金属-聚合物复合接头的激光诱导抗腐蚀微锚结构层及其制造方法技术

根据本公开的各个方面的在第一部件上形成层的方法包括熔化第一部件的第一金属组合物的一部分。所述熔化包括将激光束导向第一部件的第一表面。该方法还包括通过将包括第二金属组合物的前体导向第一表面和激光束的交叉点在第一表面上沉积第二金属组合物。第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性。该方法还包括通过使第一金属组合物和第二金属组合物固化在第一部件上形成层。第一部件被构造成通过将在该层上限定的多个微锚与第二部件的聚合物接合而连接到第二部件。

Laser-induced anti-corrosion micro anchor structure layer of metal polymer composite joint and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
金属-聚合物复合接头的激光诱导抗腐蚀微锚结构层及其制造方法
本公开涉及一种金属-聚合物复合接头和制造该金属-聚合物复合接头的方法。更具体地，金属-聚合物复合接头可包括激光诱导的微锚结构层。
技术介绍
此部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。为了实现轻量化以增加车辆燃料经济性，已经使用了各种轻质材料，例如铝和镁合金，同时也使用了轻质增强复合材料。虽然使用这种轻质材料可以用于降低总重量并且通常提高燃料效率，但是在制造某些部件时会出现问题。例如，用增强复合材料成型大的复杂部件可能是困难的或不可行的。因此，可能需要连接多个较小的部件。然而，连接异种材料，例如金属和增强的聚合物复合材料，可能会带来额外的挑战，例如低的初始强度、易腐蚀性和制造中的长周期。因此，希望开发一种快速且稳健的连接金属和复合部件的方法，用于形成耐腐蚀的高强度接头。
技术实现思路
本部分提供了对本公开的总体概述，并未全面公开其全部范围或其所有特征。在各个方面，本公开提供了一种在第一部件上形成层的方法。该方法包括通过将激光束导向第一部件的第一表面来熔化第一部件的第一金属组合物的一部分。该方法还包括通过将包括第二金属组合物的前体导向第一表面和激光束的交叉点，在第一表面上沉积第二金属组合物。第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性。该方法还包括通过使第一金属组合物和第二金属组合物固化而在第一部件上形成层。第一部件被构造成通过将在该层上限定的多个微锚与第二部件的聚合物接合而连接到第二部件。在一个方面，第一金属组合物包括钢。第二金属组合物包括不锈钢。在一个方面，该层限定了大于或等于约10μm的厚度。在一个方面，前体包括多个颗粒。所述多个颗粒的至少一部分颗粒包括第二金属组合物。在一个方面，激光束是连续波(CW)激光束。在一个方面，激光束的功率大于或等于约500W至小于或等于约3,000W。激光束的行进速度大于或等于约5mm/s至小于或等于约80mm/s。激光束的光束尺寸大于或等于约1mm至小于或等于约10mm。在一个方面，该方法还包括通过将纳秒脉冲激光束导向第二表面在该层的第二表面上形成多个微锚。在一个方面，该方法还包括在熔化之前去除第一部件的至少一部分涂层。所述涂层包括锌。在一个方面，所述去除包括将纳秒脉冲激光束导向第一部件的第一表面。在一个方面，该方法还包括在熔化之前在第一部件的第一表面中形成凹陷。所述熔化包括将第一激光束导向凹陷。所述沉积包括将前体导向凹陷。在各个方面，本公开提供了一种形成金属-聚合物复合接头的方法。该方法包括将第一部件设置在第二部件上。第一部件包括层。第一部件包括主体。主体具有第一表面。该层横跨第一表面的至少一部分设置。该层具有第二表面。该层的第二表面与第二部件的第三表面接合。主体包括第一金属组合物。该层包括第二金属组合物。第二部件包括一种聚合物和多种增强纤维。该方法还包括：通过将热源导向第一部件的第四表面来熔化至少一部分聚合物。第四表面与该层的第二表面相对设置。该方法还包括通过聚合物固化来形成金属-聚合物复合接头。在一个方面，热源包括连续波(CW)激光束。在一个方面，该方法还包括在所述成形之后将介电涂层施加到第一部件和第二部件。在一个方面，第一金属组合物包括钢。第二金属组合物包括不锈钢。在一个方面，该方法还包括：通过将纳秒脉冲激光束导向第二表面在该层的第二表面上形成多个微锚。在一个方面，多种增强纤维包括碳。该聚合物选自：聚碳酸酯(PC)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲醛(POM)、热塑性弹性体(TPE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、热塑性烯烃(TPO)、聚酰胺(PA，尼龙)及其组合。在各个方面，本公开提供了一种金属-聚合物复合接头。所述金属-聚合物复合接头包括第一部件和第二部件。第一部件包括主体和层。主体具有第一表面。主体包括第一金属组合物。该层位于第一表面的至少一部分上。该层具有第二表面。该层包括第二金属组合物。第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性。第二部件耦合到第一部件。第二部件具有第三表面。第三表面与第一部件的所述层的第二表面接合。第二部件包括一种聚合物和多种碳纤维。金属-聚合物复合接头的搭接剪切强度在5年后仍大于或等于约6kN。在一个方面，第一金属组合物包括钢。第二金属组合物包括不锈钢。在一个方面，该层限定了大于或等于约10μm的厚度。在一个方面，第二表面包括多个微锚。一部分聚合物与至少一部分微锚接合。根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。在该
