[發明專利]一種碳纖維增強樹脂基復合材料表面化學鍍銅前處理所用涂料及工藝

有效

• 申請號: 201310238580.3
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103320011A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 李寧;王艷青;馮榮坤;黎德育
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C09D183/00
• 分類號: C09D183/00;C09D133/00;C09D175/04;C23C18/20
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技術領域

本發明涉及一種碳纖維增強樹脂基復合材料表面處理所用涂料及利用其進行表面處理的方法，尤其涉及一種碳纖維增強樹脂基復合材料表面化學鍍銅前處理所用涂料及利用其進行化學鍍銅前處理的工藝。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能好等優點，在航空、精密制造等高科技領域中得到廣泛應用。若在其表面上沉積一層金屬層，則大大擴展其使用范圍。碳纖維增強樹脂基復合材料金屬化處理，常采用的工藝過程為：除油→粗化→敏化→活化→化學鍍銅或化學鍍鎳→電鍍其他金屬。要獲得結合力優異的金屬層，關鍵在于粗化的效果。對于碳纖維增強樹脂基復合材料，比如碳纖維增強聚酰亞胺材料、碳纖維增強環氧樹脂材料等，由于材料表面各處的樹脂與纖維組分比不同，部分位置容易過粗化，部分位置粗化不夠，導致金屬鍍層與非金屬材料的結合力不良。

CN101082119A介紹了一種利用脈沖電弧離子鍍覆技術在碳纖維復合材料制備鋁膜的技術。此方法得到的鍍膜附著力高，厚度均勻，但設備復雜，且由于需要在真空設備中實施，工件尺寸受到限制。

也有人采用先在非金屬材料上涂導電涂層，再直接電鍍的方法實現金屬化。一方面，由于所涂導電涂層厚度太大，常在40~200μm范圍，對材料的機械、力學及熱學性能產生重要影響，不適合應用在對表面層厚度要求嚴格的場合；另一方面，在電鍍過程中，由于導電涂料電阻不可忽略，很容易出現與掛具導電接觸點距離越遠，鍍層厚度越薄的情形，不利于獲得厚度均勻的金屬鍍層。

在一些特殊領域，如航天、精密儀器等，需要在碳纖維增強樹脂基復合材料上電鍍厚金屬層(厚度>200μm)，如鎳層，并且要求鍍層與基體結合力強，能經受高強度的加工過程。這時，采用常規的粗化工藝和涂導電涂層直接電鍍工藝，難以得到理想結果。

現在非金屬材料化學鍍銅過程，一般是粗化→敏化→活化，敏化活化里面包含了鈀活化。此過程，工藝復雜，活化液壽命短，成本高，不易維護。

發明內容

本發明目的在于提供一種在碳纖維增強樹脂基復合材料上化學鍍銅的新方法，該方法對碳纖維增強樹脂基復合材料進行表面處理后，能得到結合力優異、內應力低的銅層，可作為非金屬材料上進一步電鍍厚金屬層的底層。

本發明的碳纖維增強樹脂基復合材料表面化學鍍銅前處理的新工藝，包括如下步驟：

1）碳纖維增強樹脂基復合材料表面在60~80℃的化學除油液中處理3~6min；

所述的碳纖維增強樹脂基復合材料，是指以有機聚合物為基體的碳纖維增強材料，比如碳纖維增強環氧樹脂復合材料、碳纖維增強聚酰亞胺樹脂復合材料。

所述的化學除油液組成為：氫氧化鈉40~60g/L、碳酸鈉25~35g/L、磷酸三鈉25~35g/L。

2）在碳纖維增強樹脂基復合材料表面上涂覆一層涂料層，涂層厚度為10~30μm，然后再干燥；

????所述的涂料由15~40wt%溶劑型樹脂、35~50wt%銅粉、0.1~1wt%消泡劑、0.5~1wt%潤濕分散劑和20~40wt%溶劑組成。其制備方法具體步驟如下：

a、將溶劑放入容器，之后加入潤濕分散劑，2/3分量的消泡劑，接著加入銅粉攪拌12h，使其分散均勻。

b、在攪拌下，將溶劑型樹脂加入上述容器中，然后加入剩余1/3分量的消泡劑，攪拌12h，混合均勻備用。

溶劑型樹脂在性能上應滿足在碳纖維增強樹脂基復合材料表面潤濕性強、表面張力低、流平性好的要求，可以選擇聚酯改性有機硅樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂等。如果碳纖維增強樹脂基復合材料耐熱性不好，則應選擇容易干燥的樹脂，如丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂。

銅粉粒徑在800~20000目之間。

消泡劑可以是有機硅型消泡劑、聚醚型消泡劑中的一種或幾種。

潤濕分散劑可以選擇常見的涂料潤濕分散劑，如聚丙烯酸酯型分散劑、有機硅型分散劑。

溶劑可以選擇醋酸丁酯、丁醇或醋酸戊酯中的一種或多種。

所述的干燥條件為：溫度110~160℃，時間20~40min。

3）對涂層進行粗化處理：

所述的粗化液組成為：98%硫酸180~240mL/L，鉻酸酐120~180g/L。

所述的處理條件為：溫度20~40℃，刻蝕時間10~20min。

4）對涂料層進行活化處理：

所述的活化液組成為體積分數5~15%的硝酸；