CN109680253A - 一种碳化硅纤维表面镀镍的方法 - Google Patents

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田秀梅
何立军
陈虎
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Saixing (Beijing) Technology Co., Ltd.
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Abstract

本发明提供了一种的碳化硅纤维表面镀镍的方法，包括对碳化硅纤维溅射镀镍前，即时在线预处理活化纤维表面的步骤，通过调节基材与溅射靶的间距、靶电源的馈入功率、溅射时长和走丝速度可以改善镀层厚度，适应不同镀层厚度产品需求。本发明在相较现有技术，使镀层和纤维更加牢固，安全环保无污染。

Description

一种碳化硅纤维表面镀镍的方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，属于复合材料的制备技术领域。
背景技术
通用型碳化硅纤维纤维电阻率较高，(如Nicalon 碳化硅纤维电阻率为106 Ω·cm 左右) ，是良好的透波材料。当电阻率降低至100 ～ 103 Ω·cm 之间时，碳化硅纤维对雷达波具有较好的吸收效果，是一种良好的吸波材料。基于其电阻率可调的原理，可将过渡金属和引入到碳化硅纤维中，进而制备出电阻率较低、力学性能优异的碳化硅纤维。
在现有技术中，通常采用两种方法：第一种方法：将纳米金属Ni 按照一定的比例加入到聚碳硅烷中，采用熔融纺丝、不熔化处理、高温烧结制得含Ni 的碳化硅纤维，最终烧成纤维的力学性能不佳。
第二种方法采用电化学镀镍的方法在碳化硅纤维上镀镍膜。但是，这种方法镀镍时，容易造成污染，并且，镍膜并不是很致密。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种碳化硅纤维表面镀镍的方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，包括以下步骤：
S1.将未上胶或者经过清洁处理的碳化硅纤维卷绕在丝筒上，将卷好的碳化硅纤维丝筒放置在磁控溅射设备的预处理区，将丝筒上碳化硅纤维的自由端拉伸先后通过张力控制器和导向装置形成对匝缠绕后，固定于另一个设置在磁控溅射设备的溅射区空丝筒上；
S2.对磁控溅射设备抽真空，真空度达到5.0×10-3-6.0×10-4Pa后，充入氩气，保证真空度在2.0×10-2-2.0×102Pa；
S3.开启磁控溅射设备预处理区的加热，对碳化硅纤维进行预热处理；
S4. 控溅射设备预处理区加负偏压,引起辉光放电，电离出的Ar离子轰击纤维和设备表面，起到清洁和活化纤维表面的作用；
S5.开启磁控溅射设备的溅射区的靶电源，对纤维进行溅射镀镍，边溅射边走丝卷绕；
S6.溅射镀镍结束，改通氮气保护，冷却后，取出镀好的镀镍碳化硅纤维。
作为优选的方案，步骤S1中所述的丝筒为石英管或有机玻璃。
作为优选的方案，步骤S3中磁控溅射设备预处理区的预热处理温度为300-500℃。
作为优选的方案，步骤S5中以金属镍制成靶材，直径80mm，厚度5mm，以碳化硅纤维为基材，基材与溅射靶的间距为5-12cm。
作为优选的方案，步骤S5中靶电源馈入功率10-30W/cm2。
作为优选的方案，步骤S5中卷绕走丝速度0.2-2cm/s。
本发明所采用的一种更为环保的碳化硅纤维表面镀镍的方法，在对碳化硅纤维溅射镀镍前，即时在线预处理活化纤维表面，使镀层和纤维更加牢固，安全环保无污染。通过调节基材与溅射靶的间距、靶电源的馈入功率、溅射时长和走丝速度可以改善镀层厚度，适应不同镀层厚度产品需求。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式:
实施例1
一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，包括以下步骤：
S1.将未上胶或者经过清洁处理的碳化硅纤维卷绕在石英管上，将卷好的碳化硅纤维的石英管放置在磁控溅射设备的预处理区，将石英管上碳化硅纤维的自由端拉伸先后通过张力控制器和导向装置形成对匝缠绕后，固定于另一个设置在磁控溅射设备的溅射区空丝筒上；
