通過對(duì)金屬表面微蝕實(shí)現(xiàn)與高分子材料結(jié)合

1 金屬材料與高分子材料結(jié)合后性能特征

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高分子材料的應(yīng)用也越來越廣泛，但是在特定領(lǐng)域中，比如通電傳導(dǎo)，高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部件中，金屬材料的使用仍然不可避免

，這就要求在很多場(chǎng)景下，必須使用金屬和高分子材料構(gòu)建的復(fù)合材料。但是金屬材料通過離子鍵結(jié)合，高分子材料通過分子鏈相互交織結(jié)合，兩者的結(jié)合形式存在巨大差異。因此反映在宏觀層面，金屬材料和高分子材料的相互結(jié)合能力較弱，同時(shí)由于金屬材料和高分子材料的熱膨脹系數(shù)差距非常大，在冷熱沖擊環(huán)境下更容易發(fā)生兩者的相互分離。為此通過在金屬表面微蝕出納米級(jí)的孔洞，可以有效地增加金屬和高分子材料之間的結(jié)合面積，同時(shí)將高分子材料的分子鏈末端引入到孔洞中，從而實(shí)現(xiàn)兩者之間高強(qiáng)度的結(jié)合，甚至達(dá)到精檢漏的氣密性標(biāo)準(zhǔn)

。

2 高分析材料加工流程

復(fù)合材料的加工方法一般分為三個(gè)步驟：①金屬材料成型，可以通過沖壓、蝕刻、機(jī)加工等方式加工出所需外形的金屬件；②對(duì)金屬表面進(jìn)行微蝕加工，可以整體或選擇性地在金屬表面特定位置均勻地加工出納米孔洞結(jié)構(gòu)，并且通過最外層的氧化物對(duì)納米孔洞進(jìn)行保護(hù)，防止在防止過程中，納米孔洞受到空氣氧化而發(fā)生失效；③對(duì)已經(jīng)加工出納米孔洞的金屬件，使用注塑成型工藝將高分子材料注入模具中，并且快速地與金屬件貼合并侵入到孔洞中實(shí)現(xiàn)兩者的連接。最終成型的產(chǎn)品如果需要對(duì)其金屬或高分子材料部分外觀進(jìn)行加工，還可以通過電鍍、陽極氧化、噴漆等方式進(jìn)行處理，來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的表面效果。在這些工序中，微蝕加工、注塑成型和最終表面處理都影響著金屬和高分子材料的結(jié)合能力，需要對(duì)微蝕時(shí)間、成型工藝參數(shù)和表面處理藥水等進(jìn)行嚴(yán)格的管控，否則容易導(dǎo)致結(jié)合位置發(fā)生失效。

3 金屬材料加工基本要求

金屬材料成型：由于后續(xù)要求在金屬表面加工出納米孔洞，因此對(duì)金屬表面的活性有一定要求，例如，金、銀等材質(zhì)表面由于其惰性并不適合直接加工納米孔洞。目前比較成熟的金屬材料有不銹鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金，因此在原材料選擇時(shí)需要注意。金屬材料根據(jù)其外形尺寸、產(chǎn)品厚度來選擇合適的加工方式，這里我們已沖壓產(chǎn)品為例，進(jìn)行相關(guān)難點(diǎn)的分析。如圖1是沖壓完成后的金屬料帶，因?yàn)闆_壓工藝具有高效高速的特點(diǎn)，所以往往應(yīng)用在產(chǎn)量大，尺寸小的產(chǎn)品中。加工過程中需要注意其外觀不允許有壓傷、毛刺、過切、利邊、裂紋等不良，這會(huì)影響金屬件自身強(qiáng)度，從而增大在金屬件部分發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

本文選擇了兩組患兒手部留置針留置天數(shù)和患兒家長(zhǎng)的滿意程度為本次實(shí)驗(yàn)的觀察指標(biāo),其中,患兒家長(zhǎng)滿意程度統(tǒng)計(jì)分為了十分滿意、比較滿意、不滿意三個(gè)階段。

