一种树脂传递模塑工艺用复合材料模具的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种树脂传递模塑工艺用复合材料模具的制造方法。它包括常规方法制备标准母模以及对其进行电铸前期处理的步骤，其特点还有以下步骤：１）设一底部盛有固体硫镍的金属钛篮且充入有电铸液体的电铸槽；２）将经过电铸前期处理过的标准母模浸入步骤１）的电铸液体中，通入阴极电流，电流密度为１－３０Ａ／ｄｍ↑［３］，其标准母模外表面形成金属电沉积；３）清洗覆有电铸层的标准母模，再在其表面加设一复合金属壳；４）用真空袋法加设背衬材料成型为模具框架，其内浇注填充材料；５）常温固化后脱模、表面打磨及抛光处理成型为本发明专利技术的复合材料模具。其成本是金属模具的２５－３５％，表面硬度可比普通玻璃钢模具提高１０倍，易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种树脂传递模塑工艺用复合材料模具的制造方法
本专利技术涉及一种模具制造方法，具体讲是一种树脂传递模塑工艺用的复合材料模具的制造方法。
技术介绍
树脂传递模塑工艺是英文Resin Transfer Molding(缩写RTM)的中文译名，是玻璃钢复合材料成型工艺中的一种。传统的RTM工艺用模具为金属模具和普通的复合材料模具。传统的金属模具精度高、尺寸稳定、寿命长，但其制造周期长、成本高；而普通的复合材料模具制造周期短、重量轻、成本低，但其表面硬度低、耐磨性差；无法满足RTM工艺用模具的耐高温、耐磨蚀、耐久性能的特殊要求。为了解决树脂模具的表面质量问题，《聚胺酯工业》1996年第三期公开了一篇“树脂模具型腔表面质量的提高”文章，该文章中通过对模具型腔表面进行处理，采用表面喷镀或喷漆的方法，使其模具型腔表面附着一层铝粉或为耐温性能、强度以及表面粘附性能好的一层漆，该方法虽改善了模具型腔表面的质量，但其工艺复杂，程序繁琐，喷镀的铝粉层不能超过0.5mm，否则镀层易剥落，且成本很高。另外，1987年公布的中国专利，公开号CN86104403A，介绍了一种高寿命树脂模具的制造方法，采用的是真空蒸镀或电镀方法使样件表面形成0.01～0.5mm的金属薄膜，然后浇注混有金属粉末的树脂，固化取样。由于真空蒸镀及电镀技术形成的金属层很薄，从其示例中可看出实际也只镀了0.05mm的Cu层，无法作为模具的承载面，其表面硬度满足不了RTM工艺用模具所需要承受树脂的放热峰高温和固化过程模腔内不超过1MPa的压力冲击。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中金属材料模具成本高以及普通复合材料模具的表面硬度低，耐磨性差及使用寿命短等缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于RTM工艺用的新型复合材料模具的制造方法，该模具的表面硬度高，耐磨性好并具有高耐久性。为实现上述的目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种复合材料模具的制造方法，该模具用于树脂传递模塑工艺上，它包括采用常规方法制备标准母模以及对其进行电铸前期处理的步骤，其特征在于，它还包括如下步骤：1)取一电铸槽，其内放置有一底部盛有固体硫镍的金属钛篮，充入电铸液体；2)将经过电铸前期处理过的标准母模浸入步骤1)的电铸液体中，通入阴极电流，-->所述标准母模为阴极，所述固体硫镍为阳极，其电流密度为1-30A/dm3，在标准母模外表面进行金属电沉积，形成一金属电铸层，其电铸层厚度为0.8-1.2mm；3)取出步骤2)覆有电铸层的标准母模，置于清洗槽内，洗净所述标准母模表面残存的电铸液，然后取出并用丙酮擦净；4)在步骤3)形成的电铸层表面上再加设一复合金属壳，成型为一复合金属壳；所述复合金属壳的厚度至少为3.6mm；5)在步骤4)成型的复合金属壳表面上采用真空袋法成型加设背衬材料，在成型的背衬材料四周加挡板，所述挡板与所述背衬材料粘结为一体，构成模具框架；6)在步骤5)成型的模具框架内放入一支撑骨架，向该模具框架内浇注填充材料；7)将步骤6)成型的模具置于常温下固化，经机械脱模、表面打磨及抛光处理成型为所述的复合材料模具。