一种超声微纳注塑工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超声微纳注塑工艺，包括注塑，超声振动，阳极氧化等多项技术，对阳极氧化后的金属进行注塑连接，在保压过程中施加超声振动。本发明专利技术改变了传统的注塑连接工艺，使终端制品有更好的连接强度，并且结构和工艺简单化，同时也降低了人工和时间成本。

A Ultrasound Micro-nano Injection Molding Process

【技术实现步骤摘要】
一种超声微纳注塑工艺
本专利技术涉及注塑
，具体为一种超声微纳注塑连接工。
技术介绍
随着人们对3c电子产品要求越来越高，轻、薄、小的产品往往更受消费者青睐。然而在微型化过程中，产品可靠性就难以达到要求。因此，美观、简洁、可靠的金属-塑料连接技术就尤为重要。由于金属、树脂两者物理化学性质差异较大，它们往往难以结合。由此纳米注塑应用而生。纳米注塑连接技术可实现金属-树脂复合材料的一体化制备，同时兼顾两相的粘接强度和制品的灵活设计，从而成为制备金属-树脂复合材料的重要技术方法并得到广泛研究。现有的纳米注塑连接技术主要原理为：首先金属表面通过酸蚀形成纳米孔洞，再进行T处理使得树脂进入孔洞，最后树脂冷却凝固后形成“锚栓结构”，从而使得金属——树脂连接强度大大增强。T处理在这一工艺中非常关键，它主要是将金属浸入一种含氮溶液(简称N液)中，N液中的氮原子与金属形成配位键，同时与树脂也能发生化学反应，进而促使树脂进入孔洞。同时T处理还可以进一步腐蚀纳米微孔，进而增加连接强度。纳米注塑的应用潜力可观，然而它存在着一定的局限性。首要的限制便是适用原料种类有限，从而使得产品性能的多样性有限，截至目前，能用于纳米注塑的金属有铜、钛、铝、镁和铁，能用于纳米注塑的树脂有PPS、PBT、PEEK、尼龙系列。其次是金属树脂结合体的整体强度不够高，它的连接强度与金属树脂之间的接触面积成正比，而过大的塑料接触面积会造成产品变形，从而使得纳米注塑在一定程度上无法广泛应用于制备结构精细、性能优异的构件。第三是现有的纳米注塑连接技术工艺复杂，要用到酸蚀和T处理，时间和人工成本较高。所以在此基础开发一种新的工艺就显得尤为重要。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种超声微纳注塑连接工艺，该工艺解决了注塑连接对原材料的限制，强度不高且工艺复杂等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种超声微纳注塑工艺，包含如下步骤：(1)采用阳极氧化方法对金属进行处理，使金属表面形成纳米级的微孔；(2)对金属进行第二次阳极氧化处理；(3)将步骤(2)阳极氧化处理后的金属放入模具槽中；(4)用注塑机往模具内注入树脂，然后经过30-60S的保压阶段；启动超声设备，超声波频率为15-30KHZ，振动时间为30-60S；(5)振动完后停止加热，待冷却后取出样件。作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的超声微纳注塑工艺进一步包括下列技术特征的部分或全部：作为上述技术方案的改进，所述步骤(1)中阳极氧化方法包括以下步骤：1)进行电化学抛光，所用到的电解液为高氯酸和乙醇体积比为1：4的混合溶液，抛光电压8V-12V，且为降低表面粗糙度，抛光时间为8min-12min；2)进行无水乙醇除油，用功率为200W的超声清洗4min-6min，洗去金属表面残留的油脂；3)用去离子水进行清洗；清洗经过步骤3)处理后金属；表面残留的无水乙醇；4)用60℃-70℃、40g/L-60g/L的NaOH溶液进行碱洗，清洗时间2-5min；5)用去离子水洗金属表面残留的NaOH溶液；6)用浓度为30％-45％的硝酸酸洗，酸洗时间30s-40s；中和金属表面残留的NaOH溶液；7)用去离子水洗，去金属表面残留的化学液体、然后风干；8)以金属为阳极，不锈钢为阴极，磷酸水溶液为电解液，在电压10V-15V，温度为20-25℃条件下反应15-30min；所述磷酸水溶液为80g/L-120g/L的磷酸与水按照20ml-40ml：400ml-500ml的比例混合而成。作为上述技术方案的改进，所述步骤(2)所述的第二次阳极氧化包括以下步骤：a)在无水乙醇中超声清洗5-10min；进行无水乙醇除油，用功率为200W的超声清洗机清洗5min，洗去金属表面残留的油脂。b)用去离子水进行清洗；去除上一步中金属表面残留的无水乙醇。c)用60℃-65℃、40g/L-45g/LNaOH溶液进行碱洗，清洗时间2-5min；d)用去离子水进行清洗；去除金属表面残留的NaOH溶液。e)用质量分数为30-50％的硝酸进行酸洗，清洗时间30s-35s；中和金属表面残留的NaOH溶液。f)用去离子水洗、去金属表面残留的化学液体、然后风干；g)以金属为阳极，不锈钢为阴极，磷酸水溶液为电解液，在电压10-15V，温度为20-25℃条件下反应15-20min；所述磷酸水溶液为80g/L-90g/L的磷酸与水按照30ml：400ml-450ml的比例混合而成.作为上述技术方案的改进，所述模具中，分为上模(8)和下模(9)，在上模设有进料口(5)和排气孔(7)，下模设有加热板(4)和密封装置。作为上述技术方案的改进，所述模具包括一套超声设备；在所述超声设备中，包括控制系统(1)，风机(2)和换能器(3)。作为上述技术方案的改进，所述步骤(3)之前，需要先用加热板将模具加热至150℃-180℃。作为上述技术方案的改进，步骤(4)中所述的保压阶段时模具还处于加热板加热的状态，并保持150℃-180℃的温度不变。作为上述技术方案的改进，步骤(4)中所述的保压阶段同时超声处理，超声频率为15-30KHZ。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：本专利技术采用的工艺能够把金属和塑料件牢固接合，工艺流程简单快速，终端制件可以达到较高连接强度。本专利技术采用的工艺不需要采用胶水等任何连接性工具，可以降低终端制品的整体厚度与质量，也有利于制品结构的简单化。本专利技术采用工艺的终端制品可以有更多的外观装饰方法选择，既可以选择装饰金属部件，也可以选择装饰塑料部件，由于阳极氧化的加入，终端制品的外观更亮丽、更耐磨、耐刮擦性能更好。本专利技术采用的工艺降低了多材质部件的加工制造成本以及加工时间，使用阳极氧化取代酸蚀且不采用T处理，因此使用化学药剂较少，降低了工业过程对环境的污染和影响，缩短了产品工艺流程，减少了时间和人工光成本，降低了制造难度且提升了效果。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1(a)是本专利技术的超声注塑设备的正面结构示意图；图1(b)是本专利技术的超声注塑设备的背面结构示意图。具体实施方式下面详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。实施例一本专利技术的目的是提供一种超声微纳注塑连接工艺，该工艺解决了注塑连接对原材料的限制，强度不高且工艺复杂等问题。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种超声微纳注塑连接工艺，包括以下步骤：(1)材料预处理:用阳极氧化对金属进行处理，金属表面形成纳米级的微孔。所述(1)中，阳极氧化具体步骤为：1)进行电化学抛光，所用到的电解液为高氯酸和乙醇的混合溶液，高氯酸和乙醇的体积比1：4，抛光电压8-10V，且为降低表面粗糙度，抛光时间为8-10min2)进行无水乙醇除油，用功率为200W的超声清洗机清洗5min，洗去金属表面残留的油脂。3)用去离子水洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声微纳注塑工艺，其特征在于，包含如下步骤：(1)采用阳极氧化方法对金属进行处理，使金属表面形成纳米级的微孔；(2)对金属进行第二次阳极氧化处理；(3)将步骤(2)阳极氧化处理后的金属放入模具槽中；(4)用注塑机往模具内注入树脂，然后经过30‑60S的保压阶段；启动模具上的超声设备，超声波频率为15‑30KHZ，振动时间为30‑60S；(5)振动完后停止加热，待冷却后取出样件。