金屬表面微蝕：根據(jù)對(duì)基材的選擇來配置相應(yīng)的處理溶液，首先第1步通常是通過堿性除油劑對(duì)金屬表面的異物、臟污和油性物質(zhì)進(jìn)行去除

，因?yàn)樵诤蠊ば蛑?，這些雜志物質(zhì)會(huì)影響處理溶液對(duì)金屬表面微蝕的效果，起到阻隔的作用；第2步是水洗，通過此步驟來去除第1步中附著在金屬表面的堿性溶液，因?yàn)榻饘俚奶匦?，所以在微蝕過程中通常使用酸性溶液，為了避免兩者發(fā)生反應(yīng)需要將堿性溶劑進(jìn)行去除；第3步是通過硫酸酸洗

，這一步的目的是在金屬表面優(yōu)先均勻地長(zhǎng)出較大的孔洞結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)；第4步是通過硫酸和微蝕鹽酸洗

，這一步的目的是可以在原有較大的孔洞結(jié)構(gòu)中，再次生產(chǎn)出較小的孔洞結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)樹根裝的結(jié)構(gòu)，充分增加高分子材料和金屬之間的結(jié)合面積；第5步是電解氧化，通過這步可以是的已經(jīng)生產(chǎn)出孔洞結(jié)構(gòu)的金屬表面生長(zhǎng)出一層氧化膜結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)有2個(gè)作用，一是可以在金屬表面形成一層保護(hù)膜，保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不再收到外界水分和氧氣的腐蝕，可以延長(zhǎng)處理后產(chǎn)品的使用壽命，另一方面這種特殊的氧化物薄膜，與高分子材料表面具有良好的浸潤(rùn)性，能夠在注塑成型過程中，引導(dǎo)高分子材料侵入到納米孔洞結(jié)構(gòu)中，促進(jìn)兩者之間更好的結(jié)合在一起；第6步是烘烤，這里的目的主要是為了去除產(chǎn)品表面的水分，防止產(chǎn)品失效。至此金屬表面的微蝕加工完成，但是在后續(xù)使用過程中，仍然需要做好金屬表面的防護(hù)，比如通過PP薄膜對(duì)金屬表面進(jìn)行包裹，防止外界污染導(dǎo)致產(chǎn)品失效；另外也需要做好嚴(yán)格的時(shí)間管控，避免產(chǎn)品長(zhǎng)期放置后失效

。

納米注塑成型：金屬微蝕加工完成后往往通過注塑成型將高分子材料填充到相應(yīng)的位置，因?yàn)樽⑺艹尚途哂刑畛淇?、溫度高等?yōu)勢(shì)，這都能夠幫助塑膠在冷卻到結(jié)晶溫度之前迅速的和金屬表面接觸，并侵入到納米孔洞中。在這里，由于一些工藝參數(shù)的特殊要求，往往將這一類的注塑成型工藝稱之為納米注塑成型

