CN117845283A - 复合材料反射面表面金属化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合材料反射面表面金属化方法，包括加工反射面成型模具，其制作步骤包括：用反射面成型模具作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电。加工反射面成型模具表面沉积的金属镍电铸层达到所需要的厚度后从溶液中取出，对模具表面的金属层进行粗糙化处理，清洁杂质，铺贴复合材料反射面并固化成型，将固化成型的复合材料反射面与金属层一起从模具上脱模，最后对反射面表面的金属层进行磨削加工后得到目标厚度的金属层。通过本发明实现了提高了金属层致密程度、金属层稳定性以及金属层纯度，为机械加工提高加工空间，可进一步提高反射面精度和粗糙度。

Description

复合材料反射面表面金属化方法

技术领域

本发明属于反射面加工制造领域，具体地，涉及一种复合材料反射面表面金属化方法。

背景技术

由于复合材料等非金属材料电阻率较高，用作天线反射面就必须对复合材料反射面进行表面金属化以提高电磁波反射特性。

目前市面上一般采用模具上喷涂金属转移法，先在精密模具上喷涂一层高分子转移膜，再在膜上喷涂金属后，成型复合材料反射面产品。

专利文献CN102059218A公开了一种聚合物基复合材料表面金属化涂层的制备方法及装置，以氮气作为工作气体和送粉气体，在树脂基复合材料表面直接冷喷涂制备两种涂层：一是在碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料表面直接冷喷涂制备纯铝涂层；二是先在碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料表面直接冷喷涂制备纯铝涂层，然后在纯铝涂层上继续冷喷涂制备纯铜涂层，即底层为纯铝、表层为纯铜的双金属涂层。

专利文献CN115807204A公开了一种碳纤维复合材料表面金属化的方法及其应用，利用热喷涂技术在碳纤维复合材料表面涂敷导电金属涂层，热喷涂在碳纤维复合材料表面快速实现熔融扁平金属颗粒与基体的物理铆钉效应，形成涂层所必需的界面结合力。

采用金属喷涂方式形成金属层，所使用金属材料仅局限于铝、锌、铅等低熔点金属，无法满足各类复合材料反射面所需采用其他高熔点金属的金属化需求；同时，由于金属喷涂过程中高温熔化后再沉积凝固，不可避免在喷涂过程中被氧化，影响金属层的化学组成，这导致：(1)金属层致密程度较低，影响金属层稳定性；(2)金属层厚度较高时，容易出现裂纹、剥落，无法提供较厚的金属层对于加工以及提高反射面精度和粗糙度；(3)金属层中氧化物的存在，使其热膨胀、热导率等热性能均匀性变差且不可控，影响高精度反射面的高低温稳定性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合材料反射面表面金属化方法。

根据本发明提供的一种复合材料反射面表面金属化方法，包括：

步骤S1：获取反射面成型模具；

步骤S2：用反射面成型模具作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电；

步骤S3：加工反射面成型模具表面沉积的金属层达到所需要的厚度后从溶液中取出；

步骤S4：对沉积于模具表面的金属层进行粗糙化处理，清洁杂质；

步骤S5：在金属层表面铺贴复合材料反射面并固化成型；

步骤S6：将固化成型的复合材料反射面与金属层一起从模具上脱模，形成金属化后的复合材料反射面表面。

优选地，所述步骤S1中的反射面成型模具的材料包括：P20、718、NAK80或者S136钢材材质。

优选地，在所述步骤S3中：金属层所需要达到的厚度为0.02～6mm。

优选地，所述步骤S4包括：使用无水乙醇进行清洁。

优选地，在所述步骤S5中：在处理后的金属层表面铺贴碳纤维增强环氧树脂预浸料成型的复合材料反射面。

优选地，在所述步骤S6中：金属层厚度为0.1mm，则反射面型面精度为29μm，表面粗糙度为123nm。

优选地，还包括步骤S7：对反射面表面的金属层进行磨削加工。

优选地，在所述步骤S7中：磨削加工后的反射面表面金属层厚度为0.05mm，反射面型面精度为4.8μm，表面粗糙度为52nm。

优选地，在模具结构机械加工、表面精度加工、表面处理以及所有的模具使用过程中，均采用同样三点支撑的方式。

根据本发明提供的一种具有金属化反射面表面的复合材料，采用所述的复合材料反射面表面金属化方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用电铸工艺形成金属层，解决了复合材料反射面中采用高熔点金属铜、镉、铬、铜、金、铁、镍、银、钛、锌等金属化问题。

2、本发明通过电化学反应方式，在其液态离子状态下沉积至模具表面，这一过程能够在微观水平上实现更均匀的金属分布，从而提高金属层密实程度，电铸工艺过程中提供了更准确的温度控制，确保金属能够均匀地覆盖在表面上，而不会出现局部过热或冷却的情况，这有助于提高金属层的致密性，减少孔隙和缺陷的形成以及内部应力，与金属喷涂工艺相比，提高了金属层致密程度和金属层稳定性。

3、本发明减少了金属层中的氧化物等杂质，在电铸的环境中，金属液体通常处于无氧气或极低氧气的条件下，降低了氧化的风险，保证金属层的纯度。

4、本发明通过电铸的方法，金属层中的氧化物等杂质被最小化，提高了金属层的均匀性，使其能够在高低温环境下保持稳定性，通过本发明实现了较厚的金属层，为机械加工提高加工空间，可进一步提高反射面精度和粗糙度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为模具三点支撑清理工作面区域示意图；

图2为金属层电铸示意图；

图3为金属层表面处理示意图；

图4为复合材料成型示意图；

图5为反射面表面金属层加工示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种复合材料反射面表面金属化方法，包括：

