[发明专利]涂覆氟树脂的铝质材料

说明书

本发明是关于具有氟树脂涂层的铝质材料。

氟树脂，例如聚四氟乙烯（以下简称为PTFE）是具有优良的抗粘附性，耐热，耐化学性和电绝缘性的塑料。利用这些优点，可把具有PTFE涂层的成形金属制品广泛应用于家庭厨具和工业零件，例如复印机的定位辊。

然而，以PTFE和四氟乙烯/六氟丙烯共聚物为代表的氟树脂，其缺点是对金属的粘附性很差，需用特殊的方法才能使氟树脂和金属粘接。氟树脂和金属底材粘接，常规所用的方法大体上可分为两类，即根据粘接机理分为化学法和机械法。前者的典型实例是涂底剂法，而后者的典型实例是腐蚀法。

涂底剂法中，最重要的是，采用适当方法例如喷砂，把金属表面弄粗糙，然后涂上底层涂料（即粘附层），再涂上氟树脂层。换句话说，金属藉助居于中间的底层涂料而与树脂粘接。

腐蚀法中，用电化学法或化学法腐蚀金属材料，如铝的表面，使表面呈微细凹凸不平，然后涂上氟树脂。腐蚀法中，铝依靠腐蚀所提供的增粘效应而与树脂粘接。

这两种方法中，腐蚀法较为优越，因为金属与氟树脂粘接得牢固，如果氟树脂涂在金属平板上，则可做成任意形状。

然而，氟树脂粘接到铝的常规方法，存在经济上的缺点，表现在除了需要涂覆步骤和树脂烧结步骤外，还需要额外增加的步骤，即涂底法中的涂底剂涂覆步骤和腐蚀法中的铝表面弄粗步骤。常规粘接技术的另一个问题是，由于需采用腐蚀法，喷砂法或其他适宜方法使表面粗糙，所以要提供一种能够适合于氟树脂粘附于薄铝板上的设备，是很困难的。

为了解决上述问题，本发明人为提出一种不依赖常规方法的氟树脂粘接到铝的方法曾经进行多次研究和一系列试验。

结果，本发明人完成了本发明。本发明提供的涂覆氟树脂的铝质材料的制备方法包括，在具有镁含量为0.01至10.0%（重量）的铝质材料上涂覆氟树脂的步骤和在温度高于该氟树脂的分解点时烧结该涂覆树脂的步骤。

图1为1-4号试样的制成品涂覆面的表面粗糙度轮廓图。

图2和图3分别为4-1号和4-2号试样的制成品涂覆面上的表面粗糙度轮廓图。

本发明的成就是以本发明人发现这样的事实为基础的，即在铝表面不必涂上任何涂底剂或腐蚀而在高于普通烧结氟树脂所采用的温度下对氟树脂涂覆层进行烧结，所获得的在树脂层和铝之间的粘附力实际上令人满意。

用作本发明底材的铝材料，如果镁含量低于0.01%（重量），则所获得的氟树脂和铝之间的粘附不能令人满意，其生成物无法应用，由于会遇到诸如氟树脂层与底材分离的问题。如果铝质材料的镁含量大于10%（重量），铝的流动性就减小，使铸件出毛病，同时导致下一步加工出问题。而且过量的镁甚至可以与其他金属形成化合物，成为不适于机械加工的脆性制品。因此，为了得到令人满意的氟树脂和铝之间的粘附力，铝质材料的镁含量要介于0.01至10.0%（重量）的范围内，最好是介于0.1至10.0%（重量）的范围内。

一种氟树脂的分解点就是在热的作用下树脂开始解聚的温度。它通常以热重量分析法来测定。例如PTFE在大气中加热至高于约380℃就逐渐分解〔参见P.E.Thomas，“Soc.Plastics    Eng.J.”Vol.12，89（56）〕，通过热重量分析法监测其重量减少，可以测定其分解点或者PTFE开始分解的温度。重量的缩减率随着加热温度和时间的不同而不同。PFA（四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物）和FEP（四氟乙烯/六氟丙烯共聚物）的分解点是等于或低于PTFE的分解点。

本发明的重要方面是本发明人发现了这样的实事，即在使树脂引起轻微分解的温度和时间条件下，把氟树脂烧结，则该树脂可以令人满意地粘附于含有镁的铝上。引起氟树脂轻微分解的烧结条件是由烧结温度和时间来决定。通常作为涂覆材料的氟树脂的已知烧结温度是350°至380℃（不低于该树脂的熔点）和烧结时间是10-40分钟的范围内。为达到本发明的目的，有必要在高于上述温度下烧结氟树脂。例如，PTFE较好是在400℃或更高温度下，最好是在400℃至600℃的温度下烧结，烧结时间为10至200秒钟。在这个温度范围的下限，则烧结时间要延长，反过来也一样。在这个烧结条件下，只有部分受加热的树脂分解，实际上仍保持其抗拉强度和延伸度。

上面提过的氟树脂中，最好使用PTFE，因为它显示出具有优良的耐热性和抗粘附性。

当本发明应用于对一般难于用常规设备进行腐蚀或喷砂处理的薄铝片涂覆氟树脂时，优点就更加显著。本发明为一般薄到200微米或以下的铝箔涂覆氟树脂提供了有效方法。