用于复合基材选择性成孔的方法、金属制品和金属复合体技术

本申请公开了一种用于复合基材选择性成孔的方法、金属制品和金属复合体，该方法包括以下步骤:取复合基材置于电解液中，复合基材包括不锈钢基材层和铝合金基材层，以复合基材为阳极，进行电解以在复合基材的铝合金基材层的表面形成孔；电解使用的电解液包括水，酸，醇类和可在水中解离出氯离子的氯化物，酸提供的酸根能够与铝合金基材层在电解时产生的Al

【技术实现步骤摘要】
用于复合基材选择性成孔的方法、金属制品和金属复合体


[0001]本申请涉及金属材料
，特别涉及一种用于复合基材选择性成孔的方法、金属制品和金属复合体。

技术介绍

[0002]目前阳极氧化工艺主要是采用磷酸为主要电解液在铝合金表面形成纳米级孔结构，由于孔结构的尺寸较小，只能够在孔内注塑成型PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等分子链刚性小、流动性好的塑胶。然而，PBT塑胶强度较低，无法满足产品跌落测试等要求，需替换为高强度的塑胶如苏威AV651塑胶(聚芳醚酮类塑胶)，但是此类高强度的塑胶由于分子链刚性大、流动性差，无法注入现有工艺所形成的纳米级孔洞中。此外为了提高材料的强度，通常会将不锈钢和铝合金压铸成复合材料使用，复合材料是以不锈钢作为外侧面保证材料的高强度，铝合金作为内侧在降低材料整体重量的同时可以降低内侧的机械加工成本，但在复合材料的表面形成孔结构时，通常会损伤不锈钢。因此，急需研发在复合材料铝合金表面形成孔结构同时不损伤不锈钢的微孔制备工艺，来满足注塑成型以及产品强度的需求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述技术问题的用于复合基材选择性成孔的方法、金属制品和金属复合体。
[0004]本申请第一方面提供一种用于复合基材选择性成孔的方法，包括以下步骤:
[0005]取复合基材置于电解液中，所述复合基材包括不锈钢基材层和铝合金基材层，以所述复合基材为阳极，进行电解以在所述复合基材的铝合金基材层的表面形成孔；其中，
[0006]所述电解使用的电解液包括水，酸，醇类和可在水中解离出氯离子的氯化物，所述酸提供的酸根能够与所述铝合金基材层在电解时产生的Al
3+
发生络合；其中，
[0007]所述酸和所述氯化物解离出的氯离子的摩尔比范围为1:1～10:1，所述醇类的质量浓度范围为1％
‑
10％。
[0008]本申请实施方式中提供的选择性成孔的方法，利用了水基
‑
有机复合电化学腐蚀机理，在复合基材置于含有醇类的电解液中进行电解时，不锈钢和铝合金的材质存在差异，铝合金的导电性优于不锈钢，因而电流最先在铝合金上通过，铝合金上会迅速形成一层致密的氧化铝钝化膜，造成导电性下降，从而造成电流从不锈钢上流过。而不锈钢在电流经过后，也会形成一层钝化膜，其主要成分是氧化铬和氧化镍。电解液中氯化物解离出的氯离子能够在电场的引导下作为侵蚀离子破坏氧化铝钝化膜中的Al
‑
O键，从而对铝合金表面形成点状腐蚀，进而形成孔，但是在电解条件下，氯离子难以破坏不锈钢上钝化膜中的Cr
‑
O、Ni
‑
O键，因而难以在不锈钢表面蚀刻成孔，此外电解液中酸提供的酸根离子会与铝合金基材层在电解时溶解出来的铝离子络合，形成的络合物会附着在铝合金表面，避免铝合金发生面腐蚀，利于形成孔。本申请通过控制电解液中酸和氯离子的摩尔比，有效地避免了铝合金被抛光和出现面腐蚀的问题，利于对铝合金基材层进行选择性成孔。此外醇类物质含量过高
时，会造成溶液电阻增大电压增大，从而造成缓蚀功能不够，铝合金容易发生过腐蚀，本申请电解液中控制使用低含量的醇类物质，能够同时起到保护作用和避免发生面腐蚀的作用。本申请使用含氯离子和低含量醇类的电解液，实现了在不破坏不锈钢部位的同时，在铝合金部位形成可以满足微米级注塑成型的独立孔结构，且形成的孔具有拉胶能力，能够提高其与注塑材料之间的结合力。
[0009]根据本申请的一些实施方式，使用的电解液中含有超过50％质量浓度的水，使用的电解液中含有大量的水，可提高电解液成分的解离度，提升电解效率，同时也相对降低了配方成本，具有较大的应用价值。
[0010]根据本申请的一些实施方式，所述酸选自磷酸、草酸、乳酸、酒石酸中的至少一种。酸提供的酸根离子能够与溶解出来的铝离子发生络合，如磷酸根能够与铝离子络合形成磷酸铝，附着在铝合金的表面，避免发生面腐蚀。
[0011]根据本申请的一些实施方式，所述酸的质量浓度范围为2％
‑
8％。
[0012]根据本申请的一些实施方式，所述醇类选自丙二醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇中的至少一种。醇类物质能够提供高的内阻，避免电解过程中电流过大，起到保护作用。
