一列中内径最大的孔在金属基体表面的端口确定的 轮廓线作切线，将运两条切线之间的最短距离作为列间距。
[003引如图2所示，根据本发明的金属-树脂复合体，相邻两行之间的行间距为L\，两行 中的孔的内径相同或不同，各自为di，l/d\优选各自为1 :1 W下，更优选各自为0.8 :1 W 下補邻两列之间的列间距为LV两列中的孔的内径相同或不同，各自为护，LV护1优选各 自为1 :1 W下，更优选各自为0.85 :1 W下。所述二维点阵中，可W通过调整相邻两行之间 的行间距和/或相邻两列之间的列间距来使得孔足W遍布需要形成孔的金属基体的表面。 如图2所示，根据本发明的金属-树脂复合体，L/D\优选各自为0. 1 :1 W上，更优选各自 为0. 2 :1 W上；LV护1优选各自为0. 2 :1 W上，更优选各自为0. 3 :1 W上，进一步优选各自 为 0. 5 :1 W上。
[0034] 所述二维点阵中，相邻两行优选为相错排列，或者所述二维点阵中，相邻两列优选 为相错排列，运样能够使孔在金属基体表面的排列最密集化，使得金属-树脂复合体具有 更高的抵抗拉伸应力和转动力矩的能力。如图2所示，相错排列的两行之间的错位位移为 ιΛ，相错排列的两行中的孔的内径相同或不同，各自为的，ΙΛ/ΙΛ优选各自为3:1 W下，更 优选各自为2. 5 :1 W下；ΙΛ/ΙΛ优选为0. 2 :1 W上，更优选为0. 6 :1 W上，进一步优选为1 : 1 W上。相错排列的两列之间的错位位移为1Λ，相错排列的两行中的孔的内径相同或不同， 各自为DVLV护2优选为3 :1 W下，更优选为2.5 :1 W下，进一步优选为1.5 :1 W下；LV护2 优选为0.2:1 W上，更优选为0