。第一，模具溫度要求在140℃到150℃之間，這個(gè)在常規(guī)的注塑成型過程中數(shù)據(jù)一個(gè)較高的模溫，它的優(yōu)勢(shì)在于可以將金屬零件的溫度加熱到較高的狀態(tài)，因此高分子材料在接觸金屬表面過程中不會(huì)迅速降溫，而是會(huì)驗(yàn)證金屬表面繼續(xù)流動(dòng)開，減緩高分子材料的結(jié)晶速率。但是如果模具溫度上升到更高，可能會(huì)造成模具整體發(fā)生膨脹而導(dǎo)致金屬之間相互摩擦，影響模具使用壽命。另外需要注意的是，在模具加熱方式的選擇上面推薦使用電熱加熱，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的油溫加熱在長(zhǎng)期生產(chǎn)過程中可能會(huì)產(chǎn)生漏油等現(xiàn)象，油污污染金屬產(chǎn)品表面引起產(chǎn)品失效。第二，模具進(jìn)膠口使用針閥熱流道進(jìn)膠，首先通過使用熱流道，可以保證高分子材料在從機(jī)臺(tái)進(jìn)入模具過程中仍然維持300℃以上的高溫狀態(tài)，不會(huì)在流道中散失熱量導(dǎo)致溫度下降。進(jìn)一步延緩了材料的結(jié)晶速度和縮短了冷卻時(shí)間。然后通過使用針閥熱流道可以在開模和取件期間保證高分子材料不從澆口流出，因此不會(huì)發(fā)生前段材料的冷卻固化，導(dǎo)致后續(xù)產(chǎn)品的不良。但是在使用針閥熱流道的過程中需要注意定時(shí)的清理高分子材料，因?yàn)楦叻肿硬牧祥L(zhǎng)時(shí)間維持在高溫狀態(tài)下會(huì)導(dǎo)致材料分解碳化，最終阻塞流道。通過及時(shí)清理可以盡量排出殘留在流道中的分解材料。第三，在注塑成型過程中要求高射速高射壓，通過此可以縮短高分子材料的填充時(shí)間，使得高分子材料在達(dá)到金屬表面各個(gè)位置的時(shí)候，還維持一個(gè)高溫均勻的狀態(tài)，使得各個(gè)位置的結(jié)合性能一致。但是同樣在這種條件下，產(chǎn)品的分型面、鑲件位置會(huì)容易產(chǎn)生披鋒和毛刺，導(dǎo)致外觀不良。而且由于金屬表面往往都做了微蝕加工，所以披鋒處的高分子材料和金屬也有非常良好的結(jié)合力，在后續(xù)工序中難以去除。因此這更要求了模具的高加工精度和配合精度。在納米注塑成型過程中，非常注重工藝的穩(wěn)定性，如果條件發(fā)生波動(dòng)，產(chǎn)品的質(zhì)量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。

表面處理：在納米注塑成型后，為了實(shí)現(xiàn)金屬件的功能性或外觀性，通常會(huì)再次對(duì)金屬表面進(jìn)行表面處理。比如通過電鍍的方式，可以在金屬表面繼續(xù)鍍覆鎳金以實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的導(dǎo)電功能。在這個(gè)過程中，由于金屬微蝕完成后，其表面會(huì)覆蓋有一層氧化物，所以在進(jìn)行電鍍之前通過會(huì)使用酸或點(diǎn)解的方式將氧化膜去除干凈，以實(shí)現(xiàn)后續(xù)良好的電鍍效果。最終電鍍完成后，金屬部分和高分子部分都實(shí)現(xiàn)了其相應(yīng)的功能。

識(shí)字寫字對(duì)低年級(jí)的學(xué)生而言，其實(shí)是有一些枯燥的。學(xué)生的天性使他們更愿意去接觸隨筆涂鴉，而不是一個(gè)個(gè)方方正正的漢字。所以，身為教師，要想從識(shí)字寫字方面提升學(xué)生的語文素養(yǎng)，必須先激發(fā)他們對(duì)學(xué)習(xí)漢字的興趣，培養(yǎng)他們認(rèn)字的強(qiáng)烈想法。比如，《操場(chǎng)上》和“識(shí)字加油站”中的“身體器官”。課文《操場(chǎng)上》列舉了幾類有關(guān)運(yùn)動(dòng)的字，比如“跑”“跳”“踢”等三個(gè)字，讓學(xué)生在運(yùn)動(dòng)中感受這三個(gè)動(dòng)作的異同，從而把這幾個(gè)字聯(lián)系又區(qū)分開來。引導(dǎo)他們獨(dú)立思考，從而得出三個(gè)字都是“足”字旁是因?yàn)樗鼈兌寂c運(yùn)動(dòng)有關(guān)的結(jié)論。

4 金屬表面微蝕實(shí)現(xiàn)與高分子材料結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域

金屬表面微蝕實(shí)現(xiàn)與高分子材料結(jié)合的技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在電力電子、通訊設(shè)備、汽車航空等應(yīng)用領(lǐng)域中，但是針對(duì)不同類型的金屬材料和高分子材料還有非常廣闊的空間，可以拓寬其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)針對(duì)工藝控制，需要有更多的理論研究和驗(yàn)證數(shù)據(jù)來支撐起它的量產(chǎn)應(yīng)用。

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