[0013]根据本申请的一些实施方式，所述氯化物为可溶性氯化盐，所述氯化物选自NaCl、KCl、CuCl2、FeCl2中的至少一种。
[0014]根据本申请的一些实施方式，所述氯化物的质量浓度范围为0.5％～5％。
[0015]根据本申请的一些实施方式，所述电解的步骤中，施加的电流密度范围为1A/dm2～5A/dm2。使用本申请提供的电解液，可以在低电流的条件下对铝合金进行选择性成孔。
[0016]根据本申请的一些实施方式，所述电解的时间为10min～30min。通过控制电解的时间能够控制形成的孔的孔深。
[0017]根据本申请的一些实施方式，所述电解液的温度为20℃～65℃。
[0018]根据本申请的一些实施方式，还包括对电解后的复合基材进行剥黑膜、清洗和干燥的步骤。
[0019]根据本申请的一些实施方式，所述复合基材置于电解液之前还包括步骤：对所述复合基材进行表面处理。在一些实施方式中，表面处理包括除油处理及剥黑膜处理。通过进行表面处理，去除了复合基材表面的杂质，利于后续电解的进行。
[0020]本申请第二方面提供一种金属制品，包括：
[0021]复合基材，包括不锈钢基材层和铝合金基材层；及
[0022]孔，形成于所述铝合金基材层的表面；其中，
[0023]所述孔为微米级孔盲孔，所述孔具有开口于所述铝合金基材层表面的孔口，以及位于所述铝合金基材层内部的孔底，所述孔的孔口直径大于孔内直径，所述孔口所在的平面与所述孔底的垂直距离形成孔深，沿孔深方向剖开所述孔得孔的剖面，在所述孔的剖面中所述孔的内侧壁包含至少一个凹口。
[0024]本申请提供的金属制品在铝合金基材层上形成有微米级盲孔，并且该盲孔的孔口直径大于孔内直径，利于分子链刚性大、流动性差的塑胶材料注入，同时孔的内侧壁上设置有凹口，利于注塑在该凹口的塑胶材料与该凹口紧密抓合，进而能够利于提升塑胶材料与铝合金基材层的结合力。
[0025]根据本申请的一些实施方式，所述孔口直径的范围为20μm～200μm，所述孔深范围
为20μm～120μm。
[0026]根据本申请的一些实施方式，所述孔呈倾斜状，相对所述孔口所在的平面，所述孔口斜向向内延伸至所述孔底。倾斜状的孔能够进一步提升注入的塑胶与孔之间的结合力。
[0027]根据本申请的一些实施方式，所述孔呈边缘刺突状结构。孔的内侧壁具有的凹口构成了边缘的刺突，在对孔进行注塑成型时，凹口会与注入的塑胶产生抓力，边缘刺突状结构能够提高孔与塑胶的结合力。
[0028]根据本申请的一些实施方式，所述孔的孔密度为40％～60％。通过控制孔密度，能够兼顾铝合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于复合基材选择性成孔的方法，包括以下步骤:取复合基材置于电解液中，所述复合基材包括不锈钢基材层和铝合金基材层，以所述复合基材为阳极，进行电解以在所述复合基材的铝合金基材层的表面形成孔；其中，所述电解使用的电解液包括水，酸，醇类和可在水中解离出氯离子的氯化物，所述酸提供的酸根能够与所述铝合金基材层在电解时产生的Al
3+
发生络合；其中，所述酸和所述氯化物解离出的氯离子的摩尔比范围为1:1～10:1，所述醇类的质量浓度范围为1％
‑
10％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸选自磷酸、草酸、乳酸、酒石酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸的质量浓度范围为2％
‑
8％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述醇类选自丙二醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氯化物为可溶性氯化盐，所述氯化物选自NaCl、KCl、CuCl2、FeCl2中的至少一种。6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，所述氯化物的质量浓度范围为0.5％～5％。7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，所述电解的步骤中，施加的电流密度范围为1A/dm2～5A/dm2。8.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文成，林清，付晓青，
申请(专利权)人：富联裕展科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：