一種樹脂金屬結合物及其製造方法與流程
2023-05-11 14:40:26 1
本發明涉及材料領域，具體而言，涉及一種樹脂金屬結合物及其製造方法。
背景技術：
近年來，例如在家電產品、行動電話、汽車部件、個人電腦和電子部件等各種領域中被要求輕量化。
對於所述被要求輕量化的構件等，正在將使用的金屬構件替換為樹脂構件。
但是，對於要求金屬特有的高導電性、導熱性的特性的部分，難以將金屬構件替換成樹脂構件。因此，正在研究金屬構件與樹脂構件的接合體，即：對於要求前述特性的部分應用金屬構件，對於不要求前述特性的部分，為了實現輕量化而應用樹脂構件。
發明人發現，目前市面上的樹脂金屬接合物存在如下問題：為了將銅部件與樹脂部件接合，接合界面的強度不夠充分，在使用環境下，結合性惡化而產生剝離，而無法保持密封性。
技術實現要素：
本發明是鑑於上述以往的問題而進行的，目的在於提供一種結合性得以提高的樹脂金屬接合物及其製造方法。
為了實現上述目的，本發明提出如下技術方案實現：
本發明發現：為了實現上述課題，通過使銅部件與熱塑性樹脂部件之間的銅接合面側以特定的比例存在氧化銅(I)和氧化銅(II)，或者使銅接合面側存在前述特定比例的氧化銅(I)和氧化銅(II)以及三嗪硫醇衍生物，能夠形成結合性優異的樹脂金屬接合物。
另外，本發明發現：使銅部件與氧化劑溶液接觸，使表面存在特定比例的銅氧化物((I)及(II))，或者，在使前述銅部件與氧化劑溶液接觸之前，使用含有三嗪二硫醇衍生物的溶液通過溼式法使銅表面存在三嗪二硫醇衍生物，接著使銅部件與前述氧化劑溶液接觸而存在特定的氧化銅(I)及氧化銅(II)，在該銅部件的前述接合面側接合前述PPS或PBT，由此，能夠製造結合性優異的、作為銅部件與PPS或PBT的樹脂金屬接合物的複合體。
本發明的第1樹脂金屬接合物的特徵在於，該樹脂金屬接合物是將銅部件與聚苯硫醚或聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂部件接合而成的，
在前述銅部件表面上，利用銅氧化物以下述範圍存在的銅部件接合面將該銅部件與前述樹脂部件接合，
10％≤Cu2O/(Cu2O+CuO)≤75％。
本發明的第2樹脂金屬接合物的特徵在於，在上述第1樹脂金屬接合物中，在該銅部件的該樹脂部件側的接合面還存在三嗪硫醇衍生物。
製造本發明的樹脂金屬接合物的第1製造方法的特徵在於，
通過具備以下工序從而將所述銅部件與該聚苯硫醚或聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂接合：
通過使銅部件與氧化劑溶液接觸，從而使該銅部件的該樹脂部件側的接合面上的銅氧化物達到下述範圍：
10％≤Cu2O/(Cu2O+CuO)≤75％，
對於所述存在特定比例的銅氧化物的銅部件嵌入成形聚苯硫醚或聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂。
製造本發明的樹脂金屬接合物的第2製造方法的特徵在於，
在上述第1製造方法中，在使銅部件與氧化劑溶液接觸之前，還具備對銅部件表面進行三嗪處理的工序。
優選的是，在本發明的前述第2樹脂金屬接合物的製造方法中，
前述三嗪處理是通過使用了含有三嗪硫醇衍生物的溶液的溼式法在銅部件表面形成三嗪硫醇衍生物的覆膜。
這裡，銅部件不僅包括由純銅形成的銅部件，還包括由磷青銅、黃銅、無氧銅、銅合金C1441(tin bearing copper)、銅鐵合金(copper-iron alloys)、鈹銅的銅合金形成的銅部件。
本發明的第1樹脂金屬接合物能夠使銅部件與熱塑性樹脂部件牢固地接合，例如，即使用於汽車等的部件中，在其使用環境下也不會剝離或斷裂，具有優異的結合性。
另外，本發明的第2樹脂金屬接合物除上述效果以外，通過使銅部件的接合面存在三嗪硫醇衍生物，能夠使銅部件與熱塑性樹脂部件更牢固地接合。
另外，本發明的樹脂金屬接合物的製造方法能夠有效地製造上述本發明的樹脂金屬接合物。
通過使上述銅接合面以上述特定的比例存在氧化銅((I)及(II))，能夠使銅部件與熱塑性樹脂部件之間的結合性變得良好。另外，通過使前述銅接合面還存在三嗪衍生物，能夠提高結合性。
即認為，利用銅氧化物與PPS或PBT帶來的錨固效果，能夠提高結合性，此外，通過銅-三嗪-熱塑性樹脂之間的反應，能夠進一步提高銅部件與熱塑性樹脂的結合性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1是表示樹脂金屬接合物的一個例子的示意圖。
圖2是表示樹脂金屬接合物的接合部的一個例子的示意圖。
附圖標記說明
樹脂金屬接合物1；銅部件2；樹脂部件3。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明的第1樹脂金屬接合物是銅部件與聚苯硫醚或聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂部件接合而成的樹脂金屬接合物，是在前述銅部件表面上利用銅氧化物以下述範圍存在的銅部件接合面將該銅部件與前述樹脂部件接合而成的樹脂金屬接合物，
