一种高分子材料包覆金属制品的制造方法

摘要

本发明公开了一种高分子材料包覆金属制品的制造方法，其包括以下步骤：将金属基材通过加工成型工艺，制备出符合导体公差规格的金属型材；在金属型材表面批覆有一层高分子材料；将上述金属型材置于模具中，通过控制模具的尺寸，来控制批覆在金属表面的高分子材料的厚度；将上述步骤得到的批覆有高分子材料的金属型材置于冷却装置中进行骤冷，待批覆有高分子材料的金属型材冷却至温度不高于40℃时取出金属型材；收卷批覆有高分子材料的金属型材。该制造方法可以有效减少施工涂覆次数，能极大地降低生产制造成本；该制造方法制得的高分子材料包覆金属制品中高分子材料与金属基材之间的附着力强，成品的性能较好。

说明书

技术领域

本发明涉及高性能特种聚合物加工技术领域，特别涉及一种高分子材料包覆金属制品的制造方法。

背景技术

特种功能性聚合物，包括但不限于聚醚酰亚胺PEI、高温尼龙PA、聚苯硫醚PPS、聚酰亚胺PI、聚酰胺酰亚胺PAI、聚四氟乙烯PTFE、聚醚醚酮PEEK等高分子材料，因其具有优异的性能，可广泛应用于航空航天、高铁、汽车、高端机电等需要在苛刻环境下工作的场所。

然而，特种功能性聚合物，因其自身特殊化学结构因素导致其批覆在金属制品上时，施工操作性不佳，造成施工工序复杂而成本偏高，或者后期材料性能不尽人意。

特种功能性聚合物的常见施工方法，如下：

聚酰亚胺PI施工方案，聚酰亚胺膜缠绕法，即通过在聚酰亚胺膜上涂覆一层热熔胶，然后再将该聚酰亚胺膜组合物通过缠绕-烧结的方式与金属基材进行贴合。然而，该种方式无法适用在结构面复杂的金属基材上。而且，采用这种方法制得的聚酰亚胺膜包覆的金属制品，聚酰亚胺膜与金属基材的附着力差，无法满足成品需要折弯使用的应用场合。

聚酰亚胺PI施工方案，聚酰亚胺前驱体涂覆法，即将聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸组合物涂覆在金属基材上，然后将该金属基材通过升温、固化。由于聚酰亚胺是通过聚酰胺酸组合物在金属基材上固化形成的，而聚酰胺酸组合物在湿膜厚度及施工温度曲线控制不当时容易导致气泡等表面不良的现象，从而影响到成品的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分子材料包覆金属制品的制造方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

本发明提供一种高分子材料包覆金属制品的制造方法，包括以下步骤：

S1：将金属基材通过加工成型工艺，制备出符合导体公差规格的金属型材；

S2：将金属型材通过盛装有呈熔融状态的高分子材料槽中，使得金属型材表面批覆有一层高分子材料；

S3：将批覆有高分子材料的金属型材置于模具中，通过控制模具的尺寸，来控制批覆在金属表面的高分子材料的厚度；

S4：将S3得到的批覆有高分子材料的金属型材置于冷却装置中进行骤冷，待批覆有高分子材料的金属型材冷却至温度不高于40℃时取出金属型材；

S5：收卷批覆有高分子材料的金属型材。

在一些实施方式中，步骤S1中加工成型工艺选自金属熔融热挤压成型工艺、金属线杆模具挤压成型工艺或线切割机加工成型工艺。

在一些实施方式中，金属熔融热挤压成型工艺包括：将金属锭加热至熔融状态，通过热挤压设备，将金属成型，使其尺寸能与模具的设计尺寸规格相符；金属线杆模具挤压成型工艺包括：将市售通用规格的金属线杆，通过冷挤压设备、模具修整，将金属成型，其尺寸能与模具的设计尺寸规格相符；所述线切割机加工成型工艺包括：将市售通用规格的金属型材，通过线切割、机加工工艺，将金属型材加工成符合设计使用要求的尺寸规格。

