技术领域
[0001] 本
发明涉及
电沉积和复合材料技术领域，具体而言，涉及一种电铸复合材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 电铸复合材料具有高比强度、比
刚度、耐热、使用寿命长和尺寸稳定等特性，是新一代军事材料，主要用于航空
航天器关键结构零件。
[0003] 现有电铸复合材料通过增强体
表面处理和表面涂层使材料的界面性质得以改善，表面涂层的常用方法有：化学
镀法、
化学气相沉积法等。涂层的引入改变了界面的原始结合状态，提高了界面的结合强度。但是这种电铸复合材料在制备过程中，经
过热压罐内高温高压环境下容易造成涂层脱落，对
固化成型后的电铸复合材料的表面
质量产生影响，严重时会导致产品报废。而且，采用
化学镀法、化学气相沉积法等，会对环境造成较大污染，达不到环保要求。
发明内容
[0004] 为了克服
现有技术的
缺陷，本发明的一种电铸复合材料及其制备方法，其旨在解决现有的
金属基复合材料的涂层易脱落、材料表面质量较差以及制备过程不利于环保的技术问题。
[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 本发明提供一种技术方案：包括沉积金属层和复合材料层，所述复合材料层采用
碳纤维复合材料形成，所述金属层朝向所述复合材料层的表面沉积出连接部，所述复合材料层朝向所述金属层的表面对应所述连接部的
位置具有连接槽，所述连接部位于所述连接槽内，使所述金属层与所述复合材料层固定连接。
[0007] 进一步的，通过电沉积沉积出的均匀的金属层所述连接部为圆锥台的倒扣形状，所述连接部的小端沉积在所述金属层的表面，所述连接部的大端相对所述小端远离所述金属层的表面，所述连接槽的形状与所述连接部的形状相配合。
[0008] 进一步的，通过电沉积沉积出的均匀的金属层所述连接部为双层复合结构的倒扣形状；所述连接部的小端沉积在所述金属层的表面，所述连接部的大端相对所述小端远离所述金属层的表面，所述连接槽的形状与所述连接部的形状相配合。
[0009] 进一步的，所述金属层通过的倒钩勾连接部位也是直接沉积在金属沉积层上，所述连接部包括直线段和弯折段，所述直线段紧密沉积在所述金属层的表面，所述弯折段固定连接在所述直线段远离所述金属层的表面的一端，所述连接槽的形状与所述连接部的形状相配合；所述弯折段为沉积出的直线形或弧线形或波浪线形，结合
力良好。
[0010] 进一步的，所述双层复合结构为外层为六边形锥管段和内层为圆锥管段的复合结构；所述正六边形锥管段的每一个横截面正六边形内接圆的直径大于所述圆锥管段的直径；所述六边形锥管段和内层为圆锥管段上、下两端相互平齐。
[0011] 进一步地，所述金属层采用镍或
铜或其他金属通过电沉积工艺沉积而成；所述连接部与所述金属层一体成型，或者所述连接部与所述金属层分别成型后组装成一体，并在脱模前与复合材料层完成巩固化。
[0012] 本发明提供另一种技术方案：一种电铸复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0013] 步骤1、根据一种电铸复合材料的理论型面形状，反向设计过渡模；
[0014] 步骤2、在所述过渡模的表面铺设导电层；
[0015] 步骤3、通过
有限元分析设计辅助
阳极，保证沉积层均匀性，在所述导电层的表面沉积出均与的金属层；
[0016] 步骤4、在所述金属层的表面再次沉积连接部；
[0017] 步骤5、在所述金属层的表面铺设复合材料层，所述复合材料层具有二次沉积出的连接槽，所述连接部位于所述连接槽内，使所述金属层与所述复合材料层固定连接；
[0018] 步骤6、将各层结构和所述过渡模一并
热压固化，然后，将各层结构从所述过渡模上卸下，形成一种电铸复合材料。
[0019] 进一步的，所述步骤4中所述连接部为二次沉积出的倒勾形状，保证了连接强度。
[0020] 进一步的，所述步骤5中还包括：所述复合材料层采用
