环氧树脂基复合材料表面金属化处理研究

  

电子战已成为现代战争中一个重要的组成分,世界各国竟相开发出各种电子对抗技术,使得电子战已突破了通讯、雷达等以自卫为目的的干扰范畴,向着指挥、指控、光电及计算机等诸多体系间的对抗发展。现代战场的电磁环境日益恶劣,特别是当电磁波穿透武器系统的敏感器件时,极易使指挥控制系统失效或指令错误,或使火工品、弹药、电爆装置、电子引信等在电磁能量的作用下发生燃烧爆炸,严重影响武器装备的安全和使用性能。

环氧树脂基复合材料具有质轻、比强度高、耐腐蚀、耐老化、高性价比、成型工艺简便等优点,在巡航导弹、火箭炮等武器装备上大量应用。传统的环氧树脂基复合材料由于介电常数低,属于绝缘材料,透波率较高,已不能满足现代战争中武器装备对电磁屏蔽性能的要求。因此,对环氧树脂基复合材料进行表面金属化处理,使其具有金属般的导电性和微波不透过性,是材料应用过程中的研究重点。

电镀是实现复合材料表面金属化的一种有效技术,在金属和非金属表面处理中有广泛的应用。但环氧树脂基复合材料由于环氧树脂的耐酸腐蚀性能优异,采用普通的电镀工艺很难实现其表面金属化。通常采用表面喷涂导电涂料、成型时贴金属膜共同固化或直接喷涂金属的方法,但存在电磁屏蔽性能不理想、工艺复杂不易控制或成本太高等缺点,目前国内尚未见到环氧树脂基复合材料电镀的相关报道。本文采用一种特殊的环氧树脂基复合材料表面活化处理技术,在不影响材料成型工艺、成分和性能的前提下,采用现有成熟的塑料件电镀工艺,实现大型环氧树脂基复合材料构件表面的金属化,目前已取得工程化应用。

试验

1.1电镀工艺

环氧树脂基复合材料电镀工艺流程见图1。


环氧树脂基复合材料表面金属化处理研究

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环氧树脂基复合材料电镀中的关键工艺包括复合材料表面的特殊活化处理、粗化和敏化。复合材料活化主要利用自制试剂对材料表面进行处理,降低材料表面的耐酸腐蚀性,使其电镀工艺的粗化效果达到与塑料件相同。粗化工艺是提高镀层与基材附着力的关键,采用的粗化溶液为CrO3-H2SO4型,粗化温度控制在60~80℃,粗化时间为5~10min。敏化主要是在经过粗化的复合材料表面吸附一层易于氧化的金属离子,为下一步进行化学镀镍提供结晶中心,敏化时间为15~20min。电镀工艺的各阶段主要材料和配比见表1。

环氧树脂基复合材料表面金属化处理研究


1.2性能测试

1.2.1镀层与基材附着力测试

取完成电镀后的复合材料试板,按GB/T5270-2005的规定,采用手工在试板镀层上用切割刀具切割间隔2mm的6条平行线,切割时应划透镀层到复合材料基材,然后观察试验面上各平行线间的任一镀层是否从复合材料基材上剥落。

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