在金属表面上塑料包覆成型的方法和塑料-金属混杂部件技术

本发明专利技术涉及通过借由纳米成型技术(NMT)在金属表面上塑料包覆成型来制造塑料‑金属混杂部件的方法，其中可成型塑性材料是聚酰胺组合物，其包含半结晶半芳族聚酰胺和无定形半芳族聚酰胺的共混物。本发明专利技术还涉及能够通过所述方法获得的塑料‑金属混杂部件，其中用包含半结晶半芳族聚酰胺和无定形半芳族聚酰胺的共混物的聚酰胺组合物对金属部件进行包覆成型。

Plastic coating method on metal surface and plastic metal hybrid parts

The invention relates to a method for making plastic metal hybrid parts by plastic coating on a metal surface by using a nano molding technology (NMT), in which a formable plastic material is a polyamide composition consisting of a blend of semi - crystalline semi aromatic polyamides and amorphous semi aromatic polyamides. The invention also relates to a plastic metal hybrid component that can be obtained by the method, in which a polyamide composition containing a blend of semi - crystalline semi aromatic polyamides and amorphous semi aromatic polyamides is coated with a polyamide composition.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在金属表面上塑料包覆成型的方法和塑料-金属混杂部件本专利技术涉及通过借由纳米成型技术(NMT)在金属表面上塑料包覆成型来制造塑料-金属混杂部件的方法。本专利技术还涉及通过纳米成型技术(NMT)工艺获得的塑料-金属混杂部件，其中所述混杂部件包含与金属部件的表面区域结合的塑性材料。纳米成型技术是这样一种技术，其中塑性材料与金属部件结合以形成所谓的塑料-金属混杂部件，其中金属-塑料界面处的结合强度来自金属预处理或通过金属预处理得以增强，所述金属预处理导致具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域。这种不规则性具有约几纳米至几百纳米范围内的尺寸，并且适当地具有超细凹凸(asperity)、凹陷(recess)、凸出(projection)、颗粒和孔的形状。对于NMT金属预处理，可以应用不同的技术和不同的处理步骤组合。主要使用的NMT工艺是包含所谓的“T-处理”的工艺。在TaiseiPlas开发的“T-处理”中，用水溶性胺(如氨或肼)的水溶液精细蚀刻金属。通常，这种溶液的pH为约11。例如，在专利申请US20060257624A1、CN1717323A、CN1492804A、CN101341023A、CN101631671A和US2014065472A1中描述了这种工艺。在后面的文献中，在氨或肼水溶液中的蚀刻步骤之后获得的铝合金具有这样的表面，所述表面的特征在于20-80nm的超细凹凸或20-80nm的超细凹陷或凸出。另一种NMT金属预处理方法包括阳极氧化处理。在阳极氧化处理中，金属在酸性溶液中被阳极氧化以形成具有多孔金属氧化物修饰(finish)的腐蚀层，从而与塑性材料形成一种互穿结构。例如，在专利申请US20140363660A1和EP2572876A1中描述了这种工艺。在后面的文献中，描述了通过阳极氧化形成的铝合金的实例，其被具有孔的表面覆盖，在电子显微镜观察下测量，其开口具有10-80nm的数均内径。这些工艺中的每一种都可以与多个步骤组合，例如与其他蚀刻、中和和冲洗步骤组合，和/或与使用底漆组合，所述底漆在用塑性材料对金属基材进行包覆成型之前涂覆在金属基材上。最后，将金属部件插入模具中，其中将树脂注入并在处理过的表面上直接结合。在TaiseiPlas开发的NMT工艺中，通过将金属片浸入碱性溶液中来蚀刻金属片。碱性溶液被表示为T-溶液，浸渍步骤被表示为T-处理步骤。根据美国专利US8858854B1，阳极氧化处理相较于包括多级预处理步骤的NMT工艺具有特定的优点，在所述NMT工艺中，金属部件经受包括脱脂剂、酸溶液、碱溶液在内的多种化学浴，最后浸没在T-溶液中并在稀释水中冲洗。在US8858854B1的术语中，NMT限于包括T-处理步骤的工艺。在本专利技术中，术语“纳米成型技术(NMT)”和“NMT工艺”应被理解为经受预处理工艺的金属的任何包覆成型，所述预处理工艺导致具有纳米尺寸级表面不规则性的金属表面区域，因此包括US8858854B1的阳极氧化方法和TaiseiPlas的T-处理溶液以及其他替代物。通过NMT技术制造的塑料-金属混杂部件中最广泛使用的聚合物是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚苯硫醚(PPS)。美国专利申请US2014065472A1/美国专利US9166212B1中提到，“当树脂组合物包含PBT或PPS作为主要组分，任选地与不同的聚合物复合，并且还包含10-40质量％的玻璃纤维时，其展示出非常高的与铝合金的连接强度。在铝和树脂组合物均为板状并且在0.5-0.8cm2的区域中彼此连接的条件下，剪切断裂为25-30MPa。在其中不同的聚酰胺被复合的树脂组合物的情况下，剪切断裂为20-30MPa”。为了制备US2014065472A1/US9166212B1的塑料-金属混杂部件中的金属表面，应用“T-处理”步骤，随后应用另外的胺吸附步骤。在前文提到的专利申请EP2572876A1中，将包含PA-66/6T/6I(重量比为12/62/26)和30重量％玻璃纤维的聚酰胺组合物涂覆在不同的NMT金属表面上。