木材彩色耐磨复合镀层的形成机理及性能研究

为了使木材化学镀制品同时具有良好的功能性和装饰性，本研究利用化学复合镀技术，通过不溶性固体微粒在镀层中的弥散分布和化学反应着色等新技术，获得彩色、耐磨、高硬度、抗腐蚀的功能性金属复合镀层，并在复合镀状态下研究木材表面彩色耐磨性复合镀层的形成理论和方法。本研究主要包括以下内容: （1）木材彩色耐磨复合镀层的形成（2）彩色耐磨复合镀层的化学成分、组织结构、结晶状态研究（3）耐磨性复合镀层不溶性固体微粒的弥散分布理论和镀层化学反应着色机理研究（4）彩色耐磨复合镀层性能研究。本研究可以深化和丰富现有的木材化学镀理论，为木材化学镀技术的实际应用提供坚实的理论基础。这一研究成果的取得既可以解决木材表面金属复合镀层所具有的功能性，也可以解决复合镀层的装饰性，这将对木材以及木质材料化学镀制品的推广应用，对进一步拓宽木材/金属复合材料的应用范围以及开发新型功能性木基复合材料具有重要意义。

为了使木材化学镀制品同时具有良好的功能性和装饰性，本研究利用化学复合镀技术对木材表面进行化学复合镀，通过耐磨性固体微粒和着色剂的加入，使木材表面获得彩色、耐磨、抗腐蚀的功能性金属复合镀层，并对木材彩色耐磨性复合镀层的形成机理和性能进行了研究。本研究主要结果如下：.（1）木材化学镀Cu/Ni获得复合镀层，复合镀层可依然保持原有的孔隙结构，但表面已完全被镀层所覆盖，镀层材料组织致密、硬质相分布均匀，界面结合良好，铜原子和镍原子不仅覆盖在木材的表面，而且都能够沉积到木材的导管中，增加了木材与金属的结合力，提高了表面的耐磨性能。相对铜原子的排列而言，镍原子的排列更加致密。.（2）木材化学镀Cu/Ni的复合镀层，其表面的摩擦系数由0.04—0.12分别下降到0.004和0.003，摩擦力矩由10—30N.mm下降到1N.mm，硬度平均值由6.42HV上升到93.18HV和226.86HV，具有较高的耐磨性和硬度；.（3）通过在接触角测试仪上测试，金属化木材表面与水的接触角为37°，铜层表面的接触角为129.7°，镍层表面的接触角为81.8°，通过表面金属化后木材表面的接触角明显增大，说明耐水性能明显增强。.（4）木材复合镀镀液配方：硫酸镍32g/L，次磷酸钠28g/L，柠檬酸钠30g/L，硫尿2mg/L，温度65℃，pH值9。.（5）采用钼酸盐为着色剂，木材彩色化学镀工艺为：钼酸铵1.5～2.5g/L，次亚磷酸钠4.5～7.0g/L，温度85—90℃，搅拌器转数60—70r/min，在钼酸铵溶液中加入次亚磷酸钠，通过不同时间的着热处理能得到紫、黄、彩虹、粉红、黑色等颜色。同时，随着Mo的增加，镀膜的厚度在增加，光的透过率也随之发生改变。.（6）材表面化学镀中添加纳米SiC会提高木材表面的耐磨性性能、硬度、耐腐蚀性能；纳米SiC 微粒的加入, 增加了形核的质点, 提高了镀层的形核率, 促进晶胞的形成。.（7）木材化学复合镀层，在9kHz-1.5GHz的电磁波辐射下电磁屏蔽效能平均值可以达到60dB以上，具有很好的电磁屏蔽效能。.本研究进一步深化和丰富了现有的木材化学镀理论，为木材化学镀技术的实际应用提供坚实的理论基础。木材彩色化学镀可以解决木材表面金属复合镀层所具有的功能性，也可以解决复合镀层的装饰性，这将对开发木材/金属新型功能性木基复合材料具有重要意义。