、本发明涉及铝或铝合金表面加工技术领域 ， 特别是涉及一种铝合金表 面的微纳米加工方法.、 铝或铝合金与塑胶一体化方法及铝或铝合金结 构。

^ 纳米成型技术就是用化学或者说电化学的手段 把金属的表面侵蚀出纳 米孔洞， 通过选择特殊的刻蚀液， 使金属表面出现类似于珊瑚礁状的微纳 米多孔结构。然后将已经处理过的金属件放书 迸模具内，迸行模内射出成型， 直接将塑胶成分注射到金属表面并凝固， 通过微纳米多孔结构的机械锁合 作用， 将塑胶与金属表面紧密地结合在一起。 最后， 由模内取出的注塑件 可以进行金属表面所有的修饰加工。 金属表面经过这样的微纳米处理， 可 实现金属与塑胶的平面粘结，省略了金属 塑胶的粘结工艺。该纳米成型技 术要应用于金属与塑胶的一体化结合。 现有的铝合金表面微纳米处理过程 中，使用的刻蚀液中含大量对环境污染的有机 成分,加工出纳米孔洞的效率 和效果也一般。 、 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种铝或铝合金表面的 微纳米加工方法， 有效地解决有机物的环境污染问题， 同时提高微纳米孔 洞加工效率， 并改善加工质量。

另一目的是提供一种铝或铝合金与塑胶一体化 方法， 具有上述优点。 又一目的是提供一种铝或铝合金结构， 其表面具有通过上述方法形成 的微纳米孔洞。

为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案：

一种铝或铝合金表面的微纳米加工方法， 包括以所述铝或铝合金作为 阳极放入含有盐酸、 硫酸、 磷酸和缓蚀剂的电解液中迸行直流电化学腐蚀 的歩骤， 其中盐酸的浓度为 L 5〜3mol/L， 硫酸的浓度为 0. 9〜L 2mol/L, 憐酸的浓度为 0, 6〜lmol/L。

可进一步采用以下一些技术方案：

缓蚀剂的浓度为 0. 5〜2. 0g/L。 缓蚀剂可以是有机物缓烛剂如硫脲、 甲基纤维素、 吗啉、 丁胺， 环己 胺、 环己醇、 乙烯二胺、 三乙烯四胺及它们的衍生物， 或是无机盐如硫酸 铜、 碘化钾、 溴化钾等。

腐蚀电流密度为 0, l〜0„4 A/cm ² ， 腐蚀液温度为 25Ό〜70Ό， 通电腐 蚀时间为 10s〜100s。

更优地， 腐蚀液温度为 40°C〜70°C， 通电腐蚀时间为 30s〜80s。 在进行直流电化学腐蚀之前， 用碱液对铝或铝合金表面进行处理。 将铝或铝合金表面在质量浓度为 2%-4%的 NaOH溶液中浸泡 2〜6分钟。 在进行直流电化学腐蚀之前， 用酸液对铝或铝合金表面进行处理。 将铝或铝合金表面在质量浓度为 1%- 4%的 HN0 ₃ 溶液中浸泡 〜 4分钟。 一种铝或铝合金与塑胶一体化方法， 包括以下步骤：

使用所述的微纳米加工方法在铝或铝合金表面 加工出微纳米多孔结

' 利用所述微纳米多孔结构将塑胶与铝或铝合金 表面紧密地结合在一 起。

一种铝或铝合金结构， 其表面具有使用所述的微纳米加工方法而形成 ' 本发明的有益技术效果：

本发明用含有 L 5〜3 ol/L盐酸、 0. 9〜1. 2mol/L硫酸.、 0, 6〜lraol/L 磷酸的无机酸组分以及缓蚀剂的电解液对铝或 铝合金进行直流电化学腐 蚀， 获得微纳米多孔结构的孔洞分布均匀一致， 并且加工起来快速高效， 另一方面， 还彻底消除了以往所使用的刻蚀液中含有的有 机成分而易对环 境造成污染问题。 本发明的加工方法具有快速、 安全、 工序简洁化且可控 性好的优点。 利用本发明在铝或铝合金表面形成的微纳米多 孔结构， 更有 利于铝或铝合金结构与塑料一体化， 注塑成型后可获得具有较高结合强度 的金属塑胶组件， 环保、 高效地实现铝合金与塑胶的一体化复合制备。

根据较佳的实施例， 针对含上述特别的无机酸组分的电解液， 以 25 Ό〜70Ό尤其是 40Ό〜70Ό的腐蚀液温度， 使用 0„ 1〜0, 4 A/cm ² 的腐蚀电 流密度持续通电腐蚀 10s〜100s， 更佳 30s〜80s， 可获得最优化的加工效 果。

^¾ 图 1为根据本发明实施例所得的铝合金板 （A5052 ) 腐蚀电镜图； 图 2为根据本发明实施例所得的铝合金板（A5052 )腐蚀高倍电镜图； 图 3为根据本发明实施例所得的铝合金板 （A6063 ) 腐烛电镜图； 图 4为根据本发明实施例所得的铝合金板（A6063 )腐蚀高倍电镜图； 图 5为根据本发明实施例所得的铝箔腐蚀电镜图� �

图 6为根据本发明实施例所得的铝箔腐蚀高倍电� �图。

" 以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。 应该强调的是， 下述说 明仅仅是示例性的， 而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图 1， 在一些具体实施例里， 铝或铝合金表面的微纳米加工方法 包括如下过程：

(1) 试样准备工作

将铝或铝合金（例如 1 0 0 0— 7 0 0 0系铝合金） 加工成要求的形 状与尺寸， 并根据产品设计配套的夹具。

(2) 试样预处理

预处理过程可以采用如下方式：

1) 可选取不同型号的砂纸打磨铝或铝合金表面， 以除去铝或铝合金 储存过程中生成的氧化层， 获得新的表面， 或可采用化学清洗的方法除去 表面氧化层；

2)脱脂处理

可用清洁剂和水的溶液清洗铝或铝合金表面， 以去除表面油污， 接着 用蒸馏水将其清洗干净， 然而在 120Ό真空千燥箱中千燥。

3)碱液处理

可先将不需要刻蚀的部分用石蜡涂覆的方式保 护起来， 然后将铝或铝 合金浸入 NaOH溶液中浸泡若千分钟， NaOH质量浓度优选为 2% 4%,浸泡优 选为 2- 6分钟。

4)酸液处理

将铝或铝合金浸入 HN03溶液中浸泡若干分钟， HN03质量浓度优选为 1% 4%, 浸泡优选为 1 -4分钟。

由于铝或铝合金表面的状态对后续的腐蚀工艺 具有重要影响， 采用上 述步骤对铝或铝合金表面进行预处理， 可以有效清除表面油污及氧化层， 并活化表面， 提高后续电化学腐蚀的效果。

( 3 ) 直流电化学腐蚀

此步骤是铝合金表面微纳米刻蚀的关键。 以盐酸 +硫酸 +磷酸配制一 定浓度电解液，其中盐酸的浓度为 1. 5〜3mol/L， 硫酸的浓度为 0. 9〜 l , 2mol/L,磷酸的浓度为 0. 6〜lmol/L， 且添加有适量的缓蚀剂， 优选为 0. 5〜2 0g/L 的浓度， 针对上述配方的电解液可达到最优的缓蚀效果 。 将 预处理完毕的铝合金试样作为阳极放入电解液 中， 阴极可以采用惰性石墨 或铂电极等， 控制刻蚀液温度为 25 Ό〜70 Ό， 更优选为 4 0 Ό〜70 Ό， 施 加直流电流密度为 0, lA/cm ² 〜 4 Α/ η ² ,通电 10s〜100s，更优选为 3 0s〜 80s。

(4) 后处理

腐蚀完毕后可以实施后处理以进行清洁和干燥 ， 例如， 把经过直流电 化学腐蚀的铝箔先用蒸馏水进行清洗， 然后可以放入酒精或丙酮中浸泡数 秒， 再在 70。C烘箱中烘干。

通过上述实施例的铝或铝合金表面纳米加工过 程， 可快速地使铝或铝 合金表面产生孔径为 50纳米- 20微米、 均匀分布的微纳米孔， 从而实现铝 或铝合金表面的环保、 高效、 高品质的纳米成型。

另一些实施例是关于一种铝或铝合金与塑胶一 体化方法， 该方法包括 以下步骤：

使用所述的微纳米加工方法在铝或铝合金表面 加工出微纳米多孔结 构；

利用所述微纳米多孔结构将塑胶与铝或铝合金 表面紧密地结合在一 起。

又一些实施例里是关于一种铝或铝合金结构， 其表面具有使用所述的 以下通过几个实例更进一步地展示本发明的特 征及优点。

实例 1

购入市售的 2πΐίη厚的 Α5052铝合金板， 使用线切割将铝合金均匀切割 成 20mmx l0腸的铝片。 按顺序选取型号为 360 、 600#、 800#的铁砂纸迸行 打磨处理。 磨制时， 每换一道砂纸， 试样必须旋转 900以保证将前道工序 留下的划痕全部磨掉， 使磨样厚度达到约 5u 水平， 然后使用乙醇溶液在 超声波中清洗 10分钟， 去除表面油污， 接着用去离子水将其清洗干净， 在 120 Ό干燥箱中干燥。

