NMT製程

NMT製程(上)

NMT是金屬與塑膠以奈米技術結合的工法,先將金屬表面經過T處理化後,塑膠直接射出成型在金屬表面,讓金屬與塑膠可以一體成型,不但能夠兼顧金屬外觀質感,也可以簡化產品機構件設計,讓產品更輕、薄、短、小。

1. NMT製程工藝

NMT(Nano Molding Technology)製程工藝是一種基於金屬表面奈(納)米化構型的Insert molding工藝。其核心工藝是在金屬表面奈(納)米化學構型工藝NCS(Nano-crystallization chemical structure),通過在金屬表面形成微奈(納)米級微孔,然後通過塑膠和處理好的金屬件的嵌入達到超強的結合力。

2. 奈米單位

奈米(nm),又稱毫微米,是長度的度量單位,國際單位制符號為nm。1奈米=10^-9米,長度單位如同厘米 (釐米/公分)、公尺一樣,是長度的度量單位。相當於4倍原子大小,比單個細菌的長度還要小的多。國際通用名稱為nanometer,簡寫nm。

● 1mm(毫米/公釐)=1000um(微米)
● 1um=1000nm(奈米)

3. NMT產品的應用

(3-1) NMT產品的潛在用途

超越了鎂合金和鋁合金壓鑄產品,具有非常強的粘結力。

(3-2) NMT產品應用領域

NMT產品可以拓展到一個廣闊的領域,如手機、數位相機、筆記電腦以及移動通信電子產品等(圖1)。

(3-3) 嵌件射出代替壓鑄,其優點如下(圖2)

  • (a) 射出凸台和肋板代替鋁合金壓鑄產品。
  • (b) 廣泛的裝飾變化。
  • (c) 提高壓鑄產品的強度。
  • (d) 更薄,更輕,成本更低(要看產品外觀要求,成本其實不會更低,甚至是所有一般表面工藝裡面最貴)

(3-4) 嵌件後可進行表面處理(圖3)

  • (a) 鋁合金陽極氧化。
  • (b) 拉絲+噴塗。
  • (c) 高溫烤漆。
  • (d) 電鍍。
  • (e) 濺鍍。
  • (f) 拋光。

4. NMT處理工藝流程圖

(4-1) 金屬基材先經過成型加工

  • (a) 獲得正確幾何形狀。
  • (b) 避免金屬基材多重加工造成納米孔洞封孔。

(4-2) 成型後的金屬基材進行鹼處理

  • (a) 鹼處理其實就是鹼洗,利用鹼劑除汙,尤其是那些作為保護金屬基材的防銹油。
  • (b) 還有來自模具的脫模劑與保護油。

(4-3) 鹼洗後經過中性水浸泡與清洗

輕金屬中以鋁、鎂、鋅合金都怕強鹼,所以除油污後要盡速清洗。

(4-4) 清洗乾淨後的金屬基材進行酸處理

  • (a) 任何一種金屬都有適當的酸液可侵蝕。
  • (b) 控制酸液對金屬基材表面進行”鑿洞”或是“挖掘“。

(4-5) T處理劑浸泡已經酸蝕完成之金屬基材

  • (a) T處理指的是一種配方,大成化學透露是一種化學藥劑。
  • (b) 成份含有胺。

(4-6) 待乾燥後射出成型

其流程參考(圖4)。

5. NMT酸處理造成的孔洞

(5-1) 輕金屬對酸的反應

由於輕金屬大多沒有硬的析出物與晶粒,酸液很容易侵蝕出奈米孔洞,這些孔洞非常的細小,(圖5-a)可以看到許多20~40nm的孔洞長在約100~150nm的大洞內壁。

(5-2) 析出相金屬對酸的反應

由於析出相金屬有不同的析出晶粒,對於酸蝕的抵抗就有不同的能力,有趣的是對酸蝕抵抗力高的,會像大石頭般的由基底材料長出,除了可以看到許多20~40nm的孔洞外(圖6-a),有一些大的晶粒突出(約50~80nm的大小)。

6. NMT金屬基材孔洞之顯微照片

NMT金屬基材孔洞之顯微照片(圖7) (圖8)

7. 酯與胺的反應

  • (a) 酯或脂(Ester):普遍存在工程塑料中。
  • (b) 胺(Amine):許多的特用化學藥劑。
  • (c) 兩種物質生成的反應就是塑膠材料製造的聚合反應(Polymerization) 。
  • (d) 一種除了發熱還導致聚合反應物進行交換位置的化學反應導致兩種物質很均勻的混合而在一起。

8. NMT脂與胺的反應造成錨栓效應

  • (a) 即使有能力製作出表面具有奈米孔洞的金屬基材,塑膠卻無法射進去如此小的奈米孔洞(無法排氣且可能產生包風),根本就沒有結合能力,塑膠結構立即脫落(圖9)。
  • (b) 有T處理劑的酸蝕後之金屬基材,塑膠射入產生脂與胺的反應,兩者進行交換並融合,奈米孔洞中很快就被兩種反應物“占滿“,塑膠結構立即產生錨栓效應緊固在金屬上(圖10)。

9. 錨栓效應(Anchor bolt effect)

  • (a) 一種可塑性材料(塑料),透過高壓或化學反應進入另一底材(金屬)構成的孔洞,產生如船錨拋入水中栓住底材的效果,稱之為描栓效應(圖11)。
  • (b) NMT工程塑料與T處理劑的反應,工程塑料與T處理劑只是位置交換(圖12),因此沒有塑膠射入排氣不良的問題。

☆ 其他參考資料及文章

★ 【PPS塑料成型疑難問與答】
https://kenddg.tw/pps-plastic/

★ 【PA塑料成型疑難問與答】
https://kenddg.tw/pa-plastic/

★ 【PBT塑料成型疑難問與答】
https://kenddg.tw/pbt-plastic/

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