上述的电铸液体由氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2.4H2O)、氯化镍(NiCl2.6H2O)、氨基磺酸钴(Co(NH2SO3)2.4H2O)、硼酸(H3BO3)、降应力剂、平滑剂与湿润剂组成，其各种材料的体积配比为：氨基磺酸镍350-400g/l、氯化镍10-20g/l、氨基磺酸钴2.5g/l、硼酸35-40g/l、降应力剂15-20ml/l、平滑剂15-20ml/l、湿润剂1-3ml/l。上述的降应力剂采用LN-MU、所述平滑剂采用LN-MA、所述湿润剂采用Y-17或Y-19中一种。上述的电铸液体为加温的电铸液体，其温度为40-60℃，所述电铸液体为酸性液体，其PH值为3.5-4.4；本专利技术方法步骤3)的复合金属壳可以采用两种方式形成：第一种方式为：采用电弧喷涂法，即利用Zn-Al伪合金对所述电铸层表面进行电弧喷涂，其喷涂厚度为2.8-3.2mm。第二种方式为：采用电铸铜法，其具体操作为：取另一电铸槽，其内充入电铸铜液体，将带有电铸层表面的标准母模浸入所述电铸铜液体中，通过空气和机械搅拌，进行复合金属电沉积形成复合金属壳；将覆着复合金属壳的标准母模由电铸槽中取出，再放入另一清洗槽中，进行二次清洗，洗净其表面残存的电铸铜液，用丙酮擦拭干净。所述的电铸铜液体由硫酸铜、硫酸、盐酸与开缸剂组成，其重量体积配方为：硫酸铜180-280g/l，硫酸30-90ml/l，盐酸0.1ml/l，开缸剂3ml/l；所述盐酸的浓度为37％；其中硫酸与盐酸均采用化学纯硫酸与化学纯盐酸。本专利技术方法的步骤5)所述背衬材料由玻璃纤维布、短切毡、环氧树脂，玻璃纤维布与短切毡以重复叠压的方式铺设，然后将其抽为真空，注入环氧树脂且浸透玻璃纤维布与短切毡，环氧树脂固化后粘结为一体组成，其总厚度为6-10mm；所述填充材-->料为环氧树脂与陶粒，其环氧树脂与陶粒重量百分配比为50∶50，所述环氧树脂为液体，所述陶粒为固体颗粒。上述的复合金属壳表面还可以铺设一层加热层，加热层为盘设的铜管，其铜管直径为8-10mm，所述铜管与所述复合金属壳由环氧树脂与铝粉组合的混合物粘结为一体，其环氧树脂与铝粉的重量百分配比为60∶40。本专利技术采用上述方法，其具有以下优点：1.本专利技术最终成型模具的复合金属壳表面加设的背衬材料，是由玻璃纤维布、短切毡、环氧树脂、铝粉和陶粒复合而成，其成本低，是金属模具成本的25-35％，采用电铸层技术形成的壳体表面，其复制性良好，可获得精确的尺寸。2.本专利技术的金属电沉积的材料可选用Ni、Cu、Ni-Co、Ni-Fe、Ni-Mn等金属或金属合金中的一种，其表面硬度可达HV600Mpa，与普通玻璃钢模具相比可提高10倍，同时还具有良好的耐磨性能，接近钢模水平。3.电铸速度缓慢为20-60μm/h，所以电铸1mm镍或其它金属合金后，要采用电弧喷涂3mm的Zn-Al伪合金，这样可比全电铸节省成本1/3，减少生产周期4天。4.背衬材料采用真空袋法成型，真空成型可赶尽空气，提高界面的结合强度与背衬层的刚度，并可以缩短生产周期。附图说明图1为本专利技术工艺流程示意图具体实施方式本专利技术的复合材料模具的制备方法具体操作如下：根据产品或模具图纸用常规方法生产加工出复合材料标准母模，标准母模的基材通常选用木材，还可以选用石蜡、石膏、黏土、聚氨酯、橡胶或陶瓷中一种。将标准母模进行电铸前期处理，包括采用常规方法除应力、磨光与抛光、除油、粗化、敏化、活化、覆盖导电层。其中最重要的导电层可通过涂敷方法、银镜反应法、化学镀法、热加工法、真空喷镀金属等方法加以实现，上述方法均采用现有技术。