一种铝合金材料及其制备方法以及复合材料技术

本发明专利技术公开了一种铝合金材料及其制备方法以及复合材料。该铝合金材料包括形成在铝原料的表面的微米级裂隙、以及形成在所述表面以及裂隙的侧部和底部的膜孔层，所述膜孔层包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构，所述三维立体网状结构形成纳米级孔隙。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金材料及其制备方法以及复合材料
本专利技术涉及金属表面处理
，更具体地，涉及一种铝合金材料及其制备方法以及复合材料。
技术介绍
铝合金与塑料结合的复合材料广泛的应用于手机等消费电子产品中。在一些方案中，复合材料由粘接剂粘接方法制作而成。但是由于铝合金与塑料的物理性能差别很大，故由粘结法制备所得到的复合材料中的铝合金与塑料的结合强度低，接触面受力不均匀，从而导致复合材料的气密性或防水性能较差。此外，部分粘接剂具有毒性，严重危害用户的身体健康。为了提高铝合金与塑料的结合强度，在一些方案中，采用纳米注塑一体成型的方式将铝合金和塑料结合在一起。在这种方式中，通常采用酸性溶液浸泡刻蚀铝合金表面以形成微米孔洞或者纳米孔洞。然而，由于孔洞的分布不均匀导致塑料注塑时进入孔洞深度不一，接触面的受力不均匀，铝合金和塑料的结合力不高，铝合金与塑料之间部分区域仍存在狭小的缝隙，因而影响了复合材料的抗拉强度，气体密封特性。在其他方案中，采用阳极氧化之后浸入润孔剂或偶联剂等润孔药剂，以加强铝合金与塑料之间的结合力的做法。然而，润孔药剂组成成分较多，浓度管控复杂，时效寿命过短，更换添加过于频繁，导致铝合金与塑料之间的结合力不稳定，复合材料气密性或防水性能不稳定。此外，部分润孔剂具有毒性，严重危害操作人员的健康。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种铝合金材料的新技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种铝合金材料。该材料包括形成在铝原料的表面的微米级裂隙、以及形成在所述表面以及微米级裂隙的侧部和底部的膜孔层，所述膜孔层包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构，所述三维立体网状结构形成纳米级孔隙。可选地，所述微米级裂隙的宽度为1-50μm，深度为2-50μm，长度为5-100μm。可选地，所述膜孔层的厚度为1-5μm。可选地，三维立体网状结构的材质为三氧化二铝。可选地，相邻的微米级裂隙之间的距离为0-50μm，所述柱状体的直径为1-50纳米和/或所述曲面体的宽度为1-50纳米，厚度为1-50纳米。根据本专利技术的第二方面，提供了一种铝合金材料的制备方法。该方法包括：在腐蚀溶液中对铝原料进行电解腐蚀，以在表面形成微米级裂隙；将电解腐蚀后的所述铝原料浸入酸性溶液中，并进行阳极氧化，以在铝合金表面及微米级裂隙的侧部和底部生成膜孔层，所述膜孔层包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构，所述三维立体网状结构形成纳米级孔隙。可选地，所述腐蚀溶液包括氯化钠溶液和第一添加剂，所述第一添加剂包括：硼酸、草酸、酒石酸、乳酸、苹果酸、氨基磺酸、硫酸铵和磷酸氢二铵中的一种或多种。可选地，所述腐蚀溶液中氯化钠的浓度为20-280g/L，所述第一添加剂总浓度为1-20g/L，溶液温度为30-50℃，电解腐蚀的电压为5-30V，电解腐蚀的时间为10-30min。可选地，所述酸性溶液包括磷酸和第二添加剂，所述第二添加剂包括：硼酸、草酸、酒石酸、乳酸、苹果酸、氨基磺酸、硫酸铵、磷酸氢二铵和甘油中的一种或多种。可选地，所述酸性溶液中磷酸的浓度为20-280g/L，所述第二添加剂总浓度为1-20g/L，溶液温度为5-30℃，电解电压为5-50V，电解时间为10-30min。可选地，在所述电解腐蚀之前还包括：对所述铝原料的表面进行碱蚀，以形成粗化的表面，其中，碱蚀通常采用氢氧化钠溶液，氢氧化钠的浓度为50-100g/L,碱蚀温度为50-60℃，碱蚀时间为90-180秒。根据本专利技术的第三方面，提供了一种复合材料。该复合材料包括本专利技术提供的所述铝合金材料以及注塑形成在所述膜孔层上的塑料。在本专利技术实施例中，熔融状态的塑料能够进入微米级裂隙中，并进入膜孔层的孔隙中。在生成的膜孔层的内部形成有纳米级的三维立体网状结构。三维立体网状结构铝合金材料的表面及内部均匀且密集分布。微米级裂隙能够提高铝合金材料与塑料形成复合体时结合面的结合程度，使塑料能够更多的进入三维立体网状结构中。微米级裂隙以及纳米级的三维立体网状结构与塑料形成大的结合面积，能够有效地提高铝合金材料与塑料的结合力。