壓電復(fù)合材料表面化學(xué)鍍鎳工藝及鍍層性能

周亞男

(沈陽師范大學(xué)，遼寧 沈陽 110034)

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壓電復(fù)合材料表面化學(xué)鍍鎳工藝及鍍層性能

周亞男

(沈陽師范大學(xué)，遼寧 沈陽 110034)

摘要：壓電復(fù)合材料的定義是說由一種或多種壓電材料與另一種或多種非壓電材料按照一定的方式進(jìn)行連接組合從而形成的具有特殊壓電效應(yīng)的新型復(fù)合材料。而隨著近幾年來，化工領(lǐng)域在鍍鎳行業(yè)的飛速發(fā)展，化學(xué)鍍鎳已經(jīng)從原本單一的針對鐵質(zhì)基體以及其他金屬基體表面，逐漸延伸到了非金屬的材料。而這兩項技術(shù)的融合則又是一大領(lǐng)域的進(jìn)步，即壓電復(fù)合材料的鍍鎳工藝，這種材料具有許多的優(yōu)勢，更適合在雷達(dá)等技術(shù)上進(jìn)行應(yīng)用，下文便主要從壓電復(fù)合材料鍍鎳工藝的闡述以及對鍍層的性能的研究效果，希望可以對讀者有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：壓電復(fù)合材料；表面化學(xué)工藝；鍍鎳工藝；鍍層性能

壓電復(fù)合材料是一種應(yīng)用十分廣泛的現(xiàn)代復(fù)合材料工藝，主要是在高科技的電動方面有主要的貢獻(xiàn)，例如在機器人的制造上，在生物的傳感器制造上以及在醫(yī)療設(shè)備的制造上都有著不可磨滅的貢獻(xiàn)，而化學(xué)的鍍鎳業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用，鍍鎳工業(yè)也從原本的傳統(tǒng)鍍金屬材料升級為非金屬材料的鍍層，而其鍍層的性質(zhì)在電學(xué)、聲學(xué)上都有著較高的評價，下文便從具體的實驗進(jìn)行壓電復(fù)合材料鍍鎳工藝以及鍍層性能進(jìn)行簡要的闡述。

1實驗材料與鍍鎳化學(xué)工藝

1.1材料準(zhǔn)備

基底準(zhǔn)備材料為雙酚A環(huán)氧樹脂以及PZT-5型陶瓷和鋯鈦酸鉛壓電陶瓷共同制備的1-3型環(huán)氧樹脂壓電符合材料。

1.2化學(xué)鍍鎳工藝

化學(xué)鍍鎳工藝是一項復(fù)雜的工藝制作，其主要的步驟分為以下的6步。第一，對準(zhǔn)備的上述壓電符合材料進(jìn)行打磨。第二，將壓電復(fù)合材料浸入粗化液中，在10℃以上40℃以下的溫度范圍內(nèi)處理大約半個小時，之后將壓電復(fù)合材料取出并用沸水進(jìn)行沖洗，目的是將粗化液以及油脂等雜物去除干凈。第三，將壓電復(fù)合材料放入敏化液中，室溫處理10分鐘左右，取出用去離子水清洗。第四，壓電復(fù)合材料放入活化液中，在25℃至35℃之間處理5分鐘左右，取出用去離子水清洗。第五，壓電復(fù)合材料再放入鍍鎳液中，在25-50℃下進(jìn)行鍍鎳的過程，此時需要不停的攪拌，使得鍍鎳得以完整均勻。第六，壓電復(fù)合材料的兩側(cè)是不需要覆蓋電極的，僅此需要將多余的鎳除去。

整體的步驟看起來似乎還是比較簡單易行的，幾種液體的分別浸泡與清洗，將原本不符合鍍鎳條件的壓電復(fù)合材料變成具有活化效應(yīng)且干凈無污染的材料。

1.3實驗性能測試

實驗中會將活化工藝的質(zhì)量濃度、溫度以及活化時間等等進(jìn)行測量，作為判斷鍍鎳效果的鑒定手段，因為鍍鎳液的溫度、酸堿性以及時間都會影響壓電復(fù)合材料鍍鎳后的性能以及產(chǎn)品質(zhì)量，因此通過實驗就可以知道何種壓電復(fù)合材料需要在何種條件下才會變得更為完整且高效。

2壓電復(fù)合材料鍍鎳工藝對鍍層性能的影響

2.1鍍液溫度對鍍層性能的影響

溫度的升高有利于加快分子的熱運動，因此可以有效的提高化學(xué)的反應(yīng)速率，但是過高的溫度也會使得材料以及其他反應(yīng)物出現(xiàn)變化，導(dǎo)致反應(yīng)的變質(zhì)，在實驗過程中可以觀測到，隨著溫度的升高，鎳的沉積速率會大大的加快，但是當(dāng)溫度大于50℃的時候，鍍層變得非常不光滑，且鍍液也會出現(xiàn)不同程度的問題，而當(dāng)溫度小于35℃的時候，會出現(xiàn)壓電復(fù)合材料上竟還有未鍍上鎳的部位，且光澤度也很低，非常不平滑。因此通過上述的實驗，我們可以知道壓電復(fù)合材料最佳的溫度是在35-50℃之間。

2.2鍍液酸堿性對鍍層性能的影響

鍍鎳液的反應(yīng)環(huán)境是弱堿性的，因此實驗便直接從pH為8開始，通過實驗現(xiàn)象可以看出，當(dāng)pH增加時，鎳的沉積速率先增大后減小的趨勢，最高點大致出現(xiàn)在pH為9.0的位置，且當(dāng)pH大于9.5的時候，鍍鎳的速度大幅度的減小，可以看出過堿的環(huán)境會破壞鍍鎳液的存在，因為在理論上當(dāng)鍍鎳液的環(huán)境為強堿性時，會出現(xiàn)亞磷酸氫鹽沉淀，且由于堿性過強，甚至?xí)霈F(xiàn)鍍層起皮、起泡以及不平整的現(xiàn)象。因此通過階梯實驗，我們可以得出壓電復(fù)合材料最佳的反應(yīng)pH值為8.5-9.2 。

通過本文的簡要敘述，相信讀者已經(jīng)可以大致的感受到了壓電復(fù)合材料鍍鎳工藝的過程以及鍍層性能受各方面的條件的影響因素有哪些。事實上這個過程就是一個化學(xué)反應(yīng)的過程，是需要相對穩(wěn)定的環(huán)境才可以很好的進(jìn)行下去，而穩(wěn)定的環(huán)境對于不同的反應(yīng)有不同的要求，通過實驗究可以很好的將這一條件很好的找出，通過對鍍層性能的測定，就可以找出最優(yōu)的方式。對鍍鎳的研究還有一些問題以及推廣的范圍需要解決，但我相信在不久的將來壓電復(fù)合材料的鍍鎳工藝會更為成熟，在化工領(lǐng)域的作用也會越來越多，為人們的生活、工作、健康等等方面都作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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中圖分類號:TG146

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)08-0015-01

作者簡介：周亞男，沈陽師范大學(xué)，化學(xué)化工學(xué)院，化學(xué)教育。