[發明專利]環氧樹脂基復合材料表面化學鍍的前處理工藝

有效

• 申請號: 201410109485.8
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103866299A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 楊睿;郭華鋒;孫士勇;牛斌;許小山
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C23C18/20
• 分類號: C23C18/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于非金屬材料表面金屬化的方法類,涉及一種環氧樹脂基復合材料表面化學鍍的前處理工藝。

背景技術

近年來,具有金屬鍍層的環氧樹脂基復合材料結構得到了廣泛應用，一方面是環氧樹脂基復合材料結構表面金屬化后，可提高結構的防老化性、抗化學溶劑性、耐磨性而且又可減輕產品的質量，節省金屬。另一方面環氧樹脂基復合材料具有質輕、比強度高，成型工藝簡單等特點，在巡航導彈、火箭炮等武器裝備上大量應用。傳統的環氧樹脂基復合材料由于介電常數低,屬于絕緣材料,透波率較高,已不能滿足現代戰爭中武器裝備對電磁屏蔽性能的要求，而金屬化的環氧樹脂基復合材料對微波全反射,是一種優良的電磁波屏蔽材料,可用于武器裝備的電磁屏蔽。

由于環氧樹脂基復合材料本身不導電，因此不能直接進行電鍍，必須先對其表面進行導電化處理。目前研究樹脂復合材料表面化學鍍的主要工藝流程為：除油—粗化—敏化—活化—解膠—化學鍍。該工藝具有工藝繁瑣、成本比較高、結合力不良等缺點，對于鍍層與基體結合力要求較高，具有特殊電磁性能的結構，難以達到理想的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，發明一種環氧樹脂基復合材料表面化學鍍的前處理工藝。用該工藝處理后，可以直接進行化學鍍，能夠在工藝簡化、節約成本的情況下，得到結合力優良的鍍層。采用此工藝處理后，可以不需要敏化、鈀活化、解膠處理，節約貴重金屬，對環境友好，工藝簡化。

本發明采用的技術方案是一種環氧樹脂基復合材料表面化學鍍的前處理工藝，其特征是，前處理工藝先對環氧樹脂基復合材料表面進行預金屬化處理；再將環氧樹脂基復合材料構件表面用砂紙進行打磨，置于除油液中除油；用去離子水清洗數次，置于粗化液中進行粗化處理，并用去離子水清洗后置于活化液中進行活化處理；具體的前處理工藝過程如下：

1、預金屬化處理：在成型工藝過程中，在需要金屬化的結構表面鋪敷一層厚度0.01-0.1mm、金屬粉含量為30%-50%的環氧樹脂膠膜，并使膠膜與結構共固化。

2、除油工藝過程為：將構件用360-2000目砂紙交替打磨1min中后，置于常規除油液中，然后再將他們置于超聲波清洗機中處理10min-30min，保持除油液的溫度為40-60℃。

3、粗化工藝過程為：將構件置于粗化液中，粗化液的溫度25-60℃，時間1-8min。

4、活化工藝過程為：將構件置于體積分數5-25%的鹽酸中，活化液的溫度20-30℃，活化時間1-3min，前處理工藝過程結束。

所述的一種環氧樹脂基復合材料表面化學鍍的前處理工藝，其特征是前處理工藝中的預金屬化處理過程中，膠膜中的金屬粉是鎳粉或銅粉中的一種或兩種混合，金屬粉的粒徑為300—5000目。

本發明的有益效果是利用該工藝處理后，可以直接進行化學鍍，得到的金屬鍍層均勻性好，與基體之間的結合力良好，鍍層直接就可以沿著金屬顆粒生長，不需要催化劑，從而避免了鈀催化對鍍層結合力的影響。可以作為對結合力要求較高的環氧樹脂基復合材料化學鍍的前處理工藝。

具體實施方式

下面依據技術方案詳細說明本發明的具體實施，選擇一種環氧樹脂基復合材料表面化學鍍的前處理工藝，具體處理工藝過程如下：

實例一按照手糊成型的工藝流程，在碳纖維環氧樹脂基復合材料結構表面鋪敷一層厚為0.1mm的環氧樹脂膠膜，其中鎳粉大小為5000目，含量為50%，使膠膜與碳纖維環氧樹脂基復合材料板固化。將完全固化好的復合材料板，裁剪為長度為20mm、寬度為10mm的小板，然后用2000目的砂紙交替打磨一分鐘。將其放在氫氧化鈉40g/L，磷酸鈉30g/L,碳酸鈉25g/L，硅酸鈉4g/L的化學除油液中，時間為30分鐘，溫度60℃。將除油后的試件在去離子水中清洗數次，放置在硫酸180ml/L，三氧化鉻100g/L的粗化液中，溫度為60℃，時間為1min。將粗化后的試件在去離子水中清洗數次，放置到鹽酸15%的活化液中，時間1min，去離子水清洗數次后，放置到硫酸鎳20g/L，亞磷酸鈉30g/L，氯化銨30g/L，檸檬酸鈉10g/L化學鍍液中，采用磁力攪拌器攪拌，轉速為380轉/min，施鍍30min，電鍍鎳加厚。去離子水清洗后，吹干，按GJB150要求進行高、低溫存儲及溫度沖擊實驗，鍍層沒有出現鼓泡、翹皮、脫落。

實例二按照手糊成型的工藝流程，在玻璃纖維環氧樹脂基復合材料板表面鋪敷一層厚為0.1mm的環氧樹脂膠膜；其中，加入兩種鎳粉，一種鎳粉的大小為5000目，含量為25%，另一種鎳粉為2000目，含量為25%，使膠膜與玻璃纖維環氧樹脂基復合材料板固化。將完全固化好的復合材料板，裁剪為長度為20mm、寬度為10mm的小板，然后用360目的砂紙交替打磨一分鐘。。將其放在氫氧化鈉40g/L，磷酸鈉30g/L,碳酸鈉25g/L，硅酸鈉4g/L的化學除油液中，時間為30分鐘，溫度40℃。將除油后的試件在去離子水中清洗數次，放置在硫酸180ml/L，三氧化鉻100g/L粗化液中，溫度為25℃，時間為8min。將粗化后的試件在去離子水中清洗數次，放置到體積分數5%的鹽酸中，時間3min，去離子水清洗數次后，放置到硫酸鎳20g/L，亞磷酸鈉30g/L，氯化銨30g/L，檸檬酸鈉10g/L化學鍍液中，采用磁力攪拌器攪拌，轉速為380轉/min，施鍍30min，電鍍鎳加厚。按GB/T5270-2005的規定,采在試板鍍層上用切割刀具切割間隔2mm的5條平行線,切割時劃透鍍層到復合材料基材,發現試驗面上各平行線間的任一鍍層均沒有出現剝落、起皮的現象。