在某些实施方式中，还包括加工成型工艺步骤之后的表面脱脂-除油工序，具体为：

热脱脂：将通过加工成型工艺后的金属型材置于热脱脂槽内，进行除油处理；

水洗：用清水冲洗金属型材表面的碱液；

酸洗：将水洗后的材料放入硝酸、磷酸溶液中，温度控制在50至60℃，浸泡时间为20至30min。

在一些实施方式中，金属基材选自金属单质或者金属合金。

在一些实施方式中，金属单质选自铁、铝或铜。

在一些实施方式中，金属合金选自不锈钢。

在一些实施方式中，高分子材料选自热塑性的聚合物。

在一些实施方式中，热塑性的聚合物选自高温尼龙PA、聚醚酰亚胺PEI、聚苯硫醚PPS、聚酰亚胺PI、聚酰胺酰亚胺PAI、聚四氟乙烯PTFE、聚醚醚酮PEEK或其混合物。

其中：高分子材料的种类选择较多，能够有效解决特种功能性聚合物的加工难题。

在一些实施方式中，聚醚酰亚胺PEI-1000选购自SABIC公司，型号为ULTEM 1000。

在一些实施方式中，聚酰亚胺PI-100选购自南通博联材料科技有限公司，型号为BOIMID 100。

在一些实施方式中，聚醚醚酮KT-880P选购自SOLVAY公司，型号为KT-880P。

在一些实施方式中，步骤S2具体为：

将步骤S1制备好的金属型材浸没在盛装有呈熔融状态的高分子材料槽中，然后提起，待熔融状态的高分子材料干后，再重复上述操作，如此循环至金属型材上批覆的高分子材料达到需要的厚度为止。

在一些实施方式中，根据实际需要，可以在金属型材表面批覆一种或多种高分子材料。

在一些实施方案中，步骤S3中模具温度为100℃以上。

在一些实施方式中，通过在步骤S1中制备好的金属型材的金属结构面上包覆一层高分子聚合物，金属结构面的形状为圆形状、方形状、矩形状或椭圆形状。

其中：可以在各种简单或者复杂的金属结构面上包覆一层高分子聚合物，而不会因为金属结构面的形态而影响涂覆效果。

在一些实施方式中，步骤S3中批覆在金属表面的高分子材料的厚度可根据实际应用场合而灵活调整，实现厚度可控。

在一些实施方式中，步骤S4中制冷装置选自冷却液冷却装置、水冷冷装置却或空气冷却装置。

在一些实施方式中，冷却液由水、防冻剂和添加剂组成，所述防冻剂选自酒精型防冻剂、甘油型防冻剂或乙二醇型防冻剂。

有益效果：本发明实施例的一种高分子材料包覆金属制品的制造方法，采用本发明的技术方案，可以制得不同高分子材质的金属制品包覆物，在制备高分子材料包覆层时，可以有效减少施工涂覆次数，能极大地降低生产制造成本；可以将高分子材料包覆在结构面复杂的金属型材上，涂覆效果不受金属型材结构的形态而产生影响；采用本申请实施例的制造方法制得的高分子材料包覆金属制品中高分子材料与金属基材之间的附着力强，成品的性能较好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。

实施例1

S1：将一直径规格为3mm的铜基材通过金属熔融热挤压成型工艺，经过表面脱脂-除油工序后，通过一尺寸规格为1mm的模具，将铜基材挤压成直径为1mm的铜型材；

S2：将步骤S1制备的铜型材通过盛装有呈熔融状态的聚醚酰亚胺PEI-1000密封槽中，使得铜型材表面批覆有一层聚醚酰亚胺PEI-1000，具体为：

将步骤S1制备好的铜型材浸没在盛装有呈熔融状态的聚醚酰亚胺PEI-1000密封槽中，然后提起，待熔融状态的聚醚酰亚胺PEI-1000干后，再重复上述操作，如此循环至铜型材上批覆的聚醚酰亚胺PEI-1000达到需要的厚度为止；

