一種在不鏽鋼表面形成微納米孔的方法與流程

2023-06-09 07:11:21 1

本發明屬於金屬的腐蝕領域，涉及一種在不鏽鋼表面形成微納米孔的方法。

背景技術：

隨著汽車行業、數位相機、個人計算機以及通訊等行業的迅速發展，在很多產品的結構設計中，需要採用一種簡單的、低成本的以及可靠的工藝將金屬和高分子材料結合在一起。傳統的工藝多採用高分子膠黏劑或卡槽式結構將兩者粘接，其中塗膠工藝存在以下缺點：(1)、塗膠的均勻性控制比較困難；(2)、面積較小的部分施膠比較困難；(3)、後端的加工程序容易影響膠黏劑的膠接強度；(4)、在使用過程中，產品震動或者釋放的熱量、能量容易導致膠層架構的破壞；(5)、在高低溫下交替使用很難達到密封性能好的要求。採用卡槽式工藝容易導致整體的結構比較笨重。

從上世紀末開始，日本大成公司開始研發納米注塑技術，並於2004年實現了這種金屬和高分子材料之間連接工藝的批量化，即nmt技術(nanomoldingtechnology)。最初的原理如下，金屬材料經清洗和乾燥後，用酸液腐蝕，並經過t處理液浸泡，在金屬表面錨固上有機的活性點，將高分子材料注入與活性點發生反應，使高分子材料和金屬基材通過中間層牢固的連接在一起。由於這種技術能將金屬和高分子材料牢固的結合在一起，而且不需要笨重的卡槽結構，因此nmt技術出現之後，引起了汽車行業、數位相機、個人計算機以及通訊等行業的密切關注，並在上述行業逐漸開始實用化。

現有的nmt技術能很好地解決各系鋁材與多種塑膠原料之間的連結問題，所使用的塑膠原料主要有pps(聚苯硫醚)、pbt(聚酯)、pa(尼龍)。也有多個相關的專利申請(cn02805359.1、cn200380104500.x、cn201110437796.3、cn200880008157.1、cn201510089137.3)，但鋁合金存在強度低、耐腐蝕性差以及手感差等缺點，採用其它金屬替代鋁合金已成為眾多nmt廠家的選擇。不鏽鋼便是替代鋁合金的一種相對容易實現的選擇，現有的這方面公開的專利存在工藝不穩定、可控性差的缺點。

技術實現要素：

本發明給出了一種簡單的、可控的、相對環保的在不鏽鋼(300系和400系)表面形成適合於nmt技術的微納米孔成型技術，本技術有望進一步拓寬不鏽鋼在nmt技術中的實際應用。

本發明的具體技術方案如下：一種在不鏽鋼表面形成微納米孔的方法，包括以下步驟：

(1)、首先進行不鏽鋼脫脂，即把不鏽鋼金屬件放入弱酸性的脫脂劑水溶液中，在40-55℃溫度下配合超聲波清洗；

(2)、將脫脂後的不鏽鋼件反覆用去離子水清洗，去除表面脫脂劑的殘留；

(3)、採用化學法腐蝕，使腐蝕液在不鏽鋼表面形成點腐蝕；

(4)、將化學腐蝕後的不鏽鋼件用去離子水反覆清洗乾淨，並在120-140℃下烘20～40min；

(5)、將烘乾後的不鏽鋼件進行電化學擴孔腐蝕，即可使得不鏽鋼表面形成微納米孔。

將腐蝕後的不鏽鋼件在去離子水中進行清洗，並在120-140℃下烘20～40min，之後可進行nmt注塑。

優選地，步驟(3)中腐蝕液由以下組份混合而成：去離子水100份、硝酸5-10份、硫酸5-10份、鹽酸5-10份、及乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸中的一種或多種共5-20份。

優選地，步驟(3)中以腐蝕液在不鏽鋼表面形成點腐蝕的方法為：將脫脂後的不鏽鋼件反覆浸入上述腐蝕液中，每次浸入完後用去離子水清洗乾淨，腐蝕液的溫度控制在40-70℃，每次浸入腐蝕的時間為1～3min，浸入的次數為5-10次。

優選地，步驟(5)中電化學腐蝕液由以下組分混合而成：溶劑採用水、乙醇、正丙醇、乙二醇以及異丙醇中的一種或多種共100份，氧化性的酸包括硝酸、濃硫酸、鹽酸、氯酸、亞氯酸、高氯酸、高錳酸中的一種或多種共5-40份。

優選地，步驟(5)中所述將烘乾後的不鏽鋼件進行電化學擴孔腐蝕的方法為：採用單脈衝電流進行電化學腐蝕，其中電流密度為20ma/cm2-2000ma/cm2，脈衝佔空比為5％-100％，腐蝕時間為5-40min。

