通过对金属表面微蚀实现与高分子材料结合

1 金属材料与高分子材料结合后性能特征

随着科学技术的不断进步，高分子材料的应用也越来越广泛，但是在特定领域中，比如通电传导，高强度结构部件中，金属材料的使用仍然不可避免

，这就要求在很多场景下，必须使用金属和高分子材料构建的复合材料。但是金属材料通过离子键结合，高分子材料通过分子链相互交织结合，两者的结合形式存在巨大差异。因此反映在宏观层面，金属材料和高分子材料的相互结合能力较弱，同时由于金属材料和高分子材料的热膨胀系数差距非常大，在冷热冲击环境下更容易发生两者的相互分离。为此通过在金属表面微蚀出纳米级的孔洞，可以有效地增加金属和高分子材料之间的结合面积，同时将高分子材料的分子链末端引入到孔洞中，从而实现两者之间高强度的结合，甚至达到精检漏的气密性标准

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2 高分析材料加工流程

复合材料的加工方法一般分为三个步骤：①金属材料成型，可以通过冲压、蚀刻、机加工等方式加工出所需外形的金属件；②对金属表面进行微蚀加工，可以整体或选择性地在金属表面特定位置均匀地加工出纳米孔洞结构，并且通过最外层的氧化物对纳米孔洞进行保护，防止在防止过程中，纳米孔洞受到空气氧化而发生失效；③对已经加工出纳米孔洞的金属件，使用注塑成型工艺将高分子材料注入模具中，并且快速地与金属件贴合并侵入到孔洞中实现两者的连接。最终成型的产品如果需要对其金属或高分子材料部分外观进行加工，还可以通过电镀、阳极氧化、喷漆等方式进行处理，来实现高质量的表面效果。在这些工序中，微蚀加工、注塑成型和最终表面处理都影响着金属和高分子材料的结合能力，需要对微蚀时间、成型工艺参数和表面处理药水等进行严格的管控，否则容易导致结合位置发生失效。

3 金属材料加工基本要求

金属材料成型：由于后续要求在金属表面加工出纳米孔洞，因此对金属表面的活性有一定要求，例如，金、银等材质表面由于其惰性并不适合直接加工纳米孔洞。目前比较成熟的金属材料有不锈钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金，因此在原材料选择时需要注意。金属材料根据其外形尺寸、产品厚度来选择合适的加工方式，这里我们已冲压产品为例，进行相关难点的分析。如图1是冲压完成后的金属料带，因为冲压工艺具有高效高速的特点，所以往往应用在产量大，尺寸小的产品中。加工过程中需要注意其外观不允许有压伤、毛刺、过切、利边、裂纹等不良，这会影响金属件自身强度，从而增大在金属件部分发生断裂的风险。

本文选择了两组患儿手部留置针留置天数和患儿家长的满意程度为本次实验的观察指标,其中,患儿家长满意程度统计分为了十分满意、比较满意、不满意三个阶段。

金属表面微蚀：根据对基材的选择来配置相应的处理溶液，首先第1步通常是通过碱性除油剂对金属表面的异物、脏污和油性物质进行去除

，因为在后工序中，这些杂志物质会影响处理溶液对金属表面微蚀的效果，起到阻隔的作用；第2步是水洗，通过此步骤来去除第1步中附着在金属表面的碱性溶液，因为金属的特性，所以在微蚀过程中通常使用酸性溶液，为了避免两者发生反应需要将碱性溶剂进行去除；第3步是通过硫酸酸洗

，这一步的目的是在金属表面优先均匀地长出较大的孔洞结构，实现基本结构；第4步是通过硫酸和微蚀盐酸洗

，这一步的目的是可以在原有较大的孔洞结构中，再次生产出较小的孔洞结构，从而实现树根装的结构，充分增加高分子材料和金属之间的结合面积；第5步是电解氧化，通过这步可以是的已经生产出孔洞结构的金属表面生长出一层氧化膜结构，这个结构有2个作用，一是可以在金属表面形成一层保护膜，保护内部结构不再收到外界水分和氧气的腐蚀，可以延长处理后产品的使用寿命，另一方面这种特殊的氧化物薄膜，与高分子材料表面具有良好的浸润性，能够在注塑成型过程中，引导高分子材料侵入到纳米孔洞结构中，促进两者之间更好的结合在一起；第6步是烘烤，这里的目的主要是为了去除产品表面的水分，防止产品失效。至此金属表面的微蚀加工完成，但是在后续使用过程中，仍然需要做好金属表面的防护，比如通过PP薄膜对金属表面进行包裹，防止外界污染导致产品失效；另外也需要做好严格的时间管控，避免产品长期放置后失效

