CN103741148A - 一种蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，包括了天线表面封闭改性处理→天线前处理，包括除油粗化和改性封闭材料粗化→天线金属化，包括化学成金属膜和电镀加厚→金属膜层三防后处理，这样的顺序工艺过程。蜂窝夹层结构环氧玻璃钢天线金属化后除了具有金属外观，还可具有表面导电、导热、导磁、耐溶剂浸蚀、耐光照性能好、各项电性能指标符合天线设计要求。我们的天线封闭改性处理与常规的玻璃钢非金属材料金属化工艺相比，工艺流程简单，无需等离子或激光诱导等特殊工艺设备，具有较高的实用性、可靠性，便于生产加工推广的使用的特性。

Description

一种蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺

技术领域

本发明涉及环氧玻璃钢天线，具体涉具有蜂窝夹层结构环氧玻璃钢天线的金属化工艺。

背景技术

环氧玻璃钢是五十多年来发展迅速的一种复合材料，具有优越的性能、价格比，容易模塑成复杂的制品形状。较高的环境抗力，特别是它的高性能与低密度性质使它在很多应用领域比金属具有更大的优势。蜂窝环氧玻璃钢夹层结构用的蜂窝芯材可用多种材料制成，如热塑性蜂窝，铝蜂窝，纸蜂窝等。

天线是在无线电收发***中，向空间辐射并从空间接收电磁波的金属装置。但是蜂窝夹层结构环氧玻璃钢材料是电和热的不良导体，无法实现天线接收或干扰信号，利用玻璃钢基材优异的透波性（98%），在外表做以金属化处理，则可广泛用于雷达罩或天线罩。

目前对于非金属基材的金属化方法有：1）空蒸镀铝或银等良导体材料；2）复导电涂料后电镀；3）粘结金属膜；4）直接喷镀金属；5）模具上金属镀层转移法。以上几种方法虽适合于结构致密的非金属如塑料，但是强度不够大，尤其对于有蜂窝夹层结构的环氧玻璃钢，则不适用此类工艺。

发明内容

为了制作一种优质的蜂窝夹层结构环氧玻璃钢天线，满足天线的各项电性能指标，本发明特提供一种蜂窝夹层结构环氧玻璃钢天线金属化工艺。

本发明采用以下技术方案来解决现有问题：一种蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，包括了天线表面封闭改性处理→天线前处理，包括除油粗化和改性封闭材料粗化→天线金属化，包括化学成金属膜和电镀加厚→金属膜层三防后处理，这样的顺序工艺过程。

所述天线表面封闭改性处理是指：1）首先将蜂窝夹层结构环氧玻璃钢基体表面擦拭干净，在45～55℃下预热0.5h；2）然后在基体表面均匀地涂一层自制环氧可镀胶，室温固化24小时；3）最后机械打磨至细腻光滑，画出所需的金属化图形，非金属化表面部分用胶带遮蔽保护；所述自制环氧可镀胶，是指包含有质量比为10:3:1:2:3～4的E-51环氧树脂、二氧化钛、硫酸钡、二氧化硅和651聚酰胺几种成分的调配胶。

自制环氧可镀胶的配制方法是：

1）准备：如果是新制的二氧化钛，须用蒸馏水过滤，然后置于120℃以上的烘箱中烘2～3h，冷却后装入密封瓶中备用；如果放置了一段时间的二氧化钛，则不用过滤、烘干的步骤，直接装入密封瓶中备用；二氧化硅和硫酸钡放在100±5℃的烘箱中烘2h以上，冷却后装入密封瓶中备用；

2）配制：按比例称取二氧化硅、硫酸钡，先用少量的E-51环氧树脂在玻璃台板上调至肉眼看不到颗粒为止，再加入余量E-51环氧树脂搅拌均匀，调好放入盛胶溶器中；现场使用时再搅入651聚酰胺即可使用。

所述天线前处理，包括检漏→除油粗化→改性封闭材料粗化的工艺步骤；除油粗化，是指顺序经过：机械粗化→流水清洗→化学去油→流水清洗的步骤；改性封闭材料粗化，是指顺序经过：粗化一→流水清洗→浸盐酸→流水清洗→粗化二→流水清洗→浸盐酸→流水清洗的步骤。

所述机械粗化是指砂纸打磨粗化；化学去油是指把天线用浓度为0～60g/l的氢氧化钠在55～60℃下刷洗或浸泡5～10分钟；粗化一是指把天线用每升溶液中含400～450g的氧化铬和200～250ml的硫酸的混合溶液，在48～55℃下刷洗或浸泡10～15分钟；粗化二是指用每升溶液中含300～350ml的硫酸和15ml的氢氟酸混合溶液在50～55℃下刷洗或浸泡10～15分钟；浸盐酸是指在体积百分比为20%的盐酸液中浸泡3～8分钟。

