离子束活化对GF/PEEK金属化涂层结合强度的影响

为了解决玻纤/聚醚醚酮复合材料(GF/PEEK)因界面惰性导致的金属化涂层结合强度弱的问题,采用低能离子束对基材进行表面活化处理,再以磁控溅射和电镀技术制备Cu膜,从而实现复合材料表面大厚度、高性能金属化层的制备。分别采用Ar、H_(2)、O_(2)和H_(2)+N_(2)混合气体进行离子束活化,通过对比活化前后基材的润湿性能、微观形貌和表面特性变化,对离子束活化的作用机理展开研究,制备Cu膜并对Cu膜的结合强度进行判定,探讨不同气体活化对结合强度的影响规律。结果表明,经离子束活化后,复合材料的表面润湿性得到显著改善,极性官能团的相对含量明显提高,表面和浅表面玻纤的结构完整性受到破坏,采用Ar、H_(2)、O_(2)和H_(2)+N_(2)离子束活化处理后,Cu膜的结合强度由未经活化的0.1MPa逐渐提高至0.4 MPa、1.49 MPa、7.97 MPa和11.51MPa。离子束活化技术能够有效改善复合材料的表面活性,显著提高金属化涂层的结合强度,延长金属化层的使用寿命,为其工程化应用奠定了理论和数据基础。

表面处理对PEEK GF30磁控溅射镀Cu金属化的影响

目的赋予基材PEEK GF30良好的导电性。方法以磁控溅射镀膜技术在表面沉积Cu膜。分别采用离子注入和等离子体活化两种技术对基材进行界面处理,通过接触角测试、红外光谱测试和界面微观形貌观察,与原始基材展开表面状态对比。再在此基础上进行金属化处理,并对3种不同界面状态下所制膜层的相结构、表面及断口形貌和成分、膜基结合强度进行判定和分析,探讨界面状态的影响因素以及对膜基结合性能的作用机理。结果注入金属Ti后,表面Ti含量得到了有效提高,但表面润湿性能无明显改变,活化处理后表面极性基团增加、润湿性能大幅提升,为镀膜提供了良好的界面状态。在原始状态、注入和活化后3种不同界面状态下制备的Cu膜均沿Cu(225)择优生长,活化后所制膜层的结晶度最优。原始状态下所制膜层平整性欠佳、膜基交界处异种材料差异明显,涂层附着力保持为5级,结合力<0.1 N;注入后所制膜层平整致密,交界处有Ti微粒产生“锚扎”强化效果,涂层附着力保持为1级,结合力<0.1 N;活化后所制膜层规则均匀,交界处出现缓冲层,金属微粒“锚扎”强化深度和强度效果最佳,涂层附着力保持为0级,结合力提升至15.45 N。结论金属注入能够改善膜基结合强度,但改善效果受限于注入层深度的影响。等离子体活化处理能够提高表面活性,改善基材表面环境,可有效提高膜基结合强度。