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【环氧板】表面做改性处理

            【环氧板】表面做改性处理

对于回转形状的预制件,可用长纤维缠绕成型制成预制对于非回转状纤维可排布为单向铺层结构、纤维布叠层结构以及三维编织结构。对于简单形状的物件,也可以由颗粒增强体及纤维制成预制件。预制件制作时的压力决定了纤维在合金中的体积分数。压力过大会造成纤维断裂,另外还会增大合金液体浸渗时的压力。

用液态金属浸渗法制备纤维增强 环氧板材料时,为改善液态金属对纤维的润湿性问题,通常需要对纤维进行表面改性。在使用碳纤维、硼纤维等易与金属发生反应的纤维(以及其他易与金属反应的增强体,如碳纳米管等)时还需考虑高温下的界面反应问题。

商业用纤维通常表面有一层树脂胶。胶的主要作用是为了在一些操作(缠绕、织造等)中保护纤维,在 环氧板材料制备中,必须先进行去胶处理,以避免高温下树脂胶残碳,同时促进金属与纤维的润湿和接触。除胶的手段主要有化学除胶和热法除胶。

以碳纤维为例,首先在除胶炉中高温处理除去碳纤维生产过程中涂覆的胶,然后对纤维表面做改性处理。改性处理的方法主要有以下几种:

(1)Ti- B处理法。通过化学气相沉积技术,使用BCI,TiCl.为原料,在纤维表面沉积Ti- B涂层,可显著改善纤维与铝、镁、铜等金属的环氧板效果。需要注意的是,Ti-B涂层处理需要直接转移进行金属漫渗程序避免接触空气。有结果表明Ti- B涂层在接触空气后会发液钠处理法。液钠法是将碳纤维在He气氛保护下相继通过Nn.Sn.A. 三种熔体。制造碳铝环氧板丝(带)。三种金属的温度分别控制人在以、下,围(50士20) Ts00武路,太父于棉点成波相线2-0D0好推来在落体中的停园时间司大小面富,时化爆点可发车公束的带,则需10 min左右。

(2)液钠处理法。液钠法是将碳纤维在He气氛保护下相继通过Na,Sn.Al三种熔体,造碳铝 环氧板丝(带)。三种金属的温度分别控制在以下范围:Na(550土20) C,Sn(600土20) C.A(高于熔点或液相线20~-50 C).纤维束在熔体中的停留时间视其大小面定,对于单束纤维,1 min 即可,对于多束的带,则需10 min左右。为了保护纤维表面沉积的金属间化合物不溶解于熔体,在Na或Sn中添加原子分数为2%的Mg.因为Mg可与Sn生成熔点为778 C的化合物Mg: Sn,此外Mg还能起到纤维束被AI完全浸渍的作用。液钠法的主要缺点是钠污染,必须使用纯度高、价格昂贵的He作保护气氛,且环境中不能有水分存在。

(3)镀层法。碳纤维表面的金属和化合物涂层可用电镀化学镀、化学气相沉积等方法得到,例如Cu,Ni,Ti,Ta,Nb,BC,SiC,TiC及Ta,Nb,Zr的碳化物。这些涂层可以改善润湿性,有些还起阻止基体与纤维发生化学反应的阻挡作用。在金属基体中添加适当的合金元素同样可以起到改善润湿、保护增强体的效果。例如加人能与碳纤维作用,生成稳定碳化物的合金,这些碳化物既能改善润湿性,又能起反应的阻挡层作用,如制备C纤维增强铝基环氧板材料时,在铝基体中加入适量Si元素,可以显著抑制Al,C3的生成。

预制体制备完成后,下一步是将液态金属浸渗进预制体中并凝固获得 环氧板材料。根据液态金属浸渗条件不同,此工艺可分为真空(或负压)浸渗、挤压浸渗技术、真空压力浸渗技术和无压(或自发)浸渗技术等几种。

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