水泥基壓電復(fù)合材料表面無鈀活化及化學(xué)鍍Ni-P工藝研究.pdf

1、水泥基壓電復(fù)合材料是大型土木工程智能監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。它與混凝土具有良好的相容性，具有高強(qiáng)度、靈敏的感知度且成本較低，因此它的研制可以改造傳統(tǒng)水泥基材料，使其應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中。但是只有在水泥基壓電復(fù)合材料表面制備性能良好的電極之后，其壓電性能才能得到發(fā)揮。因此，研制適合水泥基壓電復(fù)合材料電極的制備工藝具有重要意義。
　　本文以PZT-5壓電陶瓷為功能體材料，以環(huán)氧樹脂與普通硅酸鹽水泥的混合物為基體材料，用二次切割-澆注法制

2、備1-3型水泥基壓電復(fù)合材料，并采用無鈀活化化學(xué)鍍鎳的方法在其表面制備電極，綜合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果、正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析無鈀活化工藝及施鍍工藝對鍍速及鍍層性能的影響。
　　以最佳粗化工藝、堿性鍍液為前提，以鍍層的外觀、鍍速、含磷量和耐腐蝕性為主要指標(biāo)，采用單因素實(shí)驗(yàn)，研究活化順序、活化主鹽、還原溶劑組成對鍍層性能的影響。結(jié)果表明：采用無鈀活化法對水泥基壓電復(fù)合材料表面進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的最優(yōu)工藝順序?yàn)椋捍蚰ァ汀只€原→活化→施鍍；活化主

3、鹽優(yōu)選乙酸鎳；還原劑硼氫化鈉的最佳溶劑為甲醇體積分?jǐn)?shù)為50％的甲醇-水混合液。
　　采用單因素實(shí)驗(yàn)研究活化主鹽濃度、活化時間、活化溫度對鍍層外觀、鍍速、結(jié)合力、耐蝕性的影響，以鍍速為主要指標(biāo)，采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化活化工藝條件，確定最優(yōu)活化工藝參數(shù)。選取五種活化液添加劑：碘化鉀、乙二胺、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨，在最佳活化工藝基礎(chǔ)上探討活化液添加劑對鍍層性能的影響，確定最優(yōu)添加劑及其濃度。結(jié)果表明，最佳活化工藝條件

4、：乙酸鎳濃度25g/L，活化時間10min，活化溫度35℃；活化液中最優(yōu)添加劑為聚乙二醇，最優(yōu)添加劑濃度為30mg/L。
　　對有鈀活化法和經(jīng)過改進(jìn)后的無鈀活化法所得到的鍍層做了對比，結(jié)果表明：經(jīng)過改進(jìn)后的無鈀活化法得到的鍍層鍍速更高，鍍層表面微觀形貌和耐蝕性更好，因此有鈀活化法不適合水泥基壓電復(fù)合材料表面化學(xué)鍍鎳。
　　在原有堿性鍍液的基礎(chǔ)上改進(jìn)鍍液配方，得到偏中性鍍液，并通過單因素實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)確定最佳施鍍工藝條件。結(jié)果

5、表明：偏中性鍍液配方為：NiSO4?7H2O:20g/L， Na3C6H5O7?2H2O:12g/L, NaH2PO2?H2O:30g/L，CH3COONa:12g/L，Na2B4O7?10H2O:8g/L；最佳施鍍工藝條件為：施鍍pH值8.0，施鍍溫度50℃，施鍍時間20min。
　　對最佳活化工藝和施鍍工藝得到的鍍層進(jìn)行性能分析，結(jié)果表明：最佳活化和施鍍條件下得到的鍍層表面平整、光亮，晶粒大小均勻、結(jié)合緊密，鍍層斷面檢測顯示其