本發(fā)明屬于非金屬表面金屬化，涉及一種樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件及其內(nèi)表面金屬化方法。
背景技術(shù)：
1、增強(qiáng)的樹(shù)脂基復(fù)合材料因其比強(qiáng)度和比模量高，同時(shí)兼具性能可設(shè)計(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天和清潔能源等領(lǐng)域備受青睞。典型的樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或陶瓷纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，如壓力容器、薄壁圓筒、空心圓盤(pán)、曲面異形結(jié)構(gòu)等，在提供充足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度的前提下，根據(jù)服役環(huán)境的差異往往需要使其具備防腐、密封、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等一種或多種特性。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，在復(fù)合材料表面沉積金屬層進(jìn)行金屬化處理，如通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等方式沉積，賦予復(fù)合材料更好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性、耐磨性或其他特殊功能，但是上述工藝在實(shí)施過(guò)程中存在環(huán)保、真空處理效率低下、成本大幅增加等問(wèn)題。
3、冷噴涂是本世紀(jì)新興起的一種快速增材制造技術(shù)手段，通過(guò)利用收斂—發(fā)散的拉瓦爾噴嘴的特殊結(jié)構(gòu)，使金屬顆粒在高速氣體作用下以固態(tài)形式沉積在基體上。該方式極大程度的降低了氧對(duì)金屬顆粒的影響，使得冷噴涂成為增材制造工藝中孔隙率、氧化程度最低的快速解決方案。
4、但是，鑒于樹(shù)脂基復(fù)合材料基體的自身特性決定了金屬顆粒在沉積過(guò)程中無(wú)法發(fā)生有效的塑性變形，其為直接采用冷噴涂工藝實(shí)施樹(shù)脂基復(fù)合材料表面金屬化帶來(lái)了極大的困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決通過(guò)冷噴涂技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂基復(fù)合材料表面金屬化的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，包括聚合物擠壓管，所述聚合物擠壓管的外表面纏繞有樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，所述聚合物擠壓管的內(nèi)表面噴涂有金屬粉體。
2、進(jìn)一步地，所述聚合物擠壓管與所述樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料間的接觸面上涂覆有粘接膠。
3、進(jìn)一步地，所述金屬粉體為鋁粉、銅粉、錫粉、鋅粉、鈦粉、鎳粉、鎢粉、鈷粉、鐵粉、鉭粉、鉬粉、鋯粉或合金粉中的一種或多種。
4、更進(jìn)一步地，所述金屬粉體的粒徑為5μm～100μm。
5、進(jìn)一步地，所述聚合物擠壓管采用聚酰胺及其改性材料、聚酰亞胺及其改性材料、聚醚醚酮及其改性材料、聚醚酮酮及其改性材料、聚苯硫醚及其改性材料、聚乙烯亞胺及其改性材料、聚砜原料及其改性材料、聚氨酯及其改性材料和聚碳酸酯及其改性材料中的任意一種制備得到。
6、進(jìn)一步地，所述樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料采用環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚苯硫醚、聚乙烯亞胺、聚砜、聚氨酯或聚碳酸酯中的任意一種制成。
7、本發(fā)明還提供了一種樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件的內(nèi)表面金屬化方法，所述方法包括以下步驟：
8、s1、將聚合物擠壓管套在芯模上，對(duì)所述聚合物擠壓管的外表面依次進(jìn)行表面粗化、等離子體活化和涂覆粘接膠的預(yù)處理操作；
9、s2、在設(shè)定時(shí)間內(nèi)將樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纏繞至預(yù)處理后的所述聚合物擠壓管上，去除所述芯模得到樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型中間件；
10、s3、在設(shè)定預(yù)熱溫度和設(shè)定壓力下將金屬粉體采用冷噴涂方式噴涂至所述樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型中間件的內(nèi)表面，得到金屬化后的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件。
11、進(jìn)一步地，步驟s1中，將聚合物擠壓管套在芯模上前，在所述聚合物擠壓管內(nèi)壁上涂覆脫模劑；去除所述芯模后對(duì)所述聚合物擠壓管內(nèi)壁上的所述脫模劑清除。
12、進(jìn)一步地，步驟s1中，采用激光表面處理方法對(duì)所述聚合物擠壓管的外表面進(jìn)行表面粗化處理，所述激光表面處理方法的控制參數(shù)為振鏡頻率25hz～100hz、振幅10μm～50μm和沿所述聚合物擠壓管軸向移動(dòng)的激光速率為10mm/s～50mm/s。
