CN103726087A - 一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法，包括如下步骤：以碳纤维预制体为阴极，镍靶为阳极和镍源，NiSO4为主盐加少量光亮剂配成电镀液，反应条件为：电流密度0.5～3A/dm2，温度40～65℃，脉冲电位下反应10～60min，即在碳纤维预制体上沉积一层均匀的镍涂层。本发明先用去胶碳纤维预制成形后通过脉冲电流沉积镍涂层，设备简单，操作方便，成本低廉，反应物和反应产物均无毒无害，对环境友好，用本方法制备得到的镍涂层致密、均匀、结合力好，性能优异。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，特别是涉及一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法。
背景技术
碳纤维是一种常用的复合材料增强纤维，具有优良的力学性能、耐热性能(在2000℃的高温惰性气体环境中强度不降低)、化学稳定性、电热传导性、低热膨胀性、X射线投射性、电磁波遮蔽性、生物体亲和性能，且密度低、耐磨擦、耐腐蚀，广泛应用于航空航天、机械设备、建材交通、文体医疗等领域，在国民经济和科技发展中有着重要的战略地位。研究表明，表面金属化处理可大幅度提高碳纤维的导电性能，在新型电磁屏蔽复合材料的领域中有着广泛的应用前景。碳纤维可通过编织、针织或编结等方式制成各种理想形状的预制体，满足复合材料对增强体的不同需求，而普通金属化的碳纤维由于其表面金属层的脆性很难完整地编织成预定形状，因此，制备便于编织的柔顺涂层碳纤维或在碳纤维预制体上沉积均匀涂层成为人们努力尝试的两个方向。
公开(公告)号为102465442A的中国发明专利公开了一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法。其特征在于将碳纤维浸入到醇钛与无水乙醇制成的溶胶混合物中，并在碳纤维上用自动浸轧机夹压，使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上；涂覆完成后再经过蒸发、固化等后处理。本发明制备的二氧化钛涂层碳纤维保持了无涂层碳纤维所具有的柔顺性和可编织性，同时解决碳纤维与某些复合材料基体间的界面浸润性和相容性问题。
公开(公告)号为103014793A的中国发明专利公开了一种脉冲电沉积制备碳化钛涂层的方法，包括如下步骤：以基板为阴极，石墨为阳极和碳源，镍为参比电极，将钛源熔融于混合盐中。该发明采用熔盐电沉积的方法进行沉积，不需要大型设备和贵重材料，成本低廉，操作简单，且反应过程中不需要有害气体，也不产生有害物质，对环境友好，用本方法制备得到的碳化钛涂层致密，性能好。
发明内容
本发明旨在克服表面金属化碳纤维编织成型困难问题，提供了一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法。该方法采用先编织后沉积的工艺，能够制得分布均匀的镍涂层碳纤维预制体，简化制备过程，缩短制备时间。制得的镍涂层抗氧化、抗腐蚀，具有优异的热稳定性、导电性、催化性和抗电磁屏蔽性能，可运用于航空航天、燃料电池、电工电子、电磁屏蔽材料等领域。
本发明提供一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法，包括如下内容：以碳纤维预制体为阴极，镍靶为阳极和镍源，NiSO4为主盐配置成电镀液并加少量光亮剂，反应条件为：电流密度0.5～3A/dm2，温度40～65℃，脉冲电位下反应10～60min，即在碳纤维预制体上沉积一层均匀的镍涂层。本发明采用脉冲电位进行光亮镀镍电沉积，不需要大型设备和贵重材料，成本低廉，操作简单，且反应过程中不需要有害气体，也不产生有害物质，对环境友好。用本方法制备得到的镍涂层致密、均匀，性能优异。
本发明提供一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：
(1)将去胶处理后的碳纤维束编织成预定形状制成碳纤维预制体；
(2)电镀液加热到预定温度并保温，将碳纤维预制体在电镀液中充分浸渍10～30min；
(3)镍靶作为阳极，碳纤维预制体作为阴极，脉冲电位下反应沉积镍涂层；
(4)将沉积镍的碳纤维预制体取出，用蒸馏水冲洗并干燥。
本发明的主要优点是：①该方法采用脉冲电位进行光亮镀镍电沉积，设备简单，操作方便，成本低廉；②反应物和反应产物均无毒无害，对环境友好；③用本方法制备得到的镍涂层致密、均匀、结合力好，性能优异；④巧妙避开表面金属化碳纤维难编织问题，有效提高碳纤维预制体的电、磁、力等多项物理、化学性能；⑤可以根据需要设计不同形状的预制体，并通过沉积涂层后增强特定性能制成高性能复合材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
将去胶后的碳纤维编织成尺寸为80mm×80mm的碳纤维毡并作为阴极，采用纯度为99.95％的镍板为阳极和镍源，尺寸为80mm×80mm。
(1)以NiSO4为主盐加入少量光亮剂配置电镀液，将盛有电镀液的电解槽放入水浴锅中加热，稳定后保持恒温在45℃；
(2)将编制好的碳纤维毡在电镀液中充分浸渍20min，并根据纤维毡表面积取电流密度0.5A/dm2计算出电镀电流；
(3)将镍板和浸渍完全的碳纤维毡相对平行放置并固定，调整镍板与氧纤维毡之间距离至10mm；
(4)连接电极，接通脉冲电源，调节电流至计算值，反应30min；
(5)切断电源，取出纤维毡，用蒸馏水冲洗干净后放入80℃干燥箱中干燥1h。
实施例2
将去胶后的碳纤维编织成尺寸为φ100mm，高50mm的碳纤维毡并作为阴极，采用纯度为99.95％的镍柱为阳极和镍源，尺寸为φ10mm，高50mm。
(1)以NiSO4为主盐加入少量光亮剂配置电镀液，将盛有电镀液的电解槽放入水浴锅中加热，稳定后保持恒温在50℃；
(2)将编制好的碳纤维毡在电镀液中充分浸渍30min，并根据纤维毡表面积取电流密度3A/dm2计算出电镀电流；
(3)将镍柱放置在浸渍完全的碳纤维毡中心位置，连接导线，接通脉冲电源，调节电流至计算值，反应10min；
(4)切断电源，取出纤维毡，用蒸馏水冲洗干净后放入100℃干燥箱中干燥1h。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种碳纤维预制体脉冲电沉积镍涂层的方法，其特征在于先用去胶碳纤维预制成形后通过脉冲电流沉积镍涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以碳纤维预制体为阴极，镍靶为阳极和镍源，NiSO4为主盐加少量光亮剂配置成电镀液，反应条件为：电流密度0.5～3A/dm2，温度40～65℃，脉冲电位下反应10～60min，即在碳纤维预制体上沉积一层均匀的镍涂层。
3.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：
(1)将去胶处理后的碳纤维束编织成预定形状制成碳纤维预制体；
(2)将电镀液加热到预定温度并保温，将碳纤维预制体在电镀液中充分浸渍10～30min；
(3)以碳纤维预制体为阴极，镍靶为阳极和镍源，合理安置阴、阳极位置后接通电源，在脉冲电位下反应10～60min沉积镍涂层；
(4)将沉积完成后的碳纤维预制体取出，用蒸馏水冲洗干净并在50～100℃的干燥箱中干燥1～2h。
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