碳纤维复合材料形成，所述复合材料层分层铺设，每铺设一层所述碳纤维复合材料
压实后，再铺设下一层所述碳纤维复合材料。
[0021] 进一步的，所述步骤6中还包括：在热压固化之前，将各层结构和所述过渡模一并装入
真空袋，并用真空
泵对所述真空袋抽真空，以压实各层结构。
[0022] 相比现有的电铸复合材料，本发明的有益效果为：
[0023] 本发明提供一种电铸复合材料及其制备方法，通过在金属层朝向复合材料层的表面沉积的连接部，复合材料层朝向金属层的表面对应连接部的位置具有连接槽，连接部位于连接槽内，使金属层与复合材料层固定连接，从而提高电铸复合材料中层结构之间的连接强度，保证电铸复合材料的表面质量，使电铸复合材料具有良好的使用效果。
[0024] 相比现有的电铸复合材料的制备方法，本发明提供的电铸复合材料的制备方法的有益效果是：
[0025] 通过设置沉积的连接部和连接槽使电铸复合材料的制备过程中，层结构之间不易脱离，降低了制备难度，提高了产品的合格率，而且，制备过程中无需采用化学镀法、化学气相沉积法，使制备过程不会污染环境。
附图说明
[0026] 图1为本发明
实施例1提供的电铸复合材料的结构示意图；
[0027] 图2为图1中连接部的放大结构示意图；
[0028] 图3为本发明实施例2提供的电铸复合材料的结构示意图；
[0029] 图4为本发明实施例2提供的电铸复合材料的连接部的放大结构示意图；
[0030] 图5为本发明实施例3提供的电铸复合材料的连接部的放大结构示意图；
[0031] 图6为本发明实施例1提供的双层复合结构的立体结构示意图；
[0032] 图7为本发明实施例4提供的电铸复合材料的制备方法的
流程图。
[0033] 图中：
[0034] 100、电铸复合材料；110、导电层；130、金属层；150、复合材料层；13、1、连接部；1311、直线段；1313、弯折段；1321、六边形锥管段；1323、圆锥管段；151、连接槽。
具体实施方式
[0035] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0036] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0038] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039] 实施例1
[0040] 图1为本发明实施例1提供的电铸复合材料的结构示意图；请参阅图1。
[0041] 本实施例提供的
电镀复合材料100包括层叠设置的金属层130和复合材料层150，复合材料层150采用碳纤维复合材料形成，金属层130朝向复合材料层150的表面沉积出连接部131，复合材料层150朝向金属层130的表面对应连接部131的位置具有连接槽151，连接部131位于连接槽151内，使金属层130与复合材料层150固定连接。
[0042] 金属层130采用的材料有多种选择，例如：镍、
铁、铜。本实施例中金属层130采用镍制成。相比其它材料，镍的综合性能最佳。
[0043] 图2为图1中连接部的放大结构示意图；请参阅图2。
[0044] 图6为本发明实施例1提供的双层复合结构的立体结构示意图；请参阅图6.[0045] 其中，通过电沉积沉积出的均匀的金属层连接部131为双层复合结构的倒扣形状；连接部131的小端沉积在金属层130的表面，连接部131的大端相对小端远离金属层130的表面，连接槽151的形状与连接部131的形状相配合。具体来说，双层复合结构为外层为六边形锥管段1321和内层为圆锥管段1323的复合结构；正六边形锥管段1321的每一个横截面正六边形内接圆的直径大于圆锥管段1323的直径；六边形锥管段1321和内层为圆锥管段1323上、下两端相互平齐。
