一种金属基体及其表面处理方法和金属树脂复合体及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属基体及其表面处理方法，以及一种金属树脂复合体及其制造 方法。
【背景技术】
[0002] 目前，将金属（不锈钢）和树脂相结合的方法主要有两种：一种是利用胶粘剂，通 过化学胶粘剂分别与不锈钢和树脂作用，从而将两者结合到一起；另一种是通过化学或电 化学的方式，在不锈钢表面腐蚀出孔洞，再通过注塑将树脂与不锈钢结合到一起。
[0003] 然而，采用胶粘剂的方法，结合力较差，不耐酸碱，且胶粘剂有一定的厚度，对于复 杂形状区域不适用，且无法实现不锈钢与树脂的无缝结合；采用化学或电化学腐蚀的方式， 有的会造成不锈钢表面的严重腐蚀，后续处理难以去除，不利于外观面的表面装饰；而有的 腐蚀程度轻，导致其只能对特定的树脂有效，从而限制了其使用范围。
[0004] 因此，如何制备金属基体，如何对金属基体表面进行处理，以及对如何将金属（不 锈钢）基体与树脂相结合制造金属（不锈钢）与树脂的复合体的研究越来越受到重视。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了提供一种金属基体及其表面处理方法，以及提供了一种结合 力优良的、且制造方法简单易行、成本低的金属树脂复合体的制造方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种金属基体，其中，所述金属基体为不锈钢 基体，所述不锈钢基体表面含有氧元素，所述不锈钢基体的表层氧元素的质量百分含量为 1-10重量％。
[0007] 本发明提供了一种金属基体的表面处理方法，该方法包括以下步骤：
[0008] (1)采用硫酸溶液对金属基体进行预处理，形成表面具有不规则腐蚀孔洞的金属 基体；
[0009] (2)将经预处理后的金属基体放入碱性溶液中进行电化学腐蚀或者放入酸性溶液 中进行化学浸泡；
[0010] 其中，所述酸性溶液为两种或两种以上的酸组成的混合酸液。
[0011] 本发明还提供了 一种由上述方法制备的金属基体。
[0012] 本发明还提供了一种金属树脂复合体，该金属树脂复合体包括金属基体和与该金 属基体表面结合的树脂层，其中，所述金属基体为本发明所述的金属基体。
[0013] 本发明还提供了一种金属树脂复合体的制造方法，其中，该方法包括将金属基体 放入模具中，用热塑性树脂组合物进行注塑，形成一体化的金属树脂复合体。
[0014] 根据本发明提供的所述金属基体的表面处理方法，通过采用硫酸溶液对金属基体 进行预处理，可以在金属基体表面形成不规则的腐蚀孔洞，孔洞深度较浅，容易通过机械打 磨抛光的方法去除，有利于外观面的装饰，然后再将经预处理后的金属基体放入碱性溶液 中进行电化学腐蚀或者放入酸性溶液中进行化学浸泡，可以在经预处理后的金属基体表面 上形成含氧基团，从而提高两者的结合力，因此，将上述方法制备的金属基体放入模具中， 用热塑性树脂组合物进行注塑，可以得到结合力优异的金属树脂复合体。
[0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0017] 图1是根据本发明处理的金属基体，形成表面具有不规则腐蚀孔洞的金属基体的 金相显微镜的照片；
[0018] 图2是根据本发明制造的一体化的金属树脂复合体的截面的金相显微镜的照片。
【具体实施方式】
[0019] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0020] 本发明提供了一种金属基体，其中，所述金属基体为不锈钢基体，所述不锈钢基体 表面含有氧元素，根据本发明，采用购自日本电子株式会社的型号为JSM-7600F的场发射 扫描电镜及附件能谱仪对本发明制造的不锈钢与树脂的复合体的表面进行能谱分析，测试 各主要的成分如Fe、Si、Ni、0的含量，其中，测得所述金属基体的表层氧元素的质量百分含 量明显增加,可以为1-10重量％。
[0021] 根据本发明，所述不锈钢基体的表面上含有腐蚀孔洞，所述腐蚀孔洞的宽度可以 为100-50000nm，深度可以为100-50000nm;在本发明中，所述腐蚀孔洞的大小不一，形状复 杂，尺寸分布范围广；在本发明中，在金属基体（不锈钢基体）上的孔洞的宽度是指在金属 基体表面上形成的槽的宽度，同理，在金属基体上的孔洞的深度是指在金属基体表面上形 成的槽的深度；以及在本发明中，在金属基体上的腐蚀孔洞的宽度以及深度分别指的是在 金属基体上的腐蚀孔洞的宽度和深度的范围，即，所谓的宽度指的是最小的宽度与最大的 宽度之间的范围，所谓的深度指的是最小的深度与最大得深度之间的范围。
