一种在水泥基压电复合材料表面化学镀镍的方法技术

本发明专利技术公开了一种在水泥基压电复合材料表面化学镀镍的方法，包括粗化、还原、活化、镀镍的步骤，粗化在碱性粗化液中进行，所用的还原溶液为硼氢化钠的甲醇或乙醇水溶液，所用的活化液为含有添加剂的乙酸镍或硫酸镍的水溶液，镀镍液为：硫酸镍18-22g/L，柠檬酸三钠8-16g/L，次亚磷酸钠26-32g/L，醋酸钠8-14g/L，硼砂6-10g/L，pH为6.5-7.5。本发明专利技术适合于各种以压电陶瓷为功能体、以水泥和环氧树脂为基体的水泥基压电复合材料，成本较低，环保性更好，所得镀层表面平整，均匀一致，耐蚀性好、导电性好、可焊性强，与水泥基压电复合材料结合紧密，不易脱落，结合力良好，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种在水泥基压电复合材料表面锻儀的方法，具体设及一种在水泥基 压电复合材料表面无钮盐活化化学锻儀的方法，属于非金属化学锻

技术介绍
压电材料因其特殊的机电转换特性，被广泛应用于大型±木工程的健康监测中。 压电材料主要包括压电陶瓷和压电复合材料。压电陶瓷的机电禪合效应强，压电应变常数 高，但是介电常数较高，所W压电电压常数一般较低。而且它们初性较差、易脆性开裂，导致 由其制作的器件可靠性不高，耐久性差。压电复合材料是20世纪80年代开始兴起研究的新 型压电材料，它是W环氧树脂、橡胶或PVDF等聚合物作为基体，W压电陶瓷作为功能体而形 成的复合材料。它综合了压电陶瓷和聚合物的特点，具有介电常数小、密度低、初性好等特 点，但是聚合物基压电复合材料仍存在一些缺陷，如极化困难、压电性能不高等，无法很好 的应用于大型±木工程的健康监测中。 水泥基压电复合材料是W水泥和聚合物的混合物作为基体材料、W压电陶瓷作为 功能体材料。水泥基压电复合材料具有与混凝±相容性良好、强度高、耐久性好、感知灵敏 度高及成本低等特点，它的研制在改造传统水泥基材料、拓展其应用领域并推进各类±木 工程结构向智能化方向发展具有广泛的工程应用意义，因而在±木工程领域中愈来愈受到 人们的重视。但是，由于该水泥基压电复合材料是由水泥、聚合物、压电陶瓷Ξ种不同的材 料复合在一起的，水泥为胶凝材料，聚合物为高分子聚合物、压电陶瓷为典型的无机非金属 材料，Ξ种材料的组分、工艺过程、形成机制W及形成后的力学性能、表面状态及其它材料 特性都有所不同，若使金属涂层同时在运Ξ种材料上具有良好的附着强度并达到均匀一致 性非常困难，从而限制了该类水泥基压电复合材料的使用范围。因此，研究适合于此类型的 水泥基压电复合材料电极的制备方法，使水泥基压电复合材料发挥优良的压电性能，对水 泥基压电复合材料的推广应用具有非常重要的意义。 化学锻儀因其锻层具有良好的硬度、耐蚀性、导电性及可焊性等，成为非金属材料 表面金属化的有效手段。传统的非金属材料化学锻儀工艺使用PdCb进行酸性粗化-酸性 敏化-酸性活化-锻儀工艺，该工艺处理过程比较复杂，PdCb的价格昂贵且具有毒性，粒催 化活性强，化学锻过程中难免有钮颗粒落入锻液中，影响锻液的稳定性。除此W外，钮盐活 化法需在酸性条件下进行，而酸对水泥有很强的腐蚀效果，因此钮盐活化法锻儀不适合水 泥基压电复合材料。[000引目前在水泥基压电复合材料表面进行无钮盐活化化学锻儀的方法尚无文献报道， 因此研究开发一种适合水泥基压电复合材料的、在碱性或中性介质中进行粗化、敏化、活化 W避免酸性介质对水泥基压电复合材料的侵蚀的化学锻儀工艺，对于水泥基压电复合材料 的应用开发及化学锻儀工艺过程的改善有重要意义。除此W外，对节约贵金属使用、降低工 艺成本也具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在水泥基压电复合材料表面化学锻儀的方法，该方法根 据水泥基压电复合材料的特点，对化学锻儀方法和工艺参数进行了改进和优化，所得的儀 锻层质量好，与水泥基压电复合材料结合好。 在此之前，专利技术人已经成功研究出聚合物基压电复合材料表面锻儀工艺，并申报 了专利，申请号为:201110271920.3。但是，因为水泥和聚合物的本身特性存在很大的不同， 经试验验证，该方法仅适合于聚合物和压电陶瓷组成的复合材料，并不适合水泥基压电复 合材料。并且，该方法在粗化、敏化、活化过程中都需要使用酸，运对水泥有很大的腐蚀作 用，更不适合于水泥基压电复合材料。