所述天线金属化处理工艺中，天线表面化学成金属膜的过程顺序为：预浸→胶体钯催化→水洗→加速处理→流水清洗→化学镀铜→水洗→浸酸→电镀铜→流水清洗→化学破膜→流水清洗→防氧化处理→流水清洗→晾干→去防镀防漏层。

所述预浸是指把天线放到氯化亚锡和盐酸混合溶液中，常温下浸泡1～3分钟；胶体钯催化是指：先配制乙液：每升溶液中含有75g氯化亚锡、200ml盐酸、7g锡酸钠的混合液，后配制甲液：每升溶液中含有1g氯化钯、100ml盐酸、2.54g氯化亚锡混合溶液；甲液配制时最后在30℃±2℃时加入氯化亚锡搅拌0～15分钟，然后立即倒入乙液中，搅拌均匀，升温至50±2℃，恒温反应3h，加水稀释为止，然后把天线在溶液中浸泡10～15分钟；加速处理：是指将天线在100g/l的氢氧化钠溶液中浸泡10～15分钟；化学镀铜：是指使用每升溶液中含有50g酒石酸钾钠、9g硫酸铜、9g氢氧化钠、12ml甲醛的混合溶液，天线在21～27℃下浸泡20～30分钟。浸酸：是指把工件浸在酸液里放一段时间；电镀铜：是指用电解方法在表面沉积铜镀层的过程；化学破膜：是使用每升溶液中含有180～200ml的过硫酸铵和10～20ml的硫酸混合液，将天线放入浸泡0.5～1分钟；防氧化处理：是使用1g/l的苯并三氮唑浸泡处理0.5～1分钟；去防镀防漏层：指撕除封闭改性处理时用在非金属化表面遮蔽的胶带。

所述金属膜层三防后处理，是指把天线放在苯并三氮唑钝化液里浸泡0.5～1分钟。

本发明采用的工艺，具有的有益效果是：在蜂窝夹层结构玻璃钢表面沉积一定图形的金属，满足天线接收或干扰信号的要求，解决了金属膜层和基体的结合力、大面积化学沉金属膜等关键技术，且金属膜层表面光亮、平整、一致、基体无砂眼、针眼、镀层与基体结合力牢固，平均厚度大于30μ，各项电性能指标符合天线设计要求。应用本发明制作出的天线，优点是蜂窝夹层结构环氧玻璃钢材料重量轻、耐腐蚀、易成型、金属化后除了具有金属外观，还可具有表面导电、导热、导磁、耐溶剂浸蚀、耐光照性能等特点，很适合于天线制作，具有较高的实用性、可靠性，便于生产加工推广的使用的特性。

具体实施方式

蜂窝夹层结构环氧玻璃钢天线金属化工艺是指在蜂窝夹层结构环氧玻璃钢基体表面经过改性处理获得一定厚度的金属膜层的过程。

本发明工艺路线可概括为：天线表面封闭改性处理→天线前处理（包括除油粗化和改性封闭材料粗化）→天线金属化处理（包括化学成金属膜和电镀加厚）→金属膜层三防后处理，这样几个顺序的过程。

一，天线表面封闭改性处理

所述天线表面封闭改性处理，是指：1）首先将需金属化的蜂窝夹层结构环氧玻璃钢基体表面用酒精擦拭干净后，在45～55℃下预热0.5h；2）然后在基体表面薄而均匀地涂上一层自制环氧可镀胶，室温固化24小时；3）最后机械打磨固化表面至细腻光滑，按图纸要求在环氧玻璃钢基体胶层表面画出所需的金属化图形，非金属化表面部分用胶带遮蔽保护。

封闭改性处理的目的是在疏松多孔的蜂窝夹层结构环氧玻璃钢表面形成一层致密的、与金属层能够牢固结合的膜层。

这里，所用的自制环氧可镀胶，是指包含有质量比为10:3:1:2:3～4的E-51环氧树脂、二氧化钛、硫酸钡、二氧化硅和651聚酰胺几种成分的调配胶。自制环氧可镀胶的配制方法是：

1）如果是新买回来的二氧化钛可能略带微酸性，须用蒸馏水过滤，然后置于120℃以上的烘箱中烘2～3h，冷却后装入密封瓶中备用；如果不是新的二氧化钛，没有了微酸性，则不用过滤、烘干的步骤，直接装入密封瓶中备用。