[0022] 本发明提供了一种金属基体的表面处理方法，该方法包括以下步骤：
[0023] (1)采用硫酸溶液对金属基体进行预处理，形成表面具有不规则腐蚀孔洞的金属 基体；
[0024] (2)将经预处理后的金属基体放入碱性溶液中进行电化学腐蚀或者放入酸性溶液 中进行化学浸泡；
[0025] 其中，所述酸性溶液为两种或两种以上的酸组成的混合酸液。
[0026] 根据本发明，所述金属基体可以为不锈钢基体。
[0027] 根据本发明，在步骤（1)中，对金属基体进行预处理的条件包括：温度可以为 20-90°C，时间可以为20-180min ;优选地，在步骤（1)中，所述预处理的条件包括：温度为 30-80°C，时间为 30-120min。
[0028] 根据本发明，在步骤（1)中，所述硫酸的浓度可以为5-50重量％ ;优选地，所述硫 酸的浓度为10-45重量％。
[0029] 根据本发明，在步骤（2)中，所述碱性溶液的浓度可以为1-40重量％，优选地，所 述碱性溶液的浓度为5-30重量％。
[0030] 根据本发明，在步骤（2)中，所述碱性溶液可以为氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钠和 柠檬酸钠中的一种或多种的溶液；在本发明中，所述氢氧化钠、所述氢氧化钾、所述磷酸钠 和所述柠檬酸钠的具体浓度没有限定，只要满足由所述氢氧化钠、所述氢氧化钾、所述磷酸 钠和所述柠檬酸钠中的一种或多种组成的碱性溶液的浓度为1-40重量％，优选为5-30重 量％即可。
[0031] 根据本发明，在步骤（2)中，用所述碱性溶液对预处理后得到的金属基体进行电 化学腐蚀过程中，阴极没有具体限定，可以为本领域中常规使用的材料作为阴极，在本发明 中，阴极可以优选为碳板，以预处理后得到的金属基体作为阳极。用所述碱性溶液对预处理 后得到的金属基体进行电化学腐蚀的条件包括：施加的电压可以为1-10V，处理时间可以 为 0·5_30min。
[0032] 根据本发明，在步骤（2)中，所述酸性溶液的浓度可以为1-40重量％，优选地，所 述酸性溶液的浓度为5-30重量％。
[0033] 根据本发明，在步骤（2)中，所述酸性溶液可以为磷酸、硫酸、硝酸和柠檬酸中的 两种或两种以上的溶液；在本发明中，所述磷酸、所述硫酸、所述硝酸和所述柠檬酸各自的 具体浓度没有限定，只要满足由所述磷酸、所述硫酸、所述硝酸和所述柠檬酸中的两种或两 种以上组成的酸性溶液的浓度为1-40重量％，优选为5-30重量％即可。
[0034] 根据本发明，在步骤（2)中，用所述酸性溶液对预处理后得到的金属基体进行化 学浸泡的条件可以包括：温度为20-90°C，浸泡时间为3-180min。
[0035] 本发明还提供了 一种由上述方法制备的金属基体。
[0036] 本发明还提供了一种金属基体复合体，该金属树脂复合体包括金属基体和与该金 属基体表面结合的树脂层，其中，所述金属基体为本发明所述的金属基体。
[0037] 根据本发明，其中，所述金属基体的表面上含有腐蚀孔洞，形成所述树脂层的树脂 组合物填充于所述腐蚀孔洞中。
[0038] 根据本发明，形成所述树脂层的树脂组合物为热塑性树脂组合物，所述热塑性树 脂组合物可以含有50-95重量％的热塑性树脂和5-50重量％的纤维材料；
[0039] 根据本发明，所述热塑性树脂可以为聚苯硫醚树脂（PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯 树脂、聚酰胺和聚碳酸酯中的一种或多种；所述纤维材料为陶瓷纤维、玻璃纤维、硅酸铝纤 维和聚酯纤维中的一种或多种。
[0040] 本发明还提供了一种金属树脂复合体的制造方法，该方法包括将上述方法制备的 金属基体放入模具中，用热塑性树脂组合物进行注塑，形成一体化的金属树脂复合体。
[0041] 根据本发明，所述注塑成型没有具体限定，可以采用本领域技术人员所公知 的技术进行注塑即可；优选情况下，注塑参数为：注塑温度为300-320°C，注塑压力为 2000-2200bar，保压压力为 1600-1800bar，保压时间为 1.5-2s。
[0042] 根据本发明，所述热塑性树脂组合物的用量没有具体限定，可以根据模具的大小 以及金属基体的大小，只要能够将金属基体与热塑性树脂组合物形成一体化金属树脂复合 体即可。优选情况下，所述热塑性树脂组合物的用量与所述金属基体的用量的体积比可以 为 1 :1。
[0043] 根据本发明