步骤S1：加工反射面成型模具。具体地，加工反射面成型模具，在模具底部设计三点支撑结构。加工反射面成型模具，在模具结构机械加工、表面精度加工、表面处理以及所有的模具使用过程中，均采用同样三点支撑的方式。加工反射面成型模具，材料包括：P20、718、NAK80或者S136钢材材质。P20钢适用于制作中小尺寸、低精度的模具；718钢用于制作大型、高精度的模具，NAK80钢用于制作精密模具；S136不锈钢用于制作高品质的模具。

步骤S2：用反射面成型模具作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电。在电解作用下，模具表面逐渐沉积出金属层，在达到所需要的厚度后从溶液中取出，获得目标厚度的金属沉积层。其中，电铸材料可以选择铜、镉、铬、铜、金、铁、镍、银、钛或者锌等，目标金属层厚度一般为0.02～6mm。

步骤S3：反射面成型模具表面沉积的金属层达到所需要的厚度后从溶液中取出。具体地，金属层达到所需要的厚度为0.1mm。

步骤S4：对沉积于反射面成型模具表面的金属层进行粗糙化处理，清洁杂质。具体地，使用无水乙醇进行清洁。具体地，反射面成型模具的表面精度、粗糙度直接影响最终反射面产品的精度和粗糙度水平。对沉积于模具表面的金属层进行粗糙化处理提高金属层与复合材料之间的连接强度。通过酸洗或其他化学方法去除金属表面氧化层，采用砂纸打磨、机床磨削加工或者喷砂处理等方式提高金属层表面的粗糙程度。使用适当的清洁剂和溶剂进行清洁确保金属表面干净、无污垢、油脂、氧化物或其他杂质。

步骤S5：在步骤S4处理后的金属层表面铺贴复合材料反射面并固化成型。具体地，在处理后的金属层表面铺贴碳纤维增强环氧树脂预浸料成型的复合材料反射面。

步骤S6：将步骤S5中固化成型的复合材料反射面与金属层一起从反射面成型模具上脱模，形成金属化后的复合材料反射面表面。具体地，复合材料固化成型后与金属层一起从模具上脱模，形成金属化后的复合材料反射面表面，金属层厚度为0.1mm，反射面型面精度为29μm(rms)，表面粗糙度为123nm。对反射面表面的金属层进行机械加工进一步提升反射面精度和表面粗糙度。

步骤S7：对反射面表面的金属层进行磨削加工。具体地，磨削金属层加工后的反射面表面金属层厚度为0.05mm，反射面型面精度为4.8μm(rms)，表面粗糙度为52nm。

金属层金属层下面对本发明进行更为具体的实施说明。

步骤1：采用NAK80钢加工反射面成型模具，表面精度10μm(rms)、粗糙度100nm。在模具底部设计三点支撑结构，在模具结构机械加工、表面精度加工、表面处理以及所有的模具使用过程中，均采用同样三点支撑的方式。

步骤2：反射面成型模具作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电。

步骤3：在电解作用下，加工反射面成型模具表面逐渐沉积出金属镍电铸层，达到所需要的厚度(0.1mm)后从溶液中取出。

步骤4：对沉积于模具表面的金属层进行机床磨削加工粗糙化处理提高金属层与复合材料之间的连接强度，使用无水乙醇进行清洁确保金属表面干净、无污垢、油脂或其他杂质。

步骤5：直接在处理后的金属层表面铺贴碳纤维增强环氧树脂预浸料成型的复合材料反射面。

步骤6：复合材料固化成型后与金属层一起从模具上脱模，形成金属化后的复合材料反射面表面。此时，金属层厚度约0.1mm，反射面型面精度29μm(rms)，表面粗糙度123nm。

步骤7：对反射面表面的金属层进行机床磨削加工进一步提升反射面精度和表面粗糙度后。

通过本优选实施例中形成金属化后的复合材料，其反射面表面金属层厚度约0.05mm，反射面型面精度4.8μm(rms)，表面粗糙度52nm。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取反射面成型模具；

步骤S2：用反射面成型模具作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电；

步骤S3：加工反射面成型模具表面沉积的金属层达到所需要的厚度后从溶液中取出；

步骤S4：对沉积于模具表面的金属层进行粗糙化处理，清洁杂质；

步骤S5：在金属层表面铺贴复合材料反射面并固化成型；

步骤S6：将固化成型的复合材料反射面与金属层一起从模具上脱模，形成金属化后的复合材料反射面表面。

2.根据权利要求1所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，所述步骤S1中的反射面成型模具的材料包括：P20、718、NAK80或者S136钢材材质。

3.根据权利要求1所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，在所述步骤S3中：金属层所需要达到的厚度为0.02～6mm。

4.根据权利要求1所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，所述步骤S4包括：使用无水乙醇进行清洁。

5.根据权利要求1所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，在所述步骤S5中：在处理后的金属层表面铺贴碳纤维增强环氧树脂预浸料成型的复合材料反射面。

6.根据权利要求1所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，在所述步骤S6中：金属层厚度为0.1mm，则反射面型面精度为29μm，表面粗糙度为123nm。

7.根据权利要求1所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，还包括步骤S7：对反射面表面的金属层进行磨削加工。

8.根据权利要求7所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，在所述步骤S7中：磨削加工后的反射面表面金属层厚度为0.05mm，反射面型面精度为4.8μm，表面粗糙度为52nm。

9.根据权利要求2所述的复合材料反射面表面金属化方法，其特征在于，在模具结构机械加工、表面精度加工、表面处理以及所有的模具使用过程中，均采用同样三点支撑的方式。

10.一种具有金属化反射面表面的复合材料，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的复合材料反射面表面金属化方法制备得到。