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据本专利技术的一个实施例的复合材料的剖视图。图2是根据本专利技术的一个实施例的铝合金材料的表面形貌图。图3是根据本专利技术的一个实施例的三维立体网状结构的示意图。图4是图1的局部放大图。附图标记说明：11：塑料；12：微米级裂隙；13：膜孔层；14：铝合金基体；15：三维立体网络结构；16：纳米级孔隙。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种铝合金材料。如图2-4所示，该铝合金材料包括形成在铝原料的表面的微米级裂隙12、以及形成在表面以及微米级裂隙12的侧部和底部的膜孔层13。膜孔层13包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构15。三维立体网状结构15形成纳米级孔隙16。具体地，铝原料包括铝或者铝合金基体14。以铝合金基体为例。铝合金基体14为挤压铝合金或者轧制铝合金。可以是5系铝合金、6系铝合金或者7系铝合金。微米级裂隙12是指裂隙的长度、宽度、深度的尺寸处于微米级。可选地，微米级裂隙12的宽度为1-50μm，深度为2-50μm，长度为5-100μm，相邻的微米级裂隙12之间的距离为0-50μm。该尺寸范围的微米级裂隙12具有比表面积大、微观结构复杂的特点。熔融状态的塑料11容易渗透进入该微米级裂隙12中，填充完全。微米级裂隙12均匀地分布在铝原料的表面，从而使得铝合金材料与塑料11的结合力更均匀。膜孔层13是覆盖铝原料的表面、裂隙的膜层，在该膜层中形成三维立体网状结构15。纳米级孔隙16包括贯通孔和非贯通孔，其内径、长度为纳米级。例如，膜孔层13的材质为铝原料经氧化形成的三氧化二铝。优选地，膜孔层13的厚度为1-5μm。该厚度范围的膜孔层13不会破坏微米级裂隙12的整体结构，铝原料的结构强度高，并且膜孔层13的形成相对容易。例如，通过刻蚀、腐蚀等方式形成三氧化二铝材质的三维立体网状结构15。三氧化二铝具有耐腐蚀性良好，比表面积大的特点，使得铝合金材料与塑料11之间的结合力更大。可以是，由柱状体相互交叉、连接形成三维网状结构；或者由曲面体相互交叉形成三维立体网状结构15；或者柱状体和曲面体相互交叉、连接形成三维立体网状结构1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金材料，其特征在于，包括形成在铝原料的表面的微米级裂隙、以及形成在所述表面以及微米级裂隙的侧部和底部的膜孔层，所述膜孔层包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构，所述三维立体网状结构形成纳米级孔隙。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料，其特征在于，包括形成在铝原料的表面的微米级裂隙、以及形成在所述表面以及微米级裂隙的侧部和底部的膜孔层，所述膜孔层包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构，所述三维立体网状结构形成纳米级孔隙。2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述微米级裂隙的宽度为1-50μm，深度为2-50μm，长度为5-100μm。3.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述膜孔层的厚度为1-5μm。4.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，三维立体网状结构的材质为三氧化二铝。5.根据权利要求1或2所述的铝合金材料，其特征在于，相邻的微米级裂隙之间的距离为0-50μm，所述柱状体的直径为1-50纳米和/或所述曲面体的宽度为1-50纳米，厚度为1-50纳米。6.一种铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括：在腐蚀溶液中对铝原料进行电解腐蚀，以在表面形成微米级裂隙；将电解腐蚀后的所述铝原料浸入酸性溶液中，并进行阳极氧化，以在铝合金表面及微米级裂隙的侧部和底部生成膜孔层，所述膜孔层包括由柱状体和/或曲面体相互交叉形成的三维立体网状结构，所述三维立体网状结构形成纳米级孔隙。7.根据权利要求6所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述腐蚀溶液包括氯化钠溶液和第一添加剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓佳，丁超豪，刘利强，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37