採用上述方法，本發明在不鏽鋼表面形成的納米微孔，工藝穩定、可控好，再經nmt注塑，獲得的金屬與塑膠之間的連結強度高、耐腐蝕好。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對發明進行詳細說明。

實施例1

1、把不鏽鋼金屬件放入弱酸性的脫脂劑水溶液中，在45-50℃溫度下配合超聲波清洗。

2、將脫脂後的不鏽鋼件反覆用去離子水清洗，去除表面脫脂劑的殘留。

3、採用化學法腐蝕在不鏽鋼表面形成點腐蝕，腐蝕液由以下幾種組份混合而成，去離子水100份，硝酸5份，硫酸5份，鹽酸5份，丙二酸20份。

4、將脫脂後的不鏽鋼件反覆浸入上述腐蝕液中，每次浸入完後用去離子水清洗乾淨，腐蝕液的溫度控制在45-50℃，每次浸入腐蝕的時間為2分鐘，浸入的次數為10次。

5、將化學腐蝕後的不鏽鋼件用去離子水反覆清洗乾淨，並在140℃下烘30分鐘。

6、將烘乾後的不鏽鋼件進行電化學擴孔腐蝕，電化學腐蝕液由以下組份混合而成，溶劑為乙二醇共100份，電解質為鹽酸5份、氯酸為15份。

7、採用單脈衝電流進行電化學腐蝕，其中電流密度為100ma/cm2，脈衝佔空比為10％，腐蝕時間為35分鐘。

8、將腐蝕後的不鏽鋼件在去離子水中進行清洗，並在130℃下烘30分鐘，之後可進行nmt注塑。

實施例2

1、把不鏽鋼金屬件放入弱酸性的脫脂劑水溶液中，在50-55℃溫度下配合超聲波清洗。

2、將脫脂後的不鏽鋼件反覆用去離子水清洗，去除表面脫脂劑的殘留。

3、採用化學法腐蝕在不鏽鋼表面形成點腐蝕，腐蝕液由以下幾種組份混合而成，去離子水100份，硝酸10份，硫酸10份，鹽酸10份，乙酸10份，丁二酸10份。

4、將脫脂後的不鏽鋼件反覆浸入上述腐蝕液中，每次浸入完後用去離子水清洗乾淨，腐蝕液的溫度控制在55-60℃，每次浸入腐蝕的時間為1分鐘，浸入的次數為5次。

5、將化學腐蝕後的不鏽鋼件用去離子水反覆清洗乾淨，並在140℃下烘30分鐘。

6、將烘乾後的不鏽鋼件進行電化學擴孔腐蝕，電化學腐蝕液由以下組份混合而成，溶劑為異丙醇共100份，電解質為硝酸為5份和濃硫酸10份。

7、採用單脈衝電流進行電化學腐蝕，其中電流密度為200ma/cm2，脈衝佔空比為20％，腐蝕時間為20分鐘。

8、將腐蝕後的不鏽鋼件在去離子水中進行清洗，並在140℃下烘30分鐘，之後可進行nmt注塑。

實施例3

1、把不鏽鋼金屬件放入弱酸性的脫脂劑水溶液中，在45-50℃溫度下配合超聲波清洗。

2、將脫脂後的不鏽鋼件反覆用去離子水清洗，去除表面脫脂劑的殘留。

3、採用化學法腐蝕在不鏽鋼表面形成點腐蝕，腐蝕液由以下幾種組份混合而成，去離子水100份，硝酸10份，硫酸5份，鹽酸5份，丙二酸15份。

4、將脫脂後的不鏽鋼件反覆浸入上述腐蝕液中，每次浸入完後用去離子水清洗乾淨，腐蝕液的溫度控制在65-70℃，每次浸入腐蝕的時間為2分鐘，浸入的次數為3次。

5、將化學腐蝕後的不鏽鋼件用去離子水反覆清洗乾淨，並在140℃下烘30分鐘。

6、將烘乾後的不鏽鋼件進行電化學擴孔腐蝕，電化學腐蝕液由以下組份混合而成，溶劑為乙醇、正丙醇混合物，各50份，電解質高錳酸為15份。

7、採用單脈衝電流進行電化學腐蝕，其中電流密度為500ma/cm2，脈衝佔空比為50％，腐蝕時間為5分鐘。

8、將腐蝕後的不鏽鋼件在去離子水中清洗乾淨，並在130℃下烘30分鐘，之後可進行nmt注塑。

注塑結果測試

將最終腐蝕的不鏽鋼件放入模具，磨具中不鏽鋼件的尺寸以及塑料件的尺寸符合gb/t7124-2008中的規定，最終測試按照gb/t7124-2008中的規定進行，注塑所用的樹脂為日本東麗的pbt，牌號為2107g-x01，測試結果如表1所示，獲得了較優的拉伸剪切強度，說明本發明的方法具有較好的應用前景。

表1實施例1～3的拉伸剪切強度

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。