经过一系列前期处理后，将处理后的标准母模以阴极形式置于一电铸槽中，电铸槽内放置有一底部盛有固体硫镍的金属钛篮，在电铸槽中充入电铸液，将标准母模放入电铸液中，此时电铸液占电铸槽5/6的体积，标准母模为阴极，固体硫镍为阳极，通入阴极电流，其电流密度为1-30A/dm3，在标准母模外表面进行金属电沉积，形成一金属电铸层，其电铸层厚度为0.8-1.2mm；电铸液由氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2.4H2O)、氯化镍(NiCl本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料模具的制造方法，该模具用于树脂传递模塑工艺上，它包括采用常规方法制备标准母模以及对其进行电铸前期处理的步骤，其特征在于，它还包括如下步骤：１）取一电铸槽，其内放置有一底部盛有固体硫镍的金属钛篮，充入电铸液体；２） 将经过电铸前期处理过的标准母模浸入步骤１）的电铸液体中，通入阴极电流，所述标准母模为阴极，所述固体硫镍为阳极，其电流密度为１－３０Ａ／ｄｍ↑［３］，在标准母模外表面进行金属电沉积，形成一金属电铸层，其电铸层厚度为０．８－１．２ｍｍ； ３）取出步骤２）覆有电铸层的标准母模，置于清洗槽内，洗净所述标准母模表面残存的电铸液，然后取出并用丙酮擦净；４）在步骤３）形成的电铸层表面再加设一复合金属壳，所述复合金属壳的厚度至少为３．６ｍｍ；５）在步骤４）成型的复合金属 壳表面上采用真空袋法成型加设背衬材料，在成型的背衬材料四周加挡板，所述挡板与所述背衬材料粘结为一体，构成模具框架；６）在步骤５）成型的模具框架内放入一支撑骨架，向该模具框架内浇注填充材料；７）将步骤６）成型的模具置于常温下固 化，经机械脱模、表面打磨及抛光处理成型为所述的复合材料模具。...

【技术特征摘要】
1.一种复合材料模具的制造方法，该模具用于树脂传递模塑工艺上，它包括采用常规方法制备标准母模以及对其进行电铸前期处理的步骤，其特征在于，它还包括如下步骤：1)取一电铸槽，其内放置有一底部盛有固体硫镍的金属钛篮，充入电铸液体；2)将经过电铸前期处理过的标准母模浸入步骤1)的电铸液体中，通入阴极电流，所述标准母模为阴极，所述固体硫镍为阳极，其电流密度为1-30A/dm3，在标准母模外表面进行金属电沉积，形成一金属电铸层，其电铸层厚度为0.8-1.2mm；3)取出步骤2)覆有电铸层的标准母模，置于清洗槽内，洗净所述标准母模表面残存的电铸液，然后取出并用丙酮擦净；4)在步骤3)形成的电铸层表面再加设一复合金属壳，所述复合金属壳的厚度至少为3.6mm；5)在步骤4)成型的复合金属壳表面上采用真空袋法成型加设背衬材料，在成型的背衬材料四周加挡板，所述挡板与所述背衬材料粘结为一体，构成模具框架；6)在步骤5)成型的模具框架内放入一支撑骨架，向该模具框架内浇注填充材料；7)将步骤6)成型的模具置于常温下固化，经机械脱模、表面打磨及抛光处理成型为所述的复合材料模具。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电铸液体由氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2·4H2O)、氯化镍(NiCl2·6H2O)、氨基磺酸钴(Co(NH2SO3)2·4H2O)、硼酸(H3BO3)、降应力剂、平滑剂与湿润剂组成，其各种材料的体积配比为：氨基磺酸镍350-400g/l、氯化镍10-20g/l、氨基磺酸钴2.5g/l、硼酸35-40g/l、降应力剂15-20ml/l、平滑剂15-20ml/l、湿润剂1-3ml/l。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述降应力剂采用LN-MU、所述平滑剂采用LN-MA、所述湿润剂采用Y-17或Y-19中一种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述电铸液体为加温的电铸液体，其温度为40-60℃，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国强，李新华，李松，王庆明，
申请(专利权)人：北京玻璃钢研究设计院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]