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張?zhí)觳?，涂興文，王信，吳鍵，陳亮

(1.中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所，重慶400039；2.空軍駐西南地區(qū)軍事代表室，重慶400021；3.中國(guó)人民解放軍駐256廠(chǎng)軍代室，重慶400050)

摘要：采用特殊的表面活化處理方法對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料進(jìn)行處理，然后采用電鍍工藝在復(fù)合材料表面沉積銅-鎳復(fù)合鍍層，并對(duì)復(fù)合材料金屬鍍層附著力、環(huán)境適應(yīng)性能和電磁屏蔽性能進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明，金屬層與復(fù)合材料基材結(jié)合良好；經(jīng)過(guò)溫度沖擊試驗(yàn)，金屬鍍層無(wú)起泡、開(kāi)裂、脫落等缺陷；通過(guò)雷達(dá)波反射特性測(cè)試，表面金屬化處理的復(fù)合材料與金屬具有相同的雷達(dá)波反射特性，可用于防靜電性、電磁屏蔽性要求較高的包裝材料。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；金屬化；防靜電；電磁屏蔽

中圖分類(lèi)號(hào)：TB485.9；TB487文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-3563(2009)09-0064-03

電子戰(zhàn)已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中一個(gè)重要的組成分，世界各國(guó)竟相開(kāi)發(fā)出各種電子對(duì)抗技術(shù)，使得電子戰(zhàn)已突破了通訊、雷達(dá)等以自衛(wèi)為目的的干擾范疇，向著指揮、指控、光電及計(jì)算機(jī)等諸多體系間的對(duì)抗發(fā)展?，F(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境日益惡劣，特別是當(dāng)電磁波穿透武器系統(tǒng)的敏感器件時(shí)，極易使指揮控制系統(tǒng)失效或指令錯(cuò)誤，或使火工品、彈藥、電爆裝置、電子引信等在電磁能量的作用下發(fā)生燃燒爆炸，嚴(yán)重影響武器裝備的安全和使用性能。

環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐老化、高性?xún)r(jià)比、成型工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在巡航導(dǎo)彈、火箭炮等武器裝備上大量應(yīng)用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料由于介電常數(shù)低，屬于絕緣材料，透波率較高，已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中武器裝備對(duì)電磁屏蔽性能的要求。因此，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料進(jìn)行表面金屬化處理，使其具有金屬般的導(dǎo)電性和微波不透過(guò)性，是材料應(yīng)用過(guò)程中的研究重點(diǎn)。

電鍍是實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料表面金屬化的一種有效技術(shù)，在金屬和非金屬表面處理中有廣泛的應(yīng)用。但環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料由于環(huán)氧樹(shù)脂的耐酸腐蝕性能優(yōu)異，采用普通的電鍍工藝很難實(shí)現(xiàn)其表面金屬化。通常采用表面噴涂導(dǎo)電涂料、成型時(shí)貼金屬膜共同固化或直接噴涂金屬的方法，但存在電磁屏蔽性能不理想、工藝復(fù)雜不易控制或成本太高等缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)到環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料電鍍的相關(guān)報(bào)道。本文采用一種特殊的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料表面活化處理技術(shù)，在不影響材料成型工藝、成分和性能的前提下，采用現(xiàn)有成熟的塑料件電鍍工藝，實(shí)現(xiàn)大型環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)件表面的金屬化，目前已取得工程化應(yīng)用。

1試驗(yàn)

1.1電鍍工藝

環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料電鍍工藝流程見(jiàn)圖1。

環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料表面金屬化處理研究

環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料電鍍中的關(guān)鍵工藝包括復(fù)合材料表面的特殊活化處理、粗化和敏化。復(fù)合材料活化主要利用自制試劑對(duì)材料表面進(jìn)行處理，降低材料表面的耐酸腐蝕性，使其電鍍工藝的粗化效果達(dá)到與塑料件相同。粗化工藝是提高鍍層與基材附著力的關(guān)鍵，采用的粗化溶液為CrO3-H2SO4型，粗化溫度控制在60~80℃，粗化時(shí)間為5~10min。敏化主要是在經(jīng)過(guò)粗化的復(fù)合材料表面吸附一層易于氧化的金屬離子，為下一步進(jìn)行化學(xué)鍍鎳提供結(jié)晶中心，敏化時(shí)間為15~20min。電鍍工藝的各階段主要材料和配比見(jiàn)表1。

