一種高分子複合材料表面前處理方法與流程

2023-05-26 10:15:36

本發明屬於高分子複合材料表面處理的方法類，涉及一種高分子複合材料表面前處理方法。

背景技術：

隨著科技的迅猛發展，高分子複合材料所表現出的優異性能使其應用愈加廣泛。由於在不同的應用領域中，對高分子複合材料進行電鍍表面處理可拓展其應用範圍。但是，在現今廣泛應用的高分子複合材料中，可進行電鍍表面處理的材料種類極少，其進行電鍍處理還未有成熟的技術。而且採用電鍍的方法處理，基本是採用含六價鉻鹽的酸溶液進行處理，但六價鉻對環境及人體危害極大，且六價鉻的廢水處理工藝複雜，且有大量的廢渣擦產生，綜合效益差。

常規的表面處理方法可採用塗裝的方法，但是塗裝獲得的塗層為有機塗層，其性能較電鍍獲得的金屬層有較大的差別。

中國專利CN103866299A公開了一種環氧樹脂基複合材料表面化學鍍的前處理工藝。前處理工藝中，先對環氧樹脂基複合材料表面進行預金屬化處理；再將環氧樹脂基複合材料構件表面用砂紙進行打磨，置於除油液中除油；用去離子水清洗數次，置於粗化液中進行粗化處理，並用去離子水清洗後置於活化液中進行活化處理；該法需要在需要金屬化的表面鋪敷一層厚度為0.05-0.1mm，金屬粉含量為30%-50%的環氧樹脂膠膜；材料除油後需進行粗化處理；此方法材料成型工藝複雜，且需要進行粗化處理。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種高分子複合材料表面前處理方法。該方法過程不需要經過粗化處理，且得到的化學鎳鍍層與基體結合力良好，整個工藝簡單，廢水處理簡單，廢水排放少，綜合效益好。

為實現本發明的目的，採用如下技術方案：

一種高分子複合材料表面前處理方法，其先對高分子複合材料構件表面進行拋光處理，再將其除蠟、除油，然後進行活化處理，再進行敏化處理，解膠處理，最後進行化學鍍處理。

具體步驟如下：

1）拋光處理：採用拋光膏與拋光機對高分子複合材料構件表面進行拋光；

2）除蠟：將構件置於除蠟液中，處理10min-30min，保持除蠟液的溫度為30-60℃；

3）除油：去離子水清洗後將構件置於常規除油液中，處理10min-30min，保持除油液的溫度為30-60℃；

4）活化：去離子水清洗後將構件置於活化液中，活化液的溫度20-30℃，活化時間10-20min；

5）敏化：將構件用去離子水清洗，置于敏化液中進行敏化處理，敏化液溫度20-25℃，時間3-5min；

6）解膠：將構件用去離子水清洗，置於解膠液中進行解膠處理，解膠溫度30-55℃，時間3-5min；

7）化學鍍處理：鍍鎳溶液溫度控制在30-50℃，pH值8.5-9.5，處理時間7-20min。

所述的高分子複合材料含有金屬化合物，其質量分數為30%-70%，金屬化合物的粒徑不大於5微米。

所述的高分子複合材料中金屬化合物為氧化鋅、碳酸鈣、氧化鐵或鐵氧體中的一種或幾種混合物。

所述的活化液為體積分數15%-30%的鹽酸溶液。

本發明與現有技術比較具有以下優點：

（1）本發明前處理方法不包含粗化工藝，廢水處理簡單，對環境友好；

（2）本發明中高分子複合材料構件對高分子材料無選擇性，可處理多種高分子複合材料；

（3）對於含有金屬化合物的高分子複合材料構件利用本發明工藝處理後，可以直接進行化學電鍍，得到的金屬鍍層均勻性好，與基體之間的結合力良好。

具體實施方式

為進一步公開而不是限制本發明，以下結合實例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1

將含質量分數40%碳酸鈣的以尼龍6為樹脂主體的高分子複合材料注塑成75mm×75mm×1.5mm的平面板試件，其中碳酸鈣粒徑為5微米；試件採用白拋光膏進行拋光，將拋光後的試件置於20ml/L的三孚SF-6205除蠟水中進行除蠟，處理溫度55℃，液流攪拌，時間10min；去離子水清洗5次後，將試件在含三孚SF-6301A 40 g/L的除油液中，溫度50℃，液流攪拌，時間為10min；將除油後的試件用去離子水清洗5次後，置於體積分數15%的鹽酸溶液中，活化處理溫度25℃，壓縮空氣攪拌，時間20min；去離子水清洗5次後，置于敏化液中，敏化液含樂思UDIQUE 878 18ml/L，鹽酸230ml/L，氯化鈉60g/L，溫度22℃，陰極移動攪拌，處理時間4min；去離子水清洗5次後，將構件置於解膠液中，解膠液含硫酸50g/L，溫度52℃, 壓縮空氣攪拌，處理時間3min；去離子水清洗5次後，將試件置於化學鎳鍍液中進行處理，化學鎳鍍液含樂思UDIQUE891 40ml/L， UDIQUE892 35ml/L，UDIQUE893 65ml/L，鍍液以氨水調節pH至8.7，攪拌方式為陰極移動加液流攪拌，處理溫度45℃，處理時間20min；去離子水清洗，烘乾。按照ASTM D 3359-09進行「X」割測試，鍍層未出現翹皮、脫落，結合力良好。

實施例2

將含質量分數50%鐵氧體的以PE為樹脂主體的高分子複合材料注塑成75mm×75mm×1.5mm的平面板試件，其中鐵氧體粒徑為2微米；試件採用白拋光膏進行拋光，將拋光後的試件置於20ml/L的三孚SF-6205除蠟水中進行除蠟，處理溫度35℃，液流攪拌，時間30min；去離子水清洗5次後，將試件在含三孚SF-6301A 40 g/L的除油液中，溫度55℃，液流攪拌，時間為10min；將除油後的試件用去離子水清洗5次後，置於體積分數25%的鹽酸溶液中，活化處理溫度22℃，壓縮空氣攪拌，時間12min；去離子水清洗5次後，置于敏化液中，敏化液含樂思UDIQUE 878 18ml/L，鹽酸230ml/L，氯化鈉60g/L，溫度24℃，陰極移動攪拌，處理時間5min；去離子水清洗5次後，將構件置於解膠液中，解膠液含硫酸50g/L，溫度35℃, 壓縮空氣攪拌，處理時間5min；去離子水清洗5次後，將試件置於化學鎳鍍液中進行處理，化學鎳鍍液含樂思UDIQUE891 40ml/L， UDIQUE892 35ml/L，UDIQUE893 65ml/L，鍍液以氨水調節pH至9.5，攪拌方式為陰極移動加液流攪拌，處理溫度30℃，處理時間10min；去離子水清洗，烘乾。電鍍鎳0.5-1微米加厚導電層，電鍍酸性鍍銅12-15微米，電鍍雙層鎳鍍層厚度10-15微米，電鍍鉻層0.1-0.25微米。將電鍍後的試件按照ASTM B604-91（2003）標準進行SC2冷熱循環測試，試件無氣泡、鍍層離層現象。

實施例3

將含質量分數40%氧化鋅和20%氧化鐵的以PE為樹脂主體的高分子複合材料注塑成75mm×75mm×1.5mm的平面板試件，其中氧化鋅粒徑為2微米，鐵氧體粒徑為5微米；試件採用白拋光膏進行拋光，將拋光後的試件置於20ml/L的三孚SF-6205除蠟水中進行除蠟，處理溫度50℃，液流攪拌，時間20min；去離子水清洗5次後，將試件在含三孚SF-6301A 40 g/L的除油液中，溫度50℃，液流攪拌，時間為20min；將除油後的試件用去離子水清洗5次後，置於體積分數30%的鹽酸溶液中，活化處理溫度25℃，壓縮空氣攪拌，時間10min；去離子水清洗5次後，置于敏化液中，敏化液含樂思UDIQUE 878 18ml/L，鹽酸230ml/L，氯化鈉60g/L，溫度25℃，陰極移動攪拌，處理時間4min；去離子水清洗5次後，將構件置於解膠液中，解膠液含硫酸50g/L，溫度52℃, 壓縮空氣攪拌，處理時間3min；去離子水清洗5次後，將試件置於化學鎳鍍液中進行處理，化學鎳鍍液含樂思UDIQUE891 40ml/L，UDIQUE892 35ml/L，UDIQUE893 65ml/L，鍍液以氨水調節pH至9.0，攪拌方式為陰極移動加液流攪拌，處理溫度40℃，處理時間12min；去離子水清洗，烘乾。按照ASTM D 3359-09進行「X」割測試，鍍層未出現翹皮、脫落，結合力良好。

傳統的電鍍粗化廢液處理方法是採用化學還原法是在酸性（pH值2.5~3.0）條件下，將廢水中的六價鉻還原成低毒的三價鉻，再調整pH值至7~9，使其以氫氧化鉻形態沉澱去除。而本申請採用的活化工藝為10%-20%體積分數的鹽酸，其廢水處理主要採用酸鹼中和方法，處理工藝較傳統粗化處理方法簡單，綜合效益好。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。