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纳米注塑成型：金属微蚀加工完成后往往通过注塑成型将高分子材料填充到相应的位置，因为注塑成型具有填充快、温度高等优势，这都能够帮助塑胶在冷却到结晶温度之前迅速的和金属表面接触，并侵入到纳米孔洞中。在这里，由于一些工艺参数的特殊要求，往往将这一类的注塑成型工艺称之为纳米注塑成型

。第一，模具温度要求在140℃到150℃之间，这个在常规的注塑成型过程中数据一个较高的模温，它的优势在于可以将金属零件的温度加热到较高的状态，因此高分子材料在接触金属表面过程中不会迅速降温，而是会验证金属表面继续流动开，减缓高分子材料的结晶速率。但是如果模具温度上升到更高，可能会造成模具整体发生膨胀而导致金属之间相互摩擦，影响模具使用寿命。另外需要注意的是，在模具加热方式的选择上面推荐使用电热加热，因为传统的油温加热在长期生产过程中可能会产生漏油等现象，油污污染金属产品表面引起产品失效。第二，模具进胶口使用针阀热流道进胶，首先通过使用热流道，可以保证高分子材料在从机台进入模具过程中仍然维持300℃以上的高温状态，不会在流道中散失热量导致温度下降。进一步延缓了材料的结晶速度和缩短了冷却时间。然后通过使用针阀热流道可以在开模和取件期间保证高分子材料不从浇口流出，因此不会发生前段材料的冷却固化，导致后续产品的不良。但是在使用针阀热流道的过程中需要注意定时的清理高分子材料，因为高分子材料长时间维持在高温状态下会导致材料分解碳化，最终阻塞流道。通过及时清理可以尽量排出残留在流道中的分解材料。第三，在注塑成型过程中要求高射速高射压，通过此可以缩短高分子材料的填充时间，使得高分子材料在达到金属表面各个位置的时候，还维持一个高温均匀的状态，使得各个位置的结合性能一致。但是同样在这种条件下，产品的分型面、镶件位置会容易产生披锋和毛刺，导致外观不良。而且由于金属表面往往都做了微蚀加工，所以披锋处的高分子材料和金属也有非常良好的结合力，在后续工序中难以去除。因此这更要求了模具的高加工精度和配合精度。在纳米注塑成型过程中，非常注重工艺的稳定性，如果条件发生波动，产品的质量也会发生相应的改变。

表面处理：在纳米注塑成型后，为了实现金属件的功能性或外观性，通常会再次对金属表面进行表面处理。比如通过电镀的方式，可以在金属表面继续镀覆镍金以实现其相应的导电功能。在这个过程中，由于金属微蚀完成后，其表面会覆盖有一层氧化物，所以在进行电镀之前通过会使用酸或点解的方式将氧化膜去除干净，以实现后续良好的电镀效果。最终电镀完成后，金属部分和高分子部分都实现了其相应的功能。

识字写字对低年级的学生而言，其实是有一些枯燥的。学生的天性使他们更愿意去接触随笔涂鸦，而不是一个个方方正正的汉字。所以，身为教师，要想从识字写字方面提升学生的语文素养，必须先激发他们对学习汉字的兴趣，培养他们认字的强烈想法。比如，《操场上》和“识字加油站”中的“身体器官”。课文《操场上》列举了几类有关运动的字，比如“跑”“跳”“踢”等三个字，让学生在运动中感受这三个动作的异同，从而把这几个字联系又区分开来。引导他们独立思考，从而得出三个字都是“足”字旁是因为它们都与运动有关的结论。

4 金属表面微蚀实现与高分子材料结合应用领域

金属表面微蚀实现与高分子材料结合的技术已经广泛地应用在电力电子、通讯设备、汽车航空等应用领域中，但是针对不同类型的金属材料和高分子材料还有非常广阔的空间，可以拓宽其在其他领域的应用场景。同时针对工艺控制，需要有更多的理论研究和验证数据来支撑起它的量产应用。

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