2）二氧化硅微粒和硫酸钡在使用前放在100±5℃的烘箱中烘2h以上，冷却后装入密封瓶中备用。

3）按比例称取一定量的二氧化硅、硫酸钡，先用少量的E-51环氧树脂在玻璃台板上调至肉眼看不到颗粒为止，再加入余量E-51环氧树脂搅拌均匀即可，调好放入盛胶溶器中备用。

4）使用时现场搅入651聚酰胺即可使用。

用胶带将非金属化表面遮蔽保护的方法就是先用双面胶美纹纸不撕除，帖服在模板上按模板图形剪裁，然后用透明胶带粘贴住双面胶，粘到非金属化玻璃基体表面即可。

在固化的胶面上画出图形，用铅笔画出痕迹即可。

二，天线前处理

所述天线前处理，主要是指将封闭改性处理后的蜂窝夹层结构环氧玻璃钢进行除油粗化和改性封闭材料粗化两个工艺过程。

在天线前处理之前，先用45～50℃热水检漏，如发现漏水，必须补漏。这是因为，天线是制作在蜂窝玻璃钢基材上，载体是中空的，如果漏水说明表面密封不好，影响天线性能，需要用自制环氧可镀胶补涂。

除油粗化，是指顺序经过机械粗化→流水清洗→化学去油→流水清洗的步骤。其中，机械粗化是指砂纸打磨粗化，使涂胶面形成均匀连续的微观粗糙表面；化学去油是指使用浓度为0～60g/l的氢氧化钠（NaOH）在55～60℃下（刷洗、浸泡都可以）5～10分钟，使涂胶面不挂水珠。

改性封闭材料粗化，是指根据自制环氧可镀胶所含的成分，选择对这些物质有轻微腐蚀作用的化学溶液蚀刻表面，从而在玻璃表面形成无数微孔，增加表面积和生成某些极性基团。要严格控制粗化时间和温度，因为粗化不够和粗化过度都会影响金属膜层的结合力。

改性封闭材料粗化顺序按照如下步骤进行：粗化一→流水清洗→浸盐酸→流水清洗→粗化二→流水清洗→浸盐酸→流水清洗。

粗化一是指把天线用每升溶液中含400～450g的氧化铬（CrO₃）和200～250ml的硫酸（H₂SO₄）的混合溶液在48～55℃下刷洗或浸泡10～15分钟。粗化一时，严格控制温度和时间，涂胶面浸入溶液，或溶液浇淋到涂胶面，随时观察，不允许天线变形。

粗化二是指用每升溶液中含300～350ml的硫酸（H₂SO₄）和15ml的氢氟酸（HF）混合溶液在50～55℃下刷洗或浸泡10～15分钟（注：溶液中氢氟酸容易挥发，注意定期补充，补充量按化学分析结果，其它溶液按常规电镀技术要求维护）。粗化二粗化后，涂胶面均匀一致，无变色现象。

浸盐酸是指在体积百分比为20%的盐酸液中浸泡3～8分钟。

经过前处理的天线，已经在非金属表面（也就是说在金属图形上）形成一些粗化的孔洞。接下来是天线的金属化处理。

三，天线金属化处理

天线金属化处理，包括将前处理的天线进行化学成金属膜和电镀加厚两个工艺过程。由于非金属表面粗化后所形成的大量孔洞具有吸附特性，所以为了诱导化学沉积金属过程得以在这些表面上进行，必须先吸附一层具有催化活性的贵金属钯核心，从而使化学沉积金属反应在整个催化处理过的基体表面上顺利进行。

天线表面化学成金属膜的过程顺序为：预浸→胶体钯催化→水洗→加速处理→流水清洗→化学镀铜→水洗→浸酸→电镀铜→流水清洗→化学破膜→流水清洗→防氧化处理→流水清洗→晾干→去防镀防漏层。

预浸：是指把天线放到氯化亚锡（SnCl₂·2H₂O）和盐酸（HCl）混合溶液中，常温下浸泡1～3分钟。氯化亚锡和盐酸溶液的配制方法是：先将SnCl₂·2H₂O完全溶于盐酸之后，再加冷水到所需要的体积，每升溶液中氯化亚锡70g，盐酸30ml，其余都是水。必须注意SnCl₂·2H₂O易水解，如果溶液成为乳白色浑浊液，表明已生成碱式锡酸盐的水解物，严禁使用。