因此，专利技术人针对水泥基压电复合材料自身特性，通 过大量研究和实验得到了适合水泥基压电复合材料的化学锻儀方法，工艺流程为:粗化-还 原-活化-锻儀，整个过程都在中性或碱性条件下实施，既有效避免了酸性条件对水泥基压 电复合材料的侵蚀，又可W在水泥基压电复合材料表面得到性能良好的锻层。 本专利技术所说的水泥基压电复合材料，指的是W压电陶瓷为功能体、W聚合物和水 泥的混合物为基体形成的压电复合材料。所述压电陶瓷可W是各种公开的压电陶瓷，例如 PMN-ZT、PZT压电陶瓷;所述水泥可W是现有技术中公开的、可W作为压电复合材料基体的 各种水泥，例如普通娃酸盐水泥;所述聚合物可W是现有技术中公开的，能够与水泥混合作 为基体的各种聚合物，本专利技术聚合物尤其是指环氧树脂。本专利技术水泥基压电复合材料可W 是1-3型、0-3型、1-1型等类型。在制备过程中，为了使压电复合材料成型良好，除了压电陶 瓷、水泥和聚合物外，还不可避免的存在一些辅助成型的助剂，例如固化剂、稀释剂等。当在 其表面锻儀时，儀需要同时和压电陶瓷、水泥、聚合物Ξ者形成牢固结合，运样得到的儀电 极才能与水泥基压电复合材料结合良好，大大增加了锻儀的难度。 本专利技术研究得到了适合上述水泥基压电复合材料表面化学锻儀的方法，该方法包 括对水泥基压电复合材料表面进行粗化、还原、活化、锻儀处理的步骤，其中，粗化在碱性粗 化液中进行，还原所用的还原溶液为棚氨化钢的甲醇水溶液或棚氨化钢的乙醇水溶液，活 化所用的活化液为含有添加剂的乙酸儀或硫酸儀的水溶液，锻儀所用的锻儀液组成为:硫 酸儀18-22g/L，巧樣酸Ξ钢8-16g/L，次亚憐酸钢26-32g/L，醋酸钢8-14 g/L，棚砂6-lOg/L， 抑为 6.5-7.5。 进一步的，本专利技术方法中，还包括在粗化前对水泥基压电复合材料表面进行表面 打磨、除油的步骤。 进一步的，本专利技术方法中，粗化所用的粗化液为水溶液，粗化液的配制方法为:将 氨氧化钢与碳酸钢W5:l的质量比混合，配成碳酸钢和氨氧化钢总质量分数为35wt%的水溶 液，然后向该溶液中加入高儘酸钟和乙二胺，使高儘酸钟浓度为5g/L、乙二胺浓度为30mL/ L，即得粗化液。 进一步的，粗化在30°C左右下进行。一般粗化所需时间为30min左右。 进一步的，本专利技术还原溶液为棚氨化钢的甲醇水溶液或乙醇水溶液，活化液的成 分为乙酸儀或硫酸儀、添加剂和水，所述添加剂为舰化钟、十二烷基硫酸钢、乙二胺或聚乙 二醇。本专利技术采用棚氨化钢和儀盐的搭配，用棚氨化钢还原制取了活性儀(即活化点），该方 法得到的活化点能够在水泥基压电复合材料表面均匀分布，使后续锻儀过程中儀层能够在 压电陶瓷、水泥和聚合物上均匀分布，不会造成分层、脱落等现象，为后续锻儀的顺利进行 提供了坚实的基础。儀活化取代了传统的钮盐活化方法，成本更低，环保性更好，且克服了 钮盐活化必须使用酸对水泥造成不利影响的不足。还原过程中，棚氨化钢在还原溶液中的 含量为65-75 g/L时效果较好。活化过程中，乙酸儀或硫酸儀在活化液中的含量为5-55 g/L 时效果较好，经过实验验证，活化液中儀盐浓度为25-35g/L时，锻儀速度较快且锻层耐蚀性 较好，因此优选儀盐的浓度为25-35g/L，最优选浓度为25g/L。 本专利技术中，还原溶液选择甲醇水溶液或乙醇水溶液为溶剂，活化液选择水为溶剂。 溶剂的选择对于活化点的均匀度、活化点的牢固度有较大影响，对儀层的均匀性、与水泥基 压电复合材料结合牢固度也有重要影响。本专利技术根据水泥基压电复合材料的特性，经过大 量实验研究得到了所需的溶剂，当棚氨化钢溶解在醇水溶液中时，所得锻层质量好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在水泥基压电复合材料表面化学镀镍的方法，包括对水泥基压电复合材料表面进行粗化、还原、活化、镀镍处理的步骤，其特征是：粗化在碱性粗化液中进行，还原所用的还原溶液为硼氢化钠的甲醇水溶液或硼氢化钠的乙醇水溶液，活化所用的活化液为含有添加剂的乙酸镍水溶液或硫酸镍水溶液，镀镍所用的镀镍液组成为：硫酸镍18‑22g/L，柠檬酸三钠8‑16g/L，次亚磷酸钠26‑32g/L，醋酸钠8‑14 g/L，硼砂6‑10g/L，pH为6.5‑7.5。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世峰，张颖，徐丽雯，渠娇，徐东宇，程新，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37