CN103668134A

CN103668134A - 双酸络合剂法在碳纤维表面化学镀镍

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Publication number: CN103668134A
Application number: CN201310427471.6A
Authority: CN
Inventors: 曲迎东; 柯岩; 姜珂; 刘野; 尤俊华; 李荣德
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2014-03-26

Abstract

双酸络合剂法在碳纤维表面化学镀镍。一种连续碳纤维表面化学镀镍方法，为了解决现有技术存在的镀覆速度较慢的问题而设计的。采用苹果酸、丁二酸组成的双酸络合剂配制的化学镀液在碳纤维表面镀镍处理，配方组成为：主盐为硫酸镍24~26g/L，还原剂为次亚磷酸钠29~31g/L，双酸络合剂为苹果酸8~10g/L，丁二酸12~14g/L。工艺参数范围为：温度83~88℃，PH值4.6~4.8，时间1~20分钟。处理步骤为：（1）碳纤维表面预处理；（2）按照配方要求配置化学镀液；（3）83~88℃下化学镀。本发明的特点是：镀速快，化学镀时间从1分钟到20分钟，镀层厚度可从1.64μm到8.05μm。可获得均匀致密的Ni-P合金镀层。

Description

双酸络合剂法在碳纤维表面化学镀镍

技术领域

本发明涉及一种碳纤维表面镀镍的方法。

背景技术

碳纤维由于密度小，力学性能优良而被广泛用作复合材料的增强体，其中碳纤维增强铝基复合材料具有高比强度、比模量和热膨胀系数，正在航空航天、电子工业领域获得广泛应用。然而碳纤维与铝的接触角小，碳和铝的润湿性差；碳纤维与铝在界面处易发生有害反应生成脆性相Al₄C₃，降低复合材料的力学性能。因此，通常在制备复合材料前先在碳纤维表面涂覆一层镀层以改善其与铝液的润湿性、阻止界面反应的发生。化学镀镍由于操作简单而较常使用。

目前，碳纤维化学镀镍工艺中采用单一络合剂的较多，获得的镀覆速度普遍较慢。这是由于碳纤维属于非金属，非金属表面镀覆金属比较困难，另外碳纤维每束都由一千或几千根单丝组成，使其浸入镀液中表面积很大，这样就使得维持化学镀液的稳定性变得困难。在设计化学镀配方时往往由于控制稳定性而降低了镀覆速度。《碳纤维化学镀镍技术研究进展》（作者：罗嗣友）中介绍的两个碳纤维化学镀镍例子，一个使用焦磷酸钠作为单络合剂进行化学镀镍，90分钟仅获得约1μm厚的镀层；另一个使用乳酸作单络合剂，60分钟镀层厚度才达到1.7μm，同时还需添加缓冲剂保持稳定性。《碳纤维化学镀镍工艺参数的优化研究》（作者：侯伟）用醋酸钠和氯化铵双络合剂，镀速较快，10分钟获得2.97μm厚的镀层。

综上所述，现有碳纤维表面化学镀镍技术使用单络合剂镀速较慢，醋酸钠和氯化铵双络合剂虽然速度有所增加，但是仍然较慢。

发明内容

本发明是要解决现有碳纤维表面化学镀镍技术保持镀液稳定性而无法获得较高镀速的问题，提供了一种碳纤维表面化学镀镍的方法。其化学镀的配方为主盐硫酸镍24~26g/L，还原剂次亚磷酸钠29~31g/L，双酸络合剂苹果酸8~10g/L、丁二酸12~14g/L；工艺参数为温度83~88℃，PH值4.6~4.8，化学镀时间1~20分钟；制备步骤如下：

第一步：对碳纤维进行预处理，预处理包括除油、粗化、中和、敏化、活化、还原6个过程；

第二步：配制化学镀液，用蒸馏水分别溶解主盐（硫酸镍）、还原剂（次亚磷酸钠）、络合剂（苹果酸、丁二酸），用量为：硫酸镍24~26g/L，次亚磷酸钠29~31g/L，苹果酸8~10g/L，丁二酸12~14g/L。将苹果酸和丁二酸溶液在搅拌下混合在一起，制成溶液A；然后把硫酸镍溶液缓慢倒入溶液A中，边倒边搅拌，制成溶液B；再将次亚磷酸钠溶液缓慢倒入溶液B中，边倒边搅拌；最后用碳酸钠溶液调节PH值至4.6~4.8；

第三步：化学镀工艺，将配制的化学镀液加热至83~88℃，放在83~88℃水浴中保温，将第一步处理后的碳纤维浸入化学镀液中进行化学镀处理。

具体实施方式：本实施方式是一种碳纤维表面化学镀镍的方法，具体是采用双酸络合剂（苹果酸、丁二酸）对碳纤维镀镍，按以下步骤完成：

第一步：对碳纤维进行除油、粗化、中和、敏化、活化、还原6个过程的预处理；

第二步：配制化学镀液，化学镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、苹果酸、丁二酸组成。用量为：硫酸镍25g/L，次亚磷酸钠30g/L，苹果酸8g/L，丁二酸12g/L。用碳酸钠溶液调节PH值至4.7；

第三步：将配制的化学镀液加热至87℃，放在87℃水浴中保温，将第一步处理后的碳纤维浸入化学镀液中进行化学镀处理；

本发明特点及有益效果：采用苹果酸和丁二酸组成的双酸络合剂在碳纤维表面化学镀镍，可获得较快的化学镀速，化学镀时间从1分钟到20分钟，镀层厚度可从1.64μm到8.05μm。

附图说明：图1是本试验得到的化学镀镍后碳纤维束放大500倍的扫描照片。

图2是化学镀镍后碳纤维单丝放大3000倍的扫描照片。

图3是不同时间下的镀层厚度。

Claims

1.一种双酸络合剂法在碳纤维表面化学镀镍所涉及的原料组成为：主盐为硫酸镍24~26g/L，还原剂为次亚磷酸钠29~31g/L；络合剂为苹果酸、丁二酸双酸络合剂，苹果酸含量8~10g/L、丁二酸含量12~14g/L。

2.一种双酸络合剂法在碳纤维表面化学镀镍中采用上述含量的双酸络合剂后，碳纤维表面镀镍三个重要工艺参数范围分别为：温度83~88℃，PH值4.6~4.8，时间1~20分钟。

3.一种双酸络合剂法在碳纤维表面化学镀镍采用上述含量双酸络合剂和工艺参数后，碳纤维表面镀镍的具体工艺过程为：

第一步：对碳纤维进行除油、粗化、中和、敏化、活化、还原处理；

第二步：配制化学镀液，按照硫酸镍24~26g/L，次亚磷酸钠29~31g/L，苹果酸8~10g/L，丁二酸12~14g/L配制镀液，用碳酸钠溶液调节PH值至4.6~4.8；

第三步：将配制的化学镀液加热至83~88℃，并在83~88℃水浴中保温，将第一步处理后的碳纤维浸入化学镀液中进行化学镀处理，化学镀时间从1分钟到20分钟，镀层厚度可从1.64μm到8.05μm。