等离子体处理对CFRP筒状件内壁活化效果的影响

作者：万俊豪; 但敏; 黄佳俊; 唐国庆; 黄熠; 金凡亚^*

来源：中国表面工程, 2023, 36(06): 178-185.

• 复合材料
• 筒状件内壁
• 射频辉光放电
• 等离子体活化
• 表面能

为解决碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)筒状件内壁表面化学惰性较高导致与金属涂层结合强度差的问题，采用射频辉光放电对其内表面进行活化处理来提高其表面活性。通过接触角测试和红外光谱分析，探究等离子体处理气压、射频电源功率、处理时间和离子种类对活化效果的影响。结果表明，经射频辉光放电等离子体处理后CFRP筒状件内壁表面等离子体活化效果明显，表面能显著提高。其他工艺参数相同情况下，活化效果随气压增大先提升后降低，随射频电源功率和处理时间的增大而提高，以氧等离子体活化效果最佳。其中，在处理气压0.5 Pa、射频电源功率500 W、处理时间60 min、氧等离子体条件下效果最为显著，水和二碘甲烷的接触角分别由71.29°、49.36°降低到4.93°、5.39°，表面能从38.85 mJ·m-2提升到74.73 mJ·m-2。通过红外光谱分析，经等离子体处理后的CFRP中C-H和C≡C等非活性键被打断，带有C=O的醛基和羧基活性基团增多，浸润性大幅提高。活化后的CFRP基体与金属薄膜的膜基结合力由不足0.1 MPa提升至0.49 MPa。研究通过射频辉光放电对CFRP筒状件内壁表面进行活化处理，为制备高结合强度的金属涂层打下基础。

• 单位
  核工业西南物理研究院