纳米成形技术最初是由日本大成普拉斯株式会社成富正德先生发明的,大成公司采用化学处理的方式,在铝、镁、不锈钢等材料表面上获得特定的形状、一定尺寸、众多规则的纳米孔洞,并在纳米孔洞中形成一层薄膜。在模内注射时,塑料熔体与这层薄膜发生化学作用,使塑料熔体能够渗入到微纳米孔中,塑料熔体与金属通过千千万万微孔的“嵌入”作用,牢固地结合成一个整体,表现出极强的粘接力。大成公司根据其公司的英文名称首字母,把该金属处理工艺命名为“T处理”,大成公司发明的T处理主要经过碱洗、酸洗、T处理、水洗4个步骤。碱洗的主要目的为除去金属表面的油污,酸洗可以将金属光滑表面变成“珊瑚礁”结构的纳米级空洞,T处理进一步将金属表面变成尺寸更小的纳米级空洞、并残留在孔洞里面,水洗可以将大部分T液洗去,但不会将纳米孔洞里面的T液清洗掉。铝合金T处理前后的扫描电镜图和纳米注射后的剖面扫描电镜图如下图所示。
铝合金零件T处理前后的扫描电镜图和纳米注射后的剖面扫描电镜图NMT的优势在于可以降低零件的整体厚度与高度,减轻零件的质量,在保证零件强度的同时,大大简化金属结构和模具结构,降低生产成本,另外因其零件外观为金属,可很好地提升零件质感和档次。在后续的几年内,大成普拉斯株式会社陆续研究了铜和铜合金、不锈钢、镁和镁合金、钛合金以及普通钢材等金属零件与树脂组合物接合的纳米成形技术,并申请了相关专利。同期,国内也开发了一系列NMT处理液,并进行了类似的命名,如E处理液、B处理液、F处理液、ECIM和一些公司的C处理液等。2014年,日本东亚电化公司开发了新型的金属塑料接合方法,对其接合原理及其制造方法申请了相关专利,并命名为TRI工艺[7]。这几种工艺方法的优缺点如下表所示。
综合目前市场上的NMT来看,其工作机理主要为3种,一是化学处理+化学药剂;二是电化学处理+化学药剂;三是物理处理如激光处理。化学处理和电化学处理的作用是在金属零件上形成微纳米孔洞,化学药剂的作用是填充这些孔洞或在孔洞上部或外部生成一层反应膜,在金属零件上注射塑料熔体时,化学药剂与热塑性树脂末端官能团发生化学反应,形成共价键或酸碱结合,从而增大金属与塑料的结合力。而激光处理在金属零件上形成的纳米孔无需化学药品二次处理,直接在金属零件上注射塑料熔体即可。
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