用于通过C-O-M键生产聚合物-金属混合组件的方法和工艺技术

生产聚合物

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过C
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O
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M键生产聚合物
‑
金属混合组件的方法和工艺
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年5月18日提交的美国专利申请第17/323,647号的优先权，并要求于2020年5月20日提交的美国临时申请第63/027,456号的权益。上述申请的全部公开通过引用合并于此。


[0003]本公开涉及通过使用热压、轧制或注射成型来创造键形成条件、以在键合界面形成C
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O
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M键，从而实现聚合物/金属直接键合。
[0004]
技术介绍
与
技术实现思路

[0005]本章节提供了与本公开有关的背景信息，该背景信息不必然是现有技术。本章节提供了本公开的通用概述，且并不是对本公开全部范围或本公开所有特征的全面公开。
[0006]高品质的聚合物
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金属混合结构迫切需要使机身、汽车车身和海运结构的重量最小化。以前，聚合物和金属的键合依赖于机械互锁或粘合剂或两者的组合。然而，仅通过机械互锁的键合不能确保气密密封，并且经常导致界面污染。尽管粘合剂键合可以实现气密密封，但是它需要很长的固化时间。
[0007]然而，本教导提供了用于生产聚合物
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金属混合组件的制造方法，该聚合物
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金属混合组件在界面处通过C
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O
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M键来键合。通过本专利技术教导生产的混合结构的特征在于低成本效益和高性能的组合。
[0008]从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。本
技术实现思路
中的描述和具体实施例仅旨在仅用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
[0009]本文中描述的附图仅用于所选实施方案而非所有可能的实现方式的说明性目的，并且不旨在限制本公开的范围。
[0010]图1示出了在聚合物中的羰基基团与金属中的原子之间形成C
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O
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M键的示意性原理。
[0011]图2示出了在聚合物与金属之间借助于分布式气穴形成三维(3D)C
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O
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M键的示意性原理。
[0012]图3示出了生产通过C
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O
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M键来键合的两层聚合物
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金属混合组件的热压工艺。
[0013]图4示出了生产通过C
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O
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M键来键合的多层聚合物
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金属混合组件的热压工艺。
[0014]图5示出了生产通过3D C
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O
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M键来键合的两层聚合物
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金属混合组件的热压工艺。
[0015]图6示出了生产通过3D C
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O
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M键来键合的多层聚合物
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金属混合组件的热压工艺。
[0016]图7示出了生产通过C
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O
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M键来键合的两层聚合物
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金属混合组件的热轧工艺。
[0017]图8示出了生产通过C
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O
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M键来键合的多层聚合物
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金属混合组件的热轧工艺。
[0018]图9示出了生产通过3D C
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O
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M键来键合的两层聚合物
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金属混合组件的热轧工艺。
[0019]图10示出了生产通过3D C
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O
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M键来键合的多层聚合物
‑
金属混合组件的热轧工
艺。
[0020]图11示出了使用多个轧机(rolling mills)生产通过C
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O
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M键来键合的聚合物
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金属混合组件的热轧工艺。
[0021]图12示出了借助于额外的预热系统生产通过C
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O
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M键来键合的聚合物
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金属混合组件的热轧工艺。
[0022]图13示出了借助于额外的预热系统和额外的冷却系统生产通过C
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O
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M键来键合的聚合物
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金属混合组件的热轧工艺。
[0023]图14示出了生产通过C
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O
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M键来键合的聚合物
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金属混合组件的注射成型工艺。
[0024]图15示出了生产通过3D C
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O
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M键来键合的两层聚合物
‑
金属混合组件的注射成型工艺。
[0025]图16示出了将一块多孔金属或压缩分布式金属丝焊接到金属板上。
[0026]图17示出了具有一个或多个划线尖端(scribe tip)的刮擦工具(scratch tool)。
[0027]图18示出了使用旋转和横向刮擦工具在金属表面上产生深槽。
[0028]图19说明了在聚合物
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金属混合组件的键合界面处羰基基团(C＝O)转变为C
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O
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M键的XPS检测结果。
[0029]贯穿附图的几个视图，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
[0030]现在将参考附图更全面地描述实施例实施方案。
[0031]提供实施例实施方案使得本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多特定细节，例如特定组件、设备和方法的实施例，以提供对本公开的实施方案的彻底理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用特定细节，实施例实施方案可以以许多不同的形式体现，且均不应被解释为限制本公开的范围。在一些实施例实施方案中，没有详细描述公知的工艺、公知的器件结构和公知的技术。
[0032]本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例实施方案的目的，且不旨在为限制性的。如本文中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含”和“具有”为开放性的，且因此特指所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或它们的组的存在或添加。除非具体标识为执行顺序，否则本文所述的方法步骤、工艺和操作不应被解释为必然要求它们以所讨论或图示的特定顺序执行。还应当理解，可以采用额外的步骤或替代的步骤。
[0033]当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“啮合到(engaged to)另一个元件或层”、“连接到另一个元件或层”或“联接到另一个元件或层”时，该元件或层可以直接在另一个元件或层上、啮合到另一个元件或层、连接到另一个元件或层、或联接到另一个元件或层，或可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产聚合物
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金属混合组件的方法，所述聚合物
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金属混合组件在聚合物
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金属界面处通过C
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O
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M键来键合，其中M表示在待接合的所述金属中的元素，所述方法包括：提供所述金属和所述聚合物；向聚合物
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金属界面施用压缩压力，所施用的压缩压力高于经软化的所述聚合物在所述聚合物
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金属界面处的流动阻力；将所述聚合物
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金属界面加热至高于所述聚合物的玻璃化转变温度的界面温度并保持所述聚合物
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金属界面处的压缩压力、以在所述金属与所述聚合物之间产生紧密原子接触，从而沿所述聚合物
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金属界面产生实质上的C
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O
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M化学键；以及在5％的所述聚合物热解之前将所述界面温度降低到低于所述聚合物的熔化温度，以避免所述C
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O
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M化学键的断裂。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在向所述聚合物
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金属界面施用压缩压力的步骤之前，在所述金属的至少一个表面上形成分布式气穴；其中，额外的C
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O
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M化学键由通过所述聚合物与所述分布式气穴内捕集的气体的反应而产生的新官能团形成。3.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述分布式气穴的步骤包括在所述金属上捕获多孔结构。4.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述分布式气穴的步骤包括在所述金属的表面上形成三维表面特征、凹槽或突起。5.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述分布式气穴的步骤包括在所述金属的表面上刮擦出凹槽。6.根据权利要求2所述的方法，其中，提供所述金属和所述聚合物的步骤包括使所述金属与所述聚合物重叠，并且所述方法还包括：在将所述界面温度保持在高于所述聚合物的所述玻璃化转变温度的步骤期间，轧制重叠的所述金属和所述聚合物。7.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述金属和所述聚合物的步骤包括使所述金属与所述聚合物重叠。8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：在将所述界面温度保持在高于所述聚合物的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰超，董平沙，
申请(专利权)人：密歇根大学董事会，
类型：发明
国别省市：