環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料表面金屬化處理研究

1.2性能測(cè)試

1.2.1鍍層與基材附著力測(cè)試

取完成電鍍后的復(fù)合材料試板，按GB/T5270-2005的規(guī)定，采用手工在試板鍍層上用切割刀具切割間隔2mm的6條平行線(xiàn)，切割時(shí)應(yīng)劃透鍍層到復(fù)合材料基材，然后觀察試驗(yàn)面上各平行線(xiàn)間的任一鍍層是否從復(fù)合材料基材上剝落。

1.2.2溫度沖擊試驗(yàn)

取完成電鍍后的復(fù)雜曲面復(fù)合材料構(gòu)件，按GJB150.5的要求進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)。

試驗(yàn)條件：高溫70℃1h，低溫-55℃1h為1個(gè)循環(huán)，轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于5min，3個(gè)循環(huán)試驗(yàn)后觀察鍍層有無(wú)起泡、開(kāi)裂、脫落現(xiàn)象。

1.2.3鹽霧試驗(yàn)

取完成電鍍后的復(fù)合材料試板，按GB/T1771-1991進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。

試驗(yàn)條件：在溫度35℃，連續(xù)噴5%的氯化鈉鹽霧，試驗(yàn)240h后，觀察鍍層有無(wú)起泡、開(kāi)裂、脫落現(xiàn)象。

1.2.4電磁屏蔽性能試驗(yàn)

取相同規(guī)格尺寸的未金屬化處理的復(fù)合材料試板(構(gòu)件)、完成電鍍后的復(fù)合材料試板(構(gòu)件)、金屬試板(構(gòu)件)，按GJB5022室內(nèi)場(chǎng)雷達(dá)目標(biāo)散射特性測(cè)試方法測(cè)試材料對(duì)微波的反射特性。

2結(jié)果與分析

2.1鍍層與基材附著力測(cè)試結(jié)果

試驗(yàn)后鍍層與基材之間無(wú)剝離和剝落，表明鍍層與基材之間的附著力優(yōu)異，能滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。

2.2溫度沖擊試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)合材料構(gòu)件按GJB150.5的要求進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)后，經(jīng)目視檢測(cè)，鍍層無(wú)起泡、開(kāi)裂、脫落等現(xiàn)象，表明表面金屬化后的復(fù)合材料可在溫度變化劇烈的環(huán)境下應(yīng)用，具有較好的環(huán)境適應(yīng)性能。

2.3鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

表面金屬化復(fù)合材料經(jīng)240h鹽霧試驗(yàn)后，經(jīng)目視檢測(cè)，鍍層無(wú)起泡、開(kāi)裂、脫落等現(xiàn)象，表明材料滿(mǎn)足鹽霧試驗(yàn)的要求，基本能滿(mǎn)足海洋氣候條件下的應(yīng)用要求。

2.4電磁屏蔽性能試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)金屬板和表面金屬化復(fù)合材料在(8~12)GHz的微波反射特性測(cè)試曲線(xiàn)見(jiàn)圖2，3。金屬試板是良導(dǎo)體，介電常數(shù)較高，對(duì)微波全反射，屬于不透波材料，電磁屏蔽性能優(yōu)異。從圖3可以看出，表面金屬化復(fù)合材料的微波反射特性曲線(xiàn)與金屬試板相比基本一樣，表明樹(shù)脂基復(fù)合材料經(jīng)金屬化處理后，變成了不透波材料，對(duì)微波全反射，是一種優(yōu)良的電磁波屏蔽材料，可用于武器裝備的電磁屏蔽，同時(shí)也可以用于防靜電性能要求較高的構(gòu)件的制備。

環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料表面金屬化處理研究

3結(jié)論

1)采用特殊活化處理技術(shù)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料進(jìn)行表面處理，在不影響材料成型工藝、成分和性能的前提下，采用現(xiàn)有成熟的塑料件電鍍工藝，可實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的表面金屬化，且金屬鍍層與復(fù)合材料基材結(jié)合良好，可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。

2)表面金屬化的復(fù)合材料經(jīng)過(guò)溫度沖擊、鹽霧試驗(yàn)后，金屬鍍層無(wú)起泡、開(kāi)裂、脫落等現(xiàn)象，表明該材料滿(mǎn)足國(guó)軍標(biāo)相應(yīng)環(huán)境適應(yīng)性的要求，可在多種環(huán)境條件下應(yīng)用。

3)通過(guò)與金屬試板的微波反射特性對(duì)比分析，表面金屬化復(fù)合材料與金屬具有相同的雷達(dá)波反射特性，是一種優(yōu)良電磁波屏蔽材料，可用于防靜電性和電磁屏蔽性要求較高的構(gòu)件的制備。