纳米成型技术的创新与应用

1第二届纳米注塑以及金属手机外壳制程技术应用研讨会(昆山)报告：王长明单位：东莞劲胜精密组件股份有限公司日期：2015-12-041ⅠⅠⅡⅡ纳米成型技术的创新纳米成型技术的创新纳米成型技术的发展历史纳米成型技术的发展历史ⅢⅢE处理技术的开发与应用E处理技术的开发与应用2ⅣⅣ纳米成型技术的应用纳米成型技术的应用2一、纳米注塑成型技术的发展历史31.1什么是纳米成型技术？纳米成型技术（NMT，即NanoMoldingTechnology)，是在金属表面进行特殊纳米技术处理形成特定形状、一定尺寸、众多的规则纳米孔洞,并在纳米孔洞中形成一层“薄膜”，在模内注塑时，通过塑胶与这层薄膜的化学作用，使塑胶能够渗入到纳米微孔中，塑胶与金属通过千千万万的微孔的“嵌用使塑胶能够渗入到纳米微孔中塑胶与金属通过千千万万的微孔的嵌入”作用，牢固地结合成一个整体，从而达到轻、薄、小、表面处理多样化的目的，可以取代塑料嵌入金属射出、锌铝及镁铝压铸件。以纳米成型技术，可以提供一个具有价格竞争、高性能、轻量化的金-塑整合性产品。‹NMT是金属与塑料通过纳米技术牢固结合成NMT技术特点与优势4一体的新型技术，不仅能够兼顾金属外观质感，而且可以简化产品结构件设计和加工。‹NMT可以用来取代传统的胶合、模内包覆射出、金属铆接等技术，以达成轻、薄、短、小的目的。3金属陶瓷1.2纳米成型技术的发明日本大成化成株式会社成富正德先生发明了纳米成型技术(2002年)金属Metal高分子/塑料Polymer/Pla陶瓷Ceramic复合材料5Polymer/PlasticCompound1.3纳米成型技术的工艺流程(uneec资料）T/E处理构金属外观面金属制品模内注塑成形内侧塑料结构641.4纳米孔洞的形成机理(uneec资料）T处理的关键两个酸处理程序如右:酸制程主要目的就是形成”珊瑚礁”结构的纳米级大孔洞﹑小孔洞﹐并将T剂保留于孔洞中，排除其内的空气。酸制程主要目的就是形成”珊瑚礁”结构的纳米级大孔洞﹑小孔洞﹐并将T剂保留于孔洞中，排除其内的空气。开始氧化物颗粒除去氧化层与纳米反应层1stCycle碱的浸泡(边界层形成)3rdCycle2ndCycle强酸的浸泡锚栓效应树脂组合物的熔体(如下图橘色)，通过高压或化学反应进入金属(蓝色或浅蓝色)构成的纳米孔洞中，产生如船锚抛入水中栓住底材的效果，形象地称之为锚栓效应。树脂组合物的熔体(如下图橘色)，通过高压或化学反应进入金属(蓝色或浅蓝色)构成的纳米孔洞中，产生如船锚抛入水中栓住底材的效果，形象地称之为锚栓效应。73Cycle弱酸的浸泡NCyclesT剂浸泡：侵蚀大洞壁上小的洞锚栓效应的位置1.5铝合金表面扫描电镜图片铝合金进行T/E处理前后的扫描电镜851.5铝合金表面扫描电镜图片T/E处理后，在金属表面会形成的直径为100-300um之间微米孔洞,在这些微9为100300um之间微米孔洞,在这些微孔的内部,还形成无数尺寸为20-40nm的纳米孔洞，均匀分布在在微孔(100~300nm)的墙壁上,需要放大至少5万倍才能肉眼观察到。1.5铝合金表面扫描电镜图片7003铝合金E处理后的扫描电镜6063铝合金E处理后的扫描电镜10两张电镜图片比较:6063铝合金E处理后的微纳米孔比7003铝合金要多，而且深和均匀。61.6NMT技术对金属材料的选择性材质商品牌号推荐铝及其合金1000-7000系列、ADC-12、DCN（劲胜）铝及其合金10007000系列、ADC12、DCN（劲胜）镁及其合金AZ-31B、AZ-91D铜及其合金C5191、C110,C1020,KFC5,CAC16，KLF194不锈钢SUS-304、SUS-316、17-4PH(MIM)11锈钢钛及其合金KSTI、KS40常用的铝合金是6063、6013、7003、70751.6NMT技术对金属材料的选择性合金牌号元素及含量，%ZnMgCuSiFeZrMnTiCrAL707551612129122004050302018028余量常用的铝合金主要成分70755.1-6.12.1-2.91.2-2.00.40.50.30.20.18-0.28余量70035.0-6.50.5-1.00.20.30.350.05-0.250.30.20.2余量60130.250.8-1.20.6-1.10.6-1.00.50.2-0.8余量606301045-090102-060350101余量1260630.10.450.90.10.20.60.350.10.1余量50520.12.2-2.80.10.250.40.10.15-0.35余量ADC1210.31.5-3.59.6-120.6-10.50.50.3余量71.6NMT技术对金属材料的选择性E处理6063铝合金与塑胶结合强度序号日期铝合金型号PPS型号拉伸强度(N)结合力(MPa)备注1136727.34断胶213612722断胶2015-1-66063进口（一）PPS2136127.22断胶3140028.00断胶4139227.84断胶5139127.82断胶6138027.60断胶7136227.24断胶平均值1379.0027.58序号日期铝合金型号PPS型号拉伸强度(N)结合力(MPa)备注1135227.04断胶132015-1-96063进口（二）PPS胶2139527.90断胶3136327.26断胶4135227.04断胶5131526.30断胶6135427.08断胶7133926.78断胶平均值1352.8627.061.6NMT技术对金属材料的选择性E处理7075铝合金与PPS和PBT结合强度测试时间：2015-8-6序号塑胶原料金属原料结合力（N）是否断胶1进口暗银PBT7075铝合金1163是2进口暗银PBT7075铝合金1145是3进口暗银PBT7075铝合金1219是4进口暗银PBT7075铝合金1203是4进口暗银PBT7075铝合金1203是5进口暗银PBT7075铝合金1176是6进口暗银PBT7075铝合金1185否7进口暗银PBT7075铝合金1244是8进口暗银PBT7075铝合金1255否9进口暗银PBT7075铝合金1175是10进口暗银PBT7075铝合金1242是结合力平均值1201结合强度平均值（MPa）24.0序号塑胶原料金属原料结合力（N）是否断胶1PPS（D）7075铝合金1267是2PPS（D）7075铝合金1246是142PPS（D）7075铝合金1246是3PPS（D）7075铝合金1259是4PPS（D）7075铝合金1243是5PPS（D）7075铝合金1262是6PPS（D）7075铝合金1185是7PPS（D）7075铝合金1171是8PPS（D）7075铝合金1231是9PPS（D）7075铝合金1246是10PPS（D）7075铝合金1240是平均值1235结合强度平均值（MPa）24.781.7NMT技术对塑胶材料的选择性材质商品牌号制造商PPS类SGX-120东曹SGX-140东曹F458A、A673ML068宝理A504X90东丽A504X90东丽NMT935系列华力兴PBT类BD-021东曹1101GX54,2107GX01东丽G73110(亮银)G51772(暗银)B6486(金色）三星NMT835系列华力兴‹PA类材料也可以做NMT注塑材料，但是，经过后续阳极氧化表面处理时变色发黄15发黄。‹PPS一般只能做成深色，很难做浅色，PBT可以做浅色。‹为了防止塑料的膨胀收缩速度高于金属﹐会添加部份的纤维如玻璃纤维﹑碳纤维等﹐添加比例一般20-50%，使塑料材料的热膨胀收缩与金属相近。‹劲胜精密与深圳华力兴联合研究得出PPS或者PBT的碳纤维复合材料与E处理的铝合金结合强度低于玻璃纤维复合材料。1.7NMT技术对塑胶材料的选择性性能PPSPBT结合力比PBT优秀10%-20%价格大约200元/kg大约80元/kg左右PBT和PPS纳米注塑的综合性能对比价格大约200元/kg大约80元/kg左右刚性比较优秀，因为PPS跟金属热膨胀系数接近若要达到同等的刚性，需要加比较多的玻纤韧性比PBT好很多颜色深色，阳极氧化后颜色容易变黄浅色，阳极氧化后颜色稳定性更好成品天线信号测试优于PPS配色一般PBT可配色功能好16胶粒颜色玻纤退火温度PPSF458ABLACK35%170℃1HPPS5120WHITE20%150℃2H91.7NMT技术对塑胶材料的选择性（T处理）不同牌号PPS材料纳米注塑的结合力性能比较（T处理）(测试方法一)序号拉拔力（N）和结合强度（MPa）PPS（进口1）PPS（进口2）华力兴PPS1952102498928381037104538551050101249521034105659129739966968901987795896610421789031094106699031081963109991088969平均值92410251013结合强度（MPa）18.4820.5020.261.7NMT技术对塑胶材料的选择性（E处理）不同牌号PPS材料纳米注塑的结合力性能比较（E处理）(测试方法二)序号拉拔力（N）和结合强度（MPa）PPS（进口1）PPS（进口2）华力兴PPS1202219882108219862122209632011204820194210919661965519941869197161982194319487193419111991188192518791982920882100210510204120112129拉拔力平均值（N）200919842031结合强度（MPa）40.239.240.6101.7NMT技术对塑胶材料的选择性（华力兴报告）不同牌号PPS/PBT材料纳米注塑的结合力性能比较（E处理）(测试方法一)检测项目日本某品牌(PPS）华力兴(PPS)NMT935日本某品牌（PBT）华力兴(PBT)NMT835拉伸强度（MPa)1091088892断裂伸长率(%)6689弯曲强度（MPa)160155141140弯曲模量（MPa)759879696735713619冲击强度（KJ/m)14.1915.5317.0315.9结合强度（MPa)22.524.118.821.0熔融指数(g/10min)21.4381.633-5二、纳米成型技术的创新20112.1.1NMT技术的发明创新-T处理技术日本大成公司发明T处理技术（2002-2011申请中国专利，技术不断创新）序号专利名称申请号申请日申请人状态授权公告日1铝合金与树脂的复合体及其制造方法CN02805359.12002-07-17大成普拉斯株式会社有权2006-02-012铝合金与树脂的复合体及其制造方法CN200380102886.02003-11-07大成普拉斯株式会社有权2010-12-293铝合金与树脂组合物的复合体及其制造方法CN200380104500.X2003-11-07大成普拉斯株式会社有权2010-06-094金属与树脂的复合体及其制造方法CN200680054706.X2006-05-25大成普拉斯株式会社有权2012-07-045金属和树脂的复合体及其制造方法CN200680043789.22006-10-04大成普拉斯株式会社有权2010-12-086铝合金与树脂的复合体及其制造方法CN200680046075.72006-12-07大成普拉斯株式会社有权2012-05-307金属与树脂的复合体及其制造方法CN200780038516.32007-10-16大成普拉斯株式会社有权2012-11-148高耐蚀性复合体的制造方法CN200780045111.22007-12-05大成普拉斯株式会社有权2013-11-069金属和树脂的复合体及该复合体的制造方法CN200780047587.X2007-12-21大成普拉斯株式会社有权2013-05-0110金属和树脂的复合体CN201210277461.