技术实现思路
中的描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明这里描述的附图仅用于说明所选实施例而不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。图1A-1D示出了根据本公开某些方面的金属-聚合物复合组件；图1A是金属-聚合物复合组件的剖视图；图1B是金属-聚合物复合组件的俯视图；图1C是金属-聚合物组件的侧视图；以及图1D是金属-聚合物复合组件的金属部件的层的俯视图；图2A-2B示出了图1D的所述层的表面；图2A是所述层的局部透视侧视图；以及图2B是所述表面的微孔的局部透视图；图3是根据本公开某些方面的另一种金属-聚合物复合组件的局部剖视图；图4是根据本公开某些方面的又一金属-聚合物复合组件的剖视图；图5是描绘根据本公开的某些方面的形成金属-聚合物复合组件的示例性方法的流程图；图6是根据本公开的某些方面的牺牲涂层去除工艺的示意图；图7是通过图6的工艺去除了牺牲涂层的一部分的金属部件的俯视图；图8是根据本公开某些方面的激光熔覆工艺的示意图；图9A-9B示出了具有通过图8的激光熔覆工艺形成的层的金属部件；图9A是金属部件的俯视图；图9B是该层的扫描电子显微镜("SEM")图像；图10A-10B涉及根据本公开的某些方面的激光处理金属部件的表面的工艺；图10A是激光表面处理工艺的示意图；以及图10B是示出了激光图案的金属部件的俯视图；图11A-11B示出了通过图11A-11B的方法形成的表面的SEM图像；图12是根据本公开某些方面的用于激光表面处理的另一激光图案的俯视图；图13A-13B涉及将金属部件激光连接到聚合物部件的工艺；图13A是激光连接工艺的示意图；以及图13B是示出了激光图案的金属部件的仰视图；图14A-14B是根据本公开某些方面的金属-聚合物复合接头的SEM图像；图15示出了根据本公开某些方面的具有另一激光图案的金属部件的俯视图；图16A-16B示出了根据本公开的某些方面的又一种激光图案；图16A是金属部件的俯视图；以及图16B是沿图16A的16B-16B线截取的金属部件的剖视图；图17是对包括激光熔覆钢的第一样品进行7天腐蚀测试后在0天时，包括非激光熔覆钢的第二样品在0天时，包括激光熔覆钢的第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在第一部件上形成层的方法，所述方法包括：/n通过将激光束引向所述第一部件的第一表面熔化所述第一部件的第一金属组合物的一部分；/n通过将包含第二金属组合物的前体导向第一表面和激光束的交叉点，在所述第一表面上沉积所述第二金属组合物，所述第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性；以及/n通过固化所述第一金属组合物和第二金属组合物在所述第一部件上形成层，其中所述第一部件被构造成通过将在所述层上限定的多个微锚与所述第二部件的聚合物接合而连接到第二部件。/n

【技术特征摘要】
20180830 US 16/117,2651.一种在第一部件上形成层的方法，所述方法包括：
通过将激光束引向所述第一部件的第一表面熔化所述第一部件的第一金属组合物的一部分；
通过将包含第二金属组合物的前体导向第一表面和激光束的交叉点，在所述第一表面上沉积所述第二金属组合物，所述第二金属组合物在电镀上比第一金属组合物更具惰性；以及
通过固化所述第一金属组合物和第二金属组合物在所述第一部件上形成层，其中所述第一部件被构造成通过将在所述层上限定的多个微锚与所述第二部件的聚合物接合而连接到第二部件。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一金属组合物包括钢，并且所述第二金属组合物包括不锈钢。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层界定了大于或等于约10μm的厚度。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前体包含多个颗粒，所述多个颗粒的至少一部分包含所述第二金属组合物。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏亮，X·肖，G·肖，HT·范，J·F·阿里内斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US