[0046] 也就是说，连接部131沉积在金属层130的表面，正六边形锥管段1321和圆锥管段1323的相嵌套构成，正六边形锥管段1321、圆锥管段1323之间形成的空间也增大了与复合材料层150贴合面积更大，双层复合结构的倒扣形状；连接部131的小端沉积在金属层130的表面，连接部131的大端相对小端远离金属层130的表面，连接槽151的形状与连接部131的形状相配合；使金属层130与复合材料层150牢固地贴合在一起；其本身结构具备屈服
变形更加稳定。
[0047] 实施例2
[0048] 图3为本发明实施例2提供的电铸复合材料的结构示意图；请参阅图3。
[0049] 本实施例提供的电镀复合材料100包括层叠设置的金属层130和复合材料层150，复合材料层150采用碳纤维复合材料形成，金属层130朝向复合材料层150的表面沉积出连接部131，复合材料层150朝向金属层130的表面对应连接部131的位置具有连接槽151，连接部131位于连接槽151内，使金属层130与复合材料层150固定连接。
[0050] 金属层130采用的材料有多种选择，例如：镍、铁、铜。本实施例中金属层130采用镍制成。相比其它材料，镍的综合性能最佳。
[0051] 复合材料层150采用碳纤维复合材料形成，能够显著增强电镀复合材料100耐高低温、耐油、抗
辐射的性能，也能增大电镀复合材料100的强度。
[0052] 图4为本发明实施例2提供的电铸复合材料的连接部的放大结构示意图；请参阅图4。
[0053] 连接部131为圆锥台形状，连接部131的小端沉积在金属层130的表面，连接部131的大端相对小端远离金属层130的表面，连接槽151的形状与连接部131的形状相配合。
[0054] 也就是说，连接部131沉积在金属层130的表面，连接部131可以与金属层130一体成型，也可以与金属层130分体成型、然后再组装成一体。
[0055] 连接槽151开设在复合材料层150上，连接槽151为一个圆锥台形状的空腔，其尺寸大小刚好将连接部131卡持在其内部，使金属层130与复合材料层150牢固地贴合在一起。
[0056] 连接部131的排布方式有多种选择，可以将连接部131均匀分布在金属层130的表面，也可以仅在金属层130的边缘设置一圈或多圈，具体情况可视电镀复合材料100的面积大小和运用场景而定。
[0057] 本实施例提供的电镀复合材料100通过在金属层130上沉积连接部131、在复合材料层150上开设连接槽151，使金属层130与复合材料层150牢固地贴附在一起，在电镀复合材料100的制备过程和使用过程中，能够有效防止层结构之间的脱离，保证了电镀复合材料100的表面质量，使电镀复合材料100具有良好的使用效果。
[0058] 实施例3
[0059] 本实施例提供一种电铸复合材料，其与实施例2的电铸复合材料结构相近，不同之处在于：本实施例提供的电铸复合材料的连接部为倒钩形状。
[0060] 图5为本发明实施例3提供的电铸复合材料的连接部的放大结构示意图，请参阅图5。
[0061] 连接部131为倒钩形状，连接部131包括直线段1311和弯折段1313，直线段1311垂直沉积在金属层130的表面，弯折段1313固定连接在直线段1311远离金属层130的表面的一端，连接槽151的形状与连接部131的形状相配合。
[0062] 直线段1311与弯折段1313可以一体成型，也可以分别成型后、再组装成一体。弯折段1313的形状有多种选择，例如直线形、弧线形、波浪线形，本实施例中，弯折段1313的形状为直线形，相比其他形状，直线形的弯折段1313结构简单、制备方便、能够牢固地卡持在连接槽151内。
[0063] 容易理解的是，实施例1或实施例2中的连接部131和连接槽151还有其他形状结构可选，例如连接部131还可以为T型形状、箭头形状等，只要能够使连接部131卡持在连接槽151内部，起到固定连接金属层130与复合材料层150的作用即可。
[0064] 本实施例提供的电镀复合材料100的其他结构与实施例1或实施例2中的相同，这里不再赘述。
[0065] 实施例4