^离子交换水配制质量浓度为 2%的 NaOH溶液 lOOral ,用水浴加热到 40 将前述铝合金片以悬挂的方式在此溶液中浸渍 处理 2分钟， 接着用去 离子水将铝合金片清洗千净。

接着用离子交换水稀释质量浓度为 1%的 HN03溶液 100ml，用水浴加热 到 4οτ：， 将前述铝合金片以悬挂的方式在此溶液中浸渍 处理 4分钟。接着 用去离子水将铝合金片清洗干净。

然后将铝合金片作为阳极， 以石墨片作为阴极， 电解槽中盛入

L 5mol /L的盐酸、 0. 9fflol /L的硫酸、 0. 6rool/L的磽酸混合液作为电解液， 加入一定的缓蚀剂， 以恒压直流电源控制电流密度为 0. 15A/cm ² ， 电解液温 度为 40。C， 通电 30s。 接着 ffi去离子水将铝合金片清洗干净， 然后放入丙 酮中浸泡 5s , 在 70Ό烘干箱中烘干。腐蚀电镜照片如图 和图 2所示。从 腐蚀电镜照片可见， 刻蚀表面上获得的粗孔孔径在 1 -- 3微米， 纳米孔径为 30 50纳米的大量纳米孔洞均匀分布。

实例 2

购入市售的 2I 1厚的 A6063铝合金板， 使用线切割将铝合金均匀切割 成 20mmX 10mm的铝片。每片铝合金片上开一小孔，按顺� �选取型号为 360#、 600#、 800#的铁砂纸打磨表面。 打磨时， 每换一道砂纸， 试样旋转 900以 保证将前道工序留下的划痕全部磨掉， 使试样表面去除厚度达到约 5um的 水平， 然后使用乙醇溶液在超声波中清洗 10分钟， 去除表面油污， 接着用 去离子水将其清洗干净， 在 12CTC干燥箱中干燥

用离子交换水配制质量浓度为 2%的 NaOH溶液 100ml,用水浴加热到 40 V , 将前述铝合金片以悬挂的方式在此溶液中浸渍 处理 2分钟， 接着用去 离子水将铝片清洗干净。

接着用离子交换水配置质量浓度为 ί ΗΝ03和 0. 5%HF混合溶液 100ml , 用水浴加热到 40Ό , 将前述铝合金片以悬挂的方式在此溶液中浸渍 处理 1 分钟。 接着用去离子水将铝合金片清洗干净。

然后把铝合金片作为阳极， 在 2mol/L 的盐酸、 0 9mol/L 的硫酸、

0, 8mol/L的磷酸、 2。 0g/L聚乙二醇、 1. 5g/L硫脲混合而成的电解液中处 理 70s， 腐蚀电流密度为 0. 3Α/αη ² ， 电解液温度为 60Ό。 接着用去离子水 将铝片清洗干净， 放入丙酮中浸泡 5s， 然后在 70Ό烘干箱中烘干。腐蚀电 镜照片如图 3和图 4所示。 从腐蚀电镜照片可见， 刻蚀表面上获得的粗孔 孔径在 1-3微米， 纳米孔径为 20 40纳米的大量纳米孔洞均匀分布。

实例 3

购入市售的铝箔， 裁剪成 20mmX 10mm的薄片。 每片薄片上开一小孔， 用离子交换水配制质量浓度为 1. 5%的 NaOH溶液 100ml, r i j tr 40。C， 将前述铝箔片以悬挂的方式在此溶液中浸渍处 理 2分钟， 接着用去 离子水将铝箔片清洗干净。

接着用离子交换水配置质量浓度为 1%的 HN03溶液 100ml,用水浴加热

然后以铝箔片作为阳极， 将石墨片作为阴极， 在刻蚀液组成为 2m ₀ l/L 盐酸、 0. 9mol/L的硫酸、 0. 6mol/L的磷酸、 0。 4g/L三乙烯四胺的电解液 中， 保持温度为 60t， 加载直流电流 0. 15A/cm ² 处理 70s。 接着用去离子 水将铝箔片清洗干净， 放入丙酮中浸泡 5s， 然后在 70。C烘干箱中烘干。腐 ¾镜照片如图 5， 图 6所示。 从腐蚀电镜照片可见， 刻蚀表面上获得的

而经其他大量实例验证 （此处不再赘述）， 本发明的电解液中， 盐酸 的浓度在 1。 5〜3mol/L，硫酸的浓度在 0, 9〜1。 2mol/L，磷酸的浓度在 0. 6〜 hnol/L都是可行的，而使用本发明的电解液， 当采用低至 25Ό的腐蚀液温 低至 0„ 1 A/cm ² 的腐蚀电流密度， 持续通电腐蚀短至 10s的情况 虽然加工 ί效果并非最为理想， 但也都能获得形状和分布较好的纳 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说 明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明 。 对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若 干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。