胶体钯催化：是指将甲、乙两种溶液分别配制，然后在一定条件下混合，把天线在催化溶液中浸泡10～15分钟。

甲溶液是指：每升溶液中含有1g氯化钯（PdCl₂）、100ml盐酸、2.54g的氯化亚锡（SnCl₂·2H₂O）混合溶液，其余为水。氯化钯先溶于盐酸中，再加入水，再在30℃±2℃的恒温下，加入氯化亚锡，搅拌反应0～15分钟，成液。胶体钯的活性和稳定性取决于搅拌的时间和温度，必须严格监控。

乙溶液是指：每升溶液中含有75g的氯化亚锡、200ml的盐酸、7g的锡酸钠（Na₂SnO₃3H₂O），其余为水。将氯化亚锡先溶于盐酸中，后加入水，再将锡酸钠溶于溶液内，成液。

这两种溶液的混合配制方法是：先配制乙液，因为乙液没有时间温度的限制，甲液有温度、时间的要求，所以配好乙液后，再配制甲液。甲液配制时在30℃±2℃加入氯化亚锡搅拌0～15分钟后，立即倒入乙液中，搅拌混合均匀，升温至50±2℃，恒温反应3h，溶液由暗绿转成棕褐色，后加水稀释为止（配1升溶液就稀释至1升，配100升溶液就稀释至100升）。因为氯化钯属贵金属溶液，必须现用现配，一般在二至三个月内可循环使用。如溶液需循环使用，配制时氯化钯含量按配方的上限，重复使用时必须根据消耗量随时添加氯化钯及相关材料。

加速处理：是指将天线在100g/l的氢氧化钠溶液中浸泡10～15分钟。

化学镀铜：是指使用每升溶液中含有50g的酒石酸钾钠（KNaC₄H₄O₆·4H₂O）、9g的硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）、9g的氢氧化钠（NaOH）、12ml甲醛（HCHO）的混合溶液，将天线在21～27℃下浸泡20～30分钟。配制溶液时酒石酸钾钠溶解于水后，加入硫酸铜，搅拌使之完全溶解，慢慢加入已溶解的氢氧化钠，调整PH值为12～13，在天线浸入溶液前再需加入甲醛。

将天线浸入化学镀铜溶液，在30～60秒内看到铜的沉积，2分钟内应完全覆盖涂胶面，否则必须退除铜层返工。本化学镀铜液是低铜量配方，要严格控制负载1-1.5dm²/l（负载就是工件）。严格控制电镀槽内阳极面积与阴极面积之比为二比一（一般电镀铜的阳极是电解铜板，阴极就是待镀工件）。电镀有可能出现阳极钝化，电镀前要清洗阳极，电解30～40分钟,阳极生成完整的黑膜。

浸酸：是指把工件浸在酸液里放一段时间。

电镀铜：是指用电解方法在表面沉积铜镀层的过程。

化学破膜：就是使用每升溶液中含有180～200ml的过硫酸铵（（NH₄）₂S₂O₈）和10～20ml的硫酸混合液，将镀铜膜的天线放入浸泡0.5～1分钟。

防氧化处理：就是使用1g/l的苯并三氮唑浸泡处理0.5～1分钟。

去防镀防漏层：指撕除前面用到的防镀防漏胶带即可。

电镀加厚：就是加厚电镀铜。

因化学金属膜层薄，所以化学成金属膜后，可以直接镀铜或镀镍加厚，为提高镀层的抗热冲击性能，宜选镀铜，因为铜层的热膨胀系数比较接近于非金属材料。

电镀加厚工艺方法是：因蜂窝夹层结构玻璃钢的密度一般都小于1.0g/cm³,为防止大天线零件在密度大的电解溶液中浮起，零件应在挂具上卡紧，挂具也应在导电杆上固定牢固，对专门作预处理用的挂具还可采用悬挂重物的方法。某些非金属材料刚性小、易变形，应装夹在零件壁厚较大的部位，装夹力不宜过大。因化学金属膜层薄，通常只有0.1～0.2μm，挂具与零件接点部位的初始导电性差、电阻大，所以应注意使接点面积小，数量多，接点位置应使电流分布比较均匀。

四，金属膜层三防后处理

指把天线工件放在钝化液里浸泡0.5～1分钟，用苯并三氮唑溶液。防止金属膜层氧化腐蚀，延长有金属膜层的天线在室外条件下的使用寿命。

上所述仅是本发明的一个具体应用实例，并非对本发明的任何限制，凡是根据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改，变更，均仍属于本发明的保护范围。天线表面封闭改性处理和改性封闭材料粗化是本发明的重要技术特征，这项技术为表面粗糙、孔隙率较大的非金属表面金属化提供了一项有效的措施。

Claims (8)

1.一种蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：包括了天线表面封闭改性处理→天线前处理，包括除油粗化和改性封闭材料粗化→天线金属化，包括化学成金属膜和电镀加厚→金属膜层三防后处理，这样的顺序工艺过程。