[0066] 图7为本发明实施例4提供的电铸复合材料的制备方法的流程图，请参阅图7。
[0067] 本实施例提供的金属基复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0068] 步骤1、根据一种电铸复合材料的理论型面形状，反向设计过渡模；具体的，计算、有限元
软件模拟分析过渡模的尺寸参数，并采用数控加工技术制造过渡模；同时根据软件分析结果添加辅助阳极，保证沉积层厚度的均匀性。
[0069] 步骤2、在所述过渡模的表面铺设导电层；
[0070] 具体的，导电层110采用导电漆形成、并采用喷射的方式
覆盖在过渡模的表面，导电层110的厚度的范围为15μm至45μm。
[0071] 步骤3、通过有限元分析设计辅助阳极，保证沉积层均匀性，在所述导电层的表面沉积出均与的金属层；
[0072] 喷射完成导电层110后，将过渡模整体放入沉积池内，通电电镀一层金属层130，金属层130采用的材料有多种选择，例如：镍、铁、铜。本实施例中金属层130采用镍制成。相比其它材料，镍的综合性能最佳。
[0073] 本实施例中，采用电镀的方式相比现有的方法中采用化学镀法和化学气相沉积法，不会对环境造成污染，能够起到环保的效果，而且成本较低。
[0074] 步骤4、在所述金属层的表面再次沉积连接部；
[0075] 具体的，金属层130表面的连接部131的形状结构可以选择实施例1中的双层复合结构或者选择实施例2中的圆锥台形状或者选择实施例3中的倒钩形状。
[0076] 本实施例中的连接部131的排布情况、数量与实施例1或实施例2或实施例2中相同这里不再赘述。
[0077] 步骤5、在所述金属层的表面铺设复合材料层，所述复合材料层具有二次沉积出的连接槽，所述连接部位于所述连接槽内，使所述金属层与所述复合材料层固定连接；
[0078] 具体的，在金属层130沉积出连接部131的
基础上，在金属层130的表面铺设复合材料层150，复合材料层150将自动形成形状尺寸与连接部131相配合的连接槽151，并使连接部131卡持在连接槽151的内部，从而，使金属层130与复合材料层150固定连接成一体。
[0079] 复合材料层150采用碳纤维复合材料形成，复合材料层150采用分层铺设的方式形成，每铺设一层碳纤维复合材料压实后，再铺设下一层碳纤维复合材料，直至铺设至设计所需的厚度。这样，使复合材料层150具有较高的压实度，能够显著增强电镀复合材料100耐高低温、耐油、抗辐射的性能，也能增大电镀复合材料100的强度。
[0080] 步骤6、将各层结构和所述过渡模一并热压固化，然后，将各层结构从所述过渡模上卸下，形成一种电铸复合材料。
[0081] 具体的，在热压固化之前，将各层结构和过渡模一并装入真空袋，并用
真空泵对真空袋抽真空，利用
大气压力将各层结构压实。
[0082] 热压固化的过程在热压罐内完成，由于金属层130与复合材料层150通过连接部131和连接槽151紧密贴附，金属层130与复合材料层150在高温高压下也不会发生脱离的现象，保证了产品的表面质量，提高了产品的合格率。
[0083] 将各层结构从过渡模上卸下后，形成电镀复合材料100，并对电镀复合材料100进行表面处理，提升电镀复合材料100的性能。
[0084] 相比现有的金属基复合材料的制备方法，本实施例提供的制备方法，首先，在在金属层130上沉积连接部131、在复合材料层150上开设连接槽151使金属层130与复合材料层150牢固地贴附在一起，在电镀复合材料100的制备过程和使用过程中，能够有效防止层结构之间的脱离；其次，采用电镀的方式形成金属层130不会对环境造成污染，能够起到环保的效果，而且成本较低。
[0085] 本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本
申请的
权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