10％≤Cu2O/(Cu2O+CuO)≤75％。
這樣，通過使銅部件與PPS或PBT樹脂部件之間夾持特定的面積比例的氧化銅((I)及(II))，從而在以往得不到充分的結合性的銅部件與PPS或PBT部件的接合界面，形成：該銅接合面中的Cu2O與PPS樹脂的主骨架之間的S-Cu2O的酸鹼結合、Cu2O與PBT樹脂的主骨架之間的C＝O-Cu2O的酸鹼結合、以及由銅氧化物接合面與PPS樹脂或PBT樹脂表面間的凹凸構成的錨固結合，從而能夠具有優異的結合性。
另外，本發明的第2樹脂金屬接合物是如下樹脂金屬接合物：在上述第1樹脂金屬接合物中，在該銅部件的該樹脂部件側的接合面還存在三嗪硫醇衍生物。
這樣，通過在銅部件與PPS或PBT樹脂部件之間不僅夾持上述特定的面積比例的銅氧化物，還夾持三嗪硫醇衍生物，從而在銅部件與PPS或PBT部件的接合界面，不僅由該銅部件的Cu與該三嗪硫醇衍生物形成Cu-S的化學鍵從而具有良好的結合狀態，並且形成：該接合面中的Cu2O與PPS樹脂的主骨架之間的S-Cu2O的酸鹼結合、三嗪硫醇衍生物與PPS樹脂的末端官能團之間的C-N共價鍵、以及Cu2O與PBT樹脂的主骨架之間的C＝O-Cu2O的酸鹼結合、進而由三嗪硫醇衍生物與PPS樹脂或PBT樹脂表面間的凹凸構成的錨固結合，從而能夠具有優異的結合性。
本發明的樹脂金屬接合物中可使用的銅部件，不僅可應用由純銅形成的銅部件，還可應用由磷青銅、黃銅、無氧銅、銅合金C1441、銅鐵合金、鈹銅的銅合金形成的銅部件，另外，與該銅部件接合的樹脂優選為聚苯硫醚或聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂。
本發明的樹脂金屬接合物，在與PPS或PBS樹脂部件接合的銅部件表面上，利用銅氧化物以下述範圍存在的銅部件接合面與前述PPS或PBT樹脂部件接合，10％≤Cu2O/(Cu2O+CuO)≤75％、優選10％≤Cu2O/(Cu2O+CuO)≤50％。
具體而言，在與PPS或PBT樹脂部件接合的銅部件表面中存在的Cu2O，以由峰強度求得的面積比計為10％≤Cu2O/(Cu2O+CuO)≤75％。
這是由於：Cu2O成為有助於在上述銅接合面中與上述PPS或PBT樹脂的結合性的反應位點，上述銅接合面與上述PPS或PBT樹脂之間的S-Cu2O結合數增大，能夠進一步提高結合性。
認為若Cu2O/(Cu2O+CuO)的面積比小於10％，則S-Cu2O結合數少，因此結合性差，另外若Cu2O/(Cu2O+CuO)的面積比超過75％，則利用與過氧化物的反應而生成的Cu2O的比例小，或者不能充分地形成凹凸形狀，因此不優選。
所述由峰強度求得的面積比率是通過使用XPS(X射線光電子能譜法：X-ray Photoelectron Spectroscopy)對與PPS或PBT樹脂部件接合的銅部件表面進行測定而求得的值。
本發明的第2樹脂金屬接合物中，在銅部件的接合面除了存在具有上述特定的面積比的氧化銅(I)及氧化銅(II)，還存在三嗪硫醇衍生物。
製造圖1所示的樹脂金屬接合物1。
首先，將上述表1的純銅試驗板2或磷青銅試驗板2的表面用表2所示的試劑進行前處理。
具體而言，首先，將純銅試驗板2或磷青銅試驗板2的表面用上述「SK-144」(濃度50g/L)在60℃下浸漬脫脂5分鐘，接著，用上述試劑中的「精製硫酸」(濃度100ml/L)在25℃下浸漬1分鐘以進行表面活性化處理，實施前處理。
接著，將上述前處理後的各純銅試驗板2或磷青銅試驗板2如表3所示實施表面處理2，或實施表面處理1後接著實施表面處理2。
具體而言，表面處理1是將進行了前處理的各試驗板浸漬於表2的TTN、OLK或AFN溶液中，從而在該各試驗板2的表面上形成各三嗪硫醇衍生物的覆膜4(三嗪硫醇衍生物覆膜形成工序；表面處理1)。
表面處理2是將各前處理結束後的純銅試驗板、或實施了上述表面處理1的純銅試驗板或磷青銅試驗板在表3所示的表面處理2的條件下浸漬於過氧化氫、過氧化鈉或Perbutyl(叔丁基過氧化氫)水溶液中，對各試驗板的表面實施過氧化物液接觸工序(表面處理2)。
接著，將所得到的各純銅試驗板或磷青銅試驗板的表面用離子交換水在80℃下洗滌1分鐘，其後使表面乾燥。
接著，在所得到的各純銅試驗板或磷青銅試驗板的表面，將上述PPS樹脂或PBT樹脂3用注射成形機(產品名：TH20E，日精樹脂工業株式會社製造)在模具成型溫度140℃下注射成形(嵌入成形工序)，在純銅試驗板上或磷青銅試驗板上接合PPS樹脂或PBT樹脂3，形成樹脂金屬接合物1(圖1、圖2)。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。