在金属处理包含T-处理的情况下，孔径为25nm。在阳极氧化处理的情况下，孔径为17nm。对于两种混杂体系，测得的结合力均为25.5MPa。鉴于工艺的小型化和自动化的重要性日益增加，需要减少组装产品中部件的数量，以集成不同部件的功能以及改进这种组装体中不同部件之间的连接。NMT工艺提供了一种非常有用的技术，用于将要组装的金属部件和塑料部件通过集成工艺组合在一起，包括一步成形和组装，这是通过在金属表面上包覆成型塑性材料，同时借由纳米成型技术获得合理的结合力来实现的。然而，需要改善结合力并将该技术扩展到其他材料，以能够更广泛地利用所述技术。因此，本专利技术的目标是提供一种方法和由其产生的塑料-金属混杂部件，其中结合强度提高。该目标通过根据本专利技术的方法以及根据本专利技术的和能够通过所述方法获得的塑料-金属混杂部件得以实现。根据本专利技术的方法涉及通过借由纳米成型技术(NMT)在金属表面上包覆成型可成型塑性材料来制造塑料-金属混杂部件的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域的金属基材；ii)提供聚酰胺组合物；iii)通过将所述聚酰胺组合物直接成型在所述金属基材的具有所述表面不规则性的表面区域的至少部分之上，而在所述金属基材上形成塑料结构；其中所述聚酰胺组合物包含a.半结晶半芳族聚酰胺，和b.无定形半芳族聚酰胺。其中使用半结晶半芳族聚酰胺(sc-PPA)和无定形半芳族聚酰胺(am-PPA)的共混物的根据本专利技术的方法的效果在于，金属部件和塑料部件之间的界面处的结合力增加。实际上，结合力不仅优于上文报告的基于聚酰胺的体系的结合力，而且还优于关于上文提到的基于PBT和PPS的体系所报告的值。在本文中，聚酰胺组合物适当地成型在具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域的至少部分上。金属基材也可以具有多个具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域，其中用聚酰胺组合物对至少一个表面区域或至少其部分进行包覆成型。对于具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域的金属基材，在本专利技术中可以使用适用于NMT技术的任何金属基材。用于制备根据本专利技术的方法中使用的金属基材的预处理工艺可以是适于制备具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域的任何工艺。适当地，这种工艺包括多个预处理步骤。适当地，NMT工艺中使用的预处理步骤包括一个或多个选自以下的预处理步骤-用脱脂剂处理；-用碱性蚀刻材料处理；-用酸中和剂处理；-用水溶性胺的水溶液处理；-用氧化组分处理；-阳极氧化步骤；和-用底漆材料处理。在其中NMT工艺包括包含用水溶性胺的水溶液处理(所谓的T-处理)的步骤的实施方式中，水溶液优选为铵或肼水溶液。在其中NMT工艺包括阳极氧化金属基材的预处理步骤的实施方式中，可以使用适用于该目的的任何阳极氧化剂。优选地，阳极氧化剂选自铬酸、磷酸、硫酸、草酸和硼酸。在使用底漆材料的情况下，所述底漆材料适当地选自有机硅烷、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐和锆酸盐。预处理工艺适当地包括在随后的预处理步骤之间的一个或多个冲洗步骤。纳米尺寸表面不规则性适合地包括凹凸、凹陷、凸出、颗粒或孔，或其任何组合。还适当地，纳米尺寸表面不规则性的尺寸在10-100nm范围内。尺寸包括不规则部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过借由纳米成型技术(NMT)在金属表面上塑料包覆成型来制造塑料‑金属混杂部件的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域的金属基材；ii)提供聚酰胺组合物；iii)通过将所述聚酰胺组合物直接成型在所述金属基材的具有所述表面不规则性的表面区域的至少部分之上，而在所述金属基材上形成塑料结构；其中所述聚酰胺组合物包含a.半结晶半芳族聚酰胺，和b.无定形半芳族聚酰胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 EP 15200711.8;2016.01.29 CN 201610064811.一种通过借由纳米成型技术(NMT)在金属表面上塑料包覆成型来制造塑料-金属混杂部件的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供具有纳米尺寸级表面不规则性的表面区域的金属基材；ii)提供聚酰胺组合物；iii)通过将所述聚酰胺组合物直接成型在所述金属基材的具有所述表面不规则性的表面区域的至少部分之上，而在所述金属基材上形成塑料结构；其中所述聚酰胺组合物包含a.半结晶半芳族聚酰胺，和b.无定形半芳族聚酰胺。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属基材是冲压片金属基材。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述金属基材由选自铝、铝合金、钛、钛合金、铁、钢、镁和镁合金的材料形成。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述方法在步骤i)之前包括以下步骤：使用选自铬酸、磷酸、硫酸、草酸和硼酸的阳极氧化剂阳极氧化所述金属基材。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述聚酰胺组合物包含a.30-90重量％的所述半结晶半芳族聚酰胺，和b.10-40重量％的所述无定形半芳族聚酰胺；其中所述重量％是相对于所述组合物的总重量。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·彼得·斯奥道勒斯·约翰内斯·范·德·伯格特，廖若谷，于斌，潘伟，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL