碳纤维增强环氧树脂复合材料的化学镀镍工艺研究

碳纤维增强环氧树脂复合材料的化学镀镍工艺研究

【摘要】：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)凭借其质量轻、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳性能优异等特点，在越来越多的领域取代了传统的金属材料。但树脂基复合材料存在耐磨性差、易变性、缺乏金属光泽等缺点，在一定程度上限制了其使用范围。由于化学镀具有耐腐蚀性好、耐磨性好、硬度高、镀层厚度均匀等优点，本实验采用化学镀镍表面处理方法对碳纤维增强树脂基复合材料表面进行金属化处理，以增强基体材料的表面硬度，提高其耐磨、耐腐蚀性能。本文对碳纤维增强环氧树脂复合材料化学镀镍前处理过程中的粗化、敏化、活化工序进行了探讨，并对镀层的外观及性能进行了检测，确定了粗化、敏化、活化工序的最佳时间和温度；通过单因素实验，确定了镀液的最佳pH值、温度以及镀液含量的大致范围； 然后采用正交试验法研究碳纤维增强环氧树脂复合材料化学镀Ni-P合金的最佳镀液配方组分，并对得到的最佳组分镀件进行XRD、SEM、EDS等测试分析，并进行耐蚀性试验；最后研究化学Ni-P/SiC复合镀层的工艺及性能，确定SiC颗粒的最佳添加量，对比分析最佳镀液配方下得到的Ni-P合金镀层和Ni-P/SiC复合镀层的耐蚀性。实验结果表明：化学镀镍液的最佳配方为：硫酸镍32g/L；次磷酸钠30g/L；乳酸21ml/L；乙酸钠16g/L。采用最佳镀液配方得到的镀层硬度为520HV，为非晶态结构，P元素含量为11.88%，为耐蚀性良好的高磷镀层。 当SiC颗粒添加量为8g/L时化学镀Ni-P/SiC复合镀层性能最佳，硬度为680HV，镀层为非晶态结构；Tafel极化曲线证明Ni-P合金镀层的耐蚀性优于Ni-P/SiC复合镀层。