S3：将批覆有聚醚酰亚胺PEI-1000的铜型材置于尺寸规格为1.01mm模具中，控制模具温度在100℃以上，来控制批覆在铜型材表面的聚醚酰亚胺PEI-1000的厚度为5μm，即得到直径为1.01mm的铜型材；

S4：将S3得到的批覆有聚醚酰亚胺PEI-1000的铜型材置于冷却液中进行骤冷，待批覆有高分子材料的金属型材至冷却至温度不高于40℃时取出金属型材；

S5：收卷批覆有聚醚酰亚胺PEI-1000的铜型材。

实施例2

S1：将一直径规格为9.5mm的铝基材通过金属熔融热挤压成型工艺，经过表面脱脂-除油工序后，通过一尺寸规格为22×2.5mm的模具，将铝基材挤压成规格为22×2.5mm的铝型材；

S2：将步骤S1制备的铝型材通过盛装有呈熔融状态的聚酰亚胺PI-100密封槽中，使得铝型材表面批覆有一层聚酰亚胺PI-100，具体为：

将步骤S1制备好的铝型材浸没在盛装有呈熔融状态的聚酰亚胺PI-100密封槽中，然后提起，待熔融状态的聚酰亚胺PI-100干后，再重复上述操作，如此循环至铝型材上批覆的聚酰亚胺PI-100达到需要的厚度为止；

S3：将批覆有聚酰亚胺PI-100的铝型材置于尺寸规格为22.05×2.55mm的模具中，控制模具温度在100℃以上，即得到尺寸规格为22.05×2.55mm的铝型材；将通过模具后的铝型材再通过盛装有熔融聚醚醚酮KT-880P的密封槽中，使得上述铝型材表面再批覆有一层聚醚醚酮KT-880P，随后将该型材置于尺寸规格为22.10×2.60mm的模具中，控制模具温度在100℃以上，得到挤压规格为22.10×2.60mm的型材；

S4：将S3得到的批覆有聚酰亚胺PI-100和聚醚醚酮KT-880P的铝型材置于空气冷却装置中进行骤冷，待批覆有高分子材料的金属型材冷却至温度不高于40℃时取出铝型材；

S5：收卷批覆有聚酰亚胺PI-100和聚醚醚酮KT-880P的铝型材。

性能测试

1、包覆高分子材料厚度的测试方法

使用一种千分尺，在包覆之前，测试一下基材的尺寸规格，记为L0。施工后，再测试同一位置下的尺寸规格，记为L1，则，高分子材料包覆层的厚度记为(L1-L0)/2。

2、高分子材料与金属基材附着力的测试方法

将包覆有高分子材料的金属型材弯曲变形，形变角度不小于60℃。高分子材料没有裂纹和膨胀的评价为○，否则评价为×。

将实施例1与实施例2的包覆有高分子材料的金属型材进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1

由表1可知，本发明实施例1和实施例2制备得到的包覆有高分子材料的金属型材中批覆在金属基材表面的高分子材料的厚度可达到微米级别的精度；同时本申请中高分子材料与金属基材之间的附着力良好，即对包覆有高分子材料的金属型材进行弯曲变形(形变角度不小于60°)时，高分子材料没有发生裂纹和膨胀。

综上所述，本发明提供的实施方案的一种高分子材料包覆金属制品的制造方法，采用本发明的技术方案，可以制得不同高分子材质的金属制品包覆物，在制备高分子材料包覆层时，可以有效减少施工涂覆次数，能极大地降低生产制造成本；可以将高分子材料包覆在结构面复杂的金属型材上，涂覆效果不受金属型材结构的形态而产生影响；采用本申请实施例的制造方法制得的高分子材料包覆金属制品中高分子材料与金属基材之间的附着力强，成品的性能较好。

以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。