13、進(jìn)一步地，步驟s1中，采用至少一個(gè)等離子體噴槍沿垂直于所述聚合物擠壓管的方向進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)，對(duì)所述聚合物擠壓管的外表面進(jìn)行等離子體活化預(yù)處理，其中等離子體活化預(yù)處理的控制參數(shù)為輸出限壓8kv～10kv、輸出限流500ma～700ma、輸出功率700w～1000w和移動(dòng)速率50mm/s～250mm/s。
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到的有益效果至少包括：本發(fā)明的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件及其內(nèi)表面金屬化方法，通過(guò)將樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纏繞在聚合物擠壓管的外表面，同時(shí)在聚合物擠壓管的內(nèi)表面進(jìn)行金屬化，進(jìn)而得到包括聚合物擠壓管、樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層和金屬層的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件。該樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件是在不顯著改變其原有結(jié)構(gòu)特征的前提下，保證了樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件依然具備高比強(qiáng)度、高比模量等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)便于對(duì)其內(nèi)表面進(jìn)行金屬化使其具備良好的耐蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱的能力。
1.一種樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，其特征在于，包括聚合物擠壓管，所述聚合物擠壓管的外表面纏繞有樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，所述聚合物擠壓管的內(nèi)表面噴涂有金屬粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，其特征在于，所述聚合物擠壓管與所述樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料間的接觸面上涂覆有粘接膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，其特征在于，所述金屬粉體為鋁粉、銅粉、錫粉、鋅粉、鈦粉、鎳粉、鎢粉、鈷粉、鐵粉、鉭粉、鉬粉、鋯粉或合金粉中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，其特征在于，所述金屬粉體的粒徑為5μm～100μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，其特征在于，所述聚合物擠壓管采用聚酰胺及其改性材料、聚酰亞胺及其改性材料、聚醚醚酮及其改性材料、聚醚酮酮及其改性材料、聚苯硫醚及其改性材料、聚乙烯亞胺及其改性材料、聚砜原料及其改性材料、聚氨酯及其改性材料和聚碳酸酯及其改性材料中的任意一種制備得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件，其特征在于，所述樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料采用環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚苯硫醚、聚乙烯亞胺、聚砜、聚氨酯或聚碳酸酯中的任意一種制成。
7.一種權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件的內(nèi)表面金屬化方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件的內(nèi)表面金屬化方法，其特征在于，將聚合物擠壓管套在芯模上前，在所述聚合物擠壓管內(nèi)壁上涂覆脫模劑；去除所述芯模后對(duì)所述聚合物擠壓管內(nèi)壁上的所述脫模劑清除。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件的內(nèi)表面金屬化方法，其特征在于，采用激光表面處理方法對(duì)所述聚合物擠壓管的外表面進(jìn)行表面粗化處理，所述激光表面處理方法的控制參數(shù)為振鏡頻率25hz～100hz、振幅10μm～50μm和沿所述聚合物擠壓管軸向移動(dòng)的激光速率為10mm/s～50mm/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒型件的內(nèi)表面金屬化方法，其特征在于，采用至少一個(gè)等離子體噴槍沿垂直于所述聚合物擠壓管的方向進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)，對(duì)所述聚合物擠壓管的外表面進(jìn)行等離子體活化預(yù)處理，其中等離子體活化預(yù)處理的控制參數(shù)為輸出限壓8kv～10kv、輸出限流500ma～700ma、輸出功率700w～1000w和移動(dòng)速率50mm/s～250mm/s。