2.根据权利要求1所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：所述天线表面封闭改性处理是指：1）首先将蜂窝夹层结构环氧玻璃钢基体表面擦拭干净，在45～55℃下预热0.5h；2）然后在基体表面均匀地涂一层自制环氧可镀胶，室温固化24小时；3）最后机械打磨至细腻光滑，画出所需的金属化图形，非金属化表面部分用胶带遮蔽保护；

所述自制环氧可镀胶，是指包含有质量比为10:3:1:2:3～4的E-51环氧树脂、二氧化钛、硫酸钡、二氧化硅和651聚酰胺几种成分的调配胶。

3.根据权利要求2所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：自制环氧可镀胶的配制方法是：

1）准备：如果是新制的二氧化钛，须用蒸馏水过滤，然后置于120℃以上的烘箱中烘2～3h，冷却后装入密封瓶中备用；如果放置了一段时间的二氧化钛，则不用过滤、烘干的步骤，直接装入密封瓶中备用；二氧化硅和硫酸钡放在100±5℃的烘箱中烘2h以上，冷却后装入密封瓶中备用；

2）配制：按比例称取二氧化硅、硫酸钡，先用少量的E-51环氧树脂在玻璃台板上调至肉眼看不到颗粒为止，再加入余量E-51环氧树脂搅拌均匀，调好放入盛胶溶器中；现场使用时再搅入651聚酰胺即可使用。

4.根据权利要求1所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：所述天线前处理，包括检漏→除油粗化→改性封闭材料粗化的工艺步骤；除油粗化，是指顺序经过：机械粗化→流水清洗→化学去油→流水清洗的步骤；改性封闭材料粗化，是指顺序经过：粗化一→流水清洗→浸盐酸→流水清洗→粗化二→流水清洗→浸盐酸→流水清洗的步骤。

5.根据权利要求4所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：所述机械粗化是指砂纸打磨粗化；

化学去油是指把天线用浓度为0～60g/l的氢氧化钠在55～60℃下刷洗或浸泡5～10分钟；

粗化一是指把天线用每升溶液中含400～450g的氧化铬和200～250ml的硫酸的混合溶液，在48～55℃下刷洗或浸泡10～15分钟；

粗化二是指用每升溶液中含300～350ml的硫酸和15ml的氢氟酸混合溶液在50～55℃下刷洗或浸泡10～15分钟；

浸盐酸是指在体积百分比为20%的盐酸液中浸泡3～8分钟。

6.根据权利要求1所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：所述天线金属化处理工艺中，其中，

天线表面化学成金属膜的过程顺序为：预浸→胶体钯催化→水洗→加速处理→流水清洗→化学镀铜→水洗→浸酸→电镀铜→流水清洗→化学破膜→流水清洗→防氧化处理→流水清洗→晾干→去防镀防漏层。

7.根据权利要求6所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：所述预浸是指把天线放到氯化亚锡和盐酸混合溶液中，常温下浸泡1～3分钟；

胶体钯催化是指：先配制乙液：每升溶液中含有75g氯化亚锡、200ml盐酸、7g锡酸钠的混合液，后配制甲液：每升溶液中含有1g氯化钯、100ml盐酸、2.54g氯化亚锡混合溶液；甲液配制时最后在30℃±2℃时加入氯化亚锡搅拌0～15分钟，然后立即倒入乙液中，搅拌均匀，升温至50±2℃，恒温反应3h，加水稀释为止，然后把天线在溶液中浸泡10～15分钟；

加速处理：是指将天线在100g/l的氢氧化钠溶液中浸泡10～15分钟；

化学镀铜：是指使用每升溶液中含有50g酒石酸钾钠、9g硫酸铜、9g氢氧化钠、12ml甲醛的混合溶液，天线在21～27℃下浸泡20～30分钟；

浸酸：是指把工件浸在酸液里放一段时间；

电镀铜：是指用电解方法在表面沉积铜镀层的过程；

化学破膜：是使用每升溶液中含有180～200ml的过硫酸铵和10～20ml的硫酸混合液，将天线放入浸泡0.5～1分钟；

防氧化处理：是使用1g/l的苯并三氮唑浸泡处理0.5～1分钟；

去防镀防漏层：指撕除封闭改性处理时用在非金属化表面遮蔽的胶带。

8.根据权利要求1所述的蜂窝环氧玻璃钢天线金属化工艺，其特征在于：所述金属膜层三防后处理，是指把天线放在苯并三氮唑钝化液里浸泡0.5～1分钟。