Action d'un décapage chimique sur la topographie de surface d'un composite et effet sur l'adhérence d'un dépôt métallique

Effect of alcaline etching of epoxy on peel adhesion of copper, on fibre renforced epoxy composite

¹ Laboratoire de Corrosion et de Traitements de Surface, IUT Dépt GMP, Besançon
² Protection des Métaux, Montreuil

Résumé

L'adhérence d'un film métallique de cuivre sur un composite époxy-fibres dépend de l'état de surface du matériau. Pour obtenir un état de surface favorisant l'ancrage mécanique, on procède souvent à un décapage chimique de la surface. Or, les propriétés mécaniques du substrat composite peuvent être altérées par ce décapage, les fibres et matrice constitutives réagissant différemment à cette opération. Aussi peut-on apposer, pendant l’élaboration, sur les deux faces du composite, un film polymère (de nature époxyde), homogène en composition. Celui-ci préservera l’intégrité du composite pendant la phase de décapage. Par la suite, le revêtement métallique (Cu) sera déposé sur ce film intermédiaire (ou interphase). Dans cet article, nous montrons que l'adhérence du cuivre sur ce film est liée non seulement à l’amplitude verticale de la rugosité mais aussi à sa topographie. En utilisant une technique de relocalisation profilométrique d’une même surface au cours du décapage, nous évaluons son action sur la micro-géométrie de surface du film, laquelle s'avère dépendante de sa rugosité initiale et par conséquent de celle du substrat composite.

Abstract

The adhesion of electroplated copper to fibre-reinforced epoxy composite is controlled by mechanical keying. Rough surfaces are prepared by chemical etching. Therefore mechanical properties could be degraded if the difference in reactivity of the composite components (fibres and matrix) is not taken into consideration. To eliminate this surface heterogeneity, a plating film (epoxy resin) is applied to the composite, which becomes chemically homogeneous. During the etching process, this plating film will protect the integrity of the composite. Later on, copper can be directly electroplated onto the intermediate layer (epoxy resin). This study describes the influence of the surface geometric characteristics of two composites on the adhesion strength of copper coating. We have found that the mean peak-to-valley height (R_z) is not sufficient to explain the adhesion level. The technique of profilometric relocation is used for quantifying the etching effect on the surface micro-geometry, which is dependent on the initial composite substrate roughness.