【技术特征摘要】
1.一种超声微纳注塑工艺，其特征在于，包含如下步骤：(1)采用阳极氧化方法对金属进行处理，使金属表面形成纳米级的微孔；(2)对金属进行第二次阳极氧化处理；(3)将步骤(2)阳极氧化处理后的金属放入模具槽中；(4)用注塑机往模具内注入树脂，然后经过30-60S的保压阶段；启动模具上的超声设备，超声波频率为15-30KHZ，振动时间为30-60S；(5)振动完后停止加热，待冷却后取出样件。2.如权利要求1所述的超声微纳注塑工艺，其特征在于：所述步骤(1)中阳极氧化方法包括以下步骤：1)进行电化学抛光，所用到的电解液为高氯酸和乙醇体积比为1：4的混合溶液，抛光电压8V-12V，抛光时间为8min-12min；2)进行无水乙醇除油，超声清洗4min-6min；3)用去离子水进行清洗；4)用60℃-70℃、40g/L-60g/L的NaOH溶液进行碱洗，清洗时间2-5min；5)用去离子水洗；6)用浓度为30％-45％的硝酸酸洗，酸洗时间30s-40s；7)用去离子水洗，然后风干；8)以金属为阳极，不锈钢为阴极，磷酸水溶液为电解液，在电压10V-15V，温度为20-25℃条件下反应15-30min；所述磷酸水溶液为80g/L-120g/L的磷酸与水按照20ml-40ml：400ml-500ml的比例混合而成。3.如权利要求1所述的超声微纳注塑工艺，其特征在于：所述步骤(2)所述的第二次阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，张聪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42