碳纤维表面热还原镀铜镍复合镀层制备工艺及机理研究

发布时间：2018-01-16 16:10

  本文关键词：碳纤维表面热还原镀铜镍复合镀层制备工艺及机理研究　出处：《兰州交通大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 碳纤维 氢气还原 表面金属化 润湿性

【摘要】：碳纤维增强金属基体复合材料结合了纤维与金属的许多优点,但是碳纤维与金属基体在复合时润湿性差,易发生化学反应降低了它的应用。解决碳纤维与金属基体间差的相容性一种有效手段是表面金属化。表面金属化使碳纤维与金属的接触变成金属与金属的接触,这就降低了制作金属基体复合材料时给碳纤维造成的破坏,充分发挥了碳纤维的优良性能。课题采用热还原镀的方法对碳纤维表面金属化。热还原镀是利用高温下氢气强还原性的特点,把涂覆金属盐的碳纤维还原成金属镀层碳纤维的一种镀覆方法。这种新方法相对于传统方法(电镀,化学镀)工艺相对简便,镀覆更加均匀,镀层与纤维的结合力也相对更好。研究中得到以下结论:(1)把碳纤维放到马弗炉中进行脱胶处理,实验表明,400℃对碳纤维灼烧30min,脱胶效果比较理想。在室温下对脱胶的碳纤维硝酸粗化处理,粗化时间为70min效果比较好。通过XRD分析以上碳纤维表面预处理对碳纤维的微观结构没有造成破坏。粗化时间延长,碳纤维表面挂覆预镀液的量也变多。(2)本文分别对两种不同的主盐(硫酸铜,硝酸铜)的镀覆机理进行了研究,依据机理的不同制定了两种不同的镀覆工艺。且依据制定的镀覆工艺,我们得到了性能比较好的镀层碳纤维。(3)利用正交试验对硫酸铜预镀液进行设计,发现预镀层碳纤维质量较好时,预镀液的配方为:硫酸铜的度为800g/L,聚乙烯醇为用量0.5%,十二烷基苯磺酸钠用量为0.3%,甘油用量为4%。用正交试验对镀铜碳纤维设计时,发现最优的因素水平为80-10℃的浸泡区间,保温温度为650℃,保温时间为0.5小时。得到的镀层主要以颗粒形式存在,但是镀层覆盖率高,且镀层的成分为铜单质。(4)为了提高镀层碳纤维的性能,向预镀液中加入硼砂。并通过正交实验研究硼砂,保温温度,保温时间对镀层的影响,发现这三个因素的最优水平为硼砂8%,保温温度750℃,保温时间为90min。对比加入硼砂和没有加硼砂的铜层碳纤维的形貌,我们发现镀层能够扁平化是因为有硼砂的存在。(5)由于硝酸铜高的溶解度,以硝酸铜为主盐的预镀层碳纤维制取镀铜碳纤维时,实验得到了覆盖率很好的镀层。但是由于硝酸铜做主盐时候还原工艺的限制,我们得到的是以颗粒间相互堆积形式存在的镀层,镀层是以小颗粒形式存在的且比较疏松,镀层容易脱落。(6)用同样的方法对镀铜碳纤维表面上镀一层镍,对碳纤维表面进行元素分布面扫描,发现碳纤维表面镀覆铜的地方,镍也能镀覆上去,没有铜的地方,就没有镍。这说明想要制备性能良好的热还原镀铜镍层碳纤维,解决镀铜问题是关键。在铜的表面上,镍更容易镀覆上去。
[Abstract]:Carbon fiber reinforced metal matrix composites combine many advantages of fiber and metal, but the wettability of carbon fiber and metal matrix is poor. Surface metallization is an effective way to solve the miscibility between carbon fiber and metal matrix. Surface metallization makes the contact between carbon fiber and metal into metal contact. This reduces the damage caused to carbon fiber by making metal matrix composites. The hot reduction plating method is used to metallize the surface of carbon fiber. Thermal reduction plating is the feature of high temperature hydrogen reduction. Carbon fiber coated with metal salt is reduced to carbon fiber coated with metal. This new method is relatively simple and uniform compared with the traditional method (electroplating and electroless plating). The adhesion between the coating and the fiber is also better. The following conclusion is drawn: 1) the carbon fiber is degummed in a muffle furnace. The experiment shows that carbon fiber is burned at 400 鈩，

本文编号：1433829