S2.对磁控溅射设备抽真空，真空度达到5.0×10-3后，充入氩气，保证真空度在2.0×102Pa；
S3.开启磁控溅射设备预处理区的加热至300℃，对碳化硅纤维进行预热处理；
S4. 控溅射设备预处理区加负偏压,引起辉光放电，电离出的Ar离子轰击纤维和设备表面，起到清洁和活化纤维表面的作用；
S5.开启磁控溅射设备的溅射区的靶电源，以金属镍制成靶材，直径80mm，厚度5mm，以碳化硅纤维为基材，基材与溅射靶的间距为5cm；靶电源馈入功率10W/cm2，对纤维进行溅射镀镍，边溅射边走丝卷绕，卷绕走丝速度0.2cm/s；
S6.溅射镀镍结束，改通氮气保护，冷却后，取出镀好的镀镍碳化硅纤维。
实施例2
一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，包括以下步骤：
S1.将未上胶或者经过清洁处理的碳化硅纤维卷绕在石英管上，将卷好的碳化硅纤维的石英管放置在磁控溅射设备的预处理区，将石英管上碳化硅纤维的自由端拉伸先后通过张力控制器和导向装置形成对匝缠绕后，固定于另一个设置在磁控溅射设备的溅射区空丝筒上；
S2.对磁控溅射设备抽真空，真空度达到2.0×10-4Pa后，充入氩气，保证真空度在2.0Pa；
S3.开启磁控溅射设备预处理区的加热至400℃，对碳化硅纤维进行预热处理；
S4. 控溅射设备预处理区加负偏压,引起辉光放电，电离出的Ar离子轰击纤维和设备表面，起到清洁和活化纤维表面的作用；
S5.开启磁控溅射设备的溅射区的靶电源，以金属镍制成靶材，直径80mm，厚度5mm，以碳化硅纤维为基材，基材与溅射靶的间距为8cm；靶电源馈入功率20W/cm2，对纤维进行溅射镀镍，边溅射边走丝卷绕，卷绕走丝速度6cm/s；
S6.溅射镀镍结束，改通氮气保护，冷却后，取出镀好的镀镍碳化硅纤维。
实施例3
一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，包括以下步骤：
S1.将未上胶或者经过清洁处理的碳化硅纤维卷绕在石英管上，将卷好的碳化硅纤维的石英管放置在磁控溅射设备的预处理区，将石英管上碳化硅纤维的自由端拉伸先后通过张力控制器和导向装置形成对匝缠绕后，固定于另一个设置在磁控溅射设备的溅射区空丝筒上；
S2.对磁控溅射设备抽真空，真空度达到6.0×10-4Pa后，充入氩气，保证真空度在2.0×102Pa；
S3.开启磁控溅射设备预处理区的加热至500℃，对碳化硅纤维进行预热处理；
S4. 控溅射设备预处理区加负偏压,引起辉光放电，电离出的Ar离子轰击纤维和设备表面，起到清洁和活化纤维表面的作用；
S5.开启磁控溅射设备的溅射区的靶电源，以金属镍制成靶材，直径80mm，厚度5mm，以碳化硅纤维为基材，基材与溅射靶的间距为5-12cm；靶电源馈入功率30W/cm2，对纤维进行溅射镀镍，边溅射边走丝卷绕，卷绕走丝速度20cm/s；
S6.溅射镀镍结束，改通氮气保护，冷却后，取出镀好的镀镍碳化硅纤维。
以上仅以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将未上胶或者经过清洁处理的碳化硅纤维卷绕在丝筒上，将卷好的碳化硅纤维丝筒放置在磁控溅射设备的预处理区，将丝筒上碳化硅纤维的自由端拉伸先后通过张力控制器和导向装置形成对匝缠绕后，固定于另一个设置在磁控溅射设备的溅射区空丝筒上；
S2.对磁控溅射设备抽真空，真空度达到5.0×10-3-6.0×10-4Pa后，充入氩气，保证真空度在2.0×10-2-2.0×102Pa；
S3.开启磁控溅射设备预处理区的加热，对碳化硅纤维进行预热处理；
S4.控溅射设备预处理区加负偏压，引起辉光放电，电离出的Ar离子轰击纤维和设备表面，起到清洁和活化纤维表面的作用；
S5.开启磁控溅射设备的溅射区的靶电源，对纤维进行溅射镀镍，边溅射边走丝卷绕；
S6.溅射镀镍结束，改通氮气保护，冷却后，取出镀好的镀镍碳化硅纤维。
2.如权利要1所述的一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，其特征在于，步骤S1中所述的丝筒为石英管或有机玻璃管。
3.如权利要1所述的一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，其特征在于，步骤S3中磁控溅射设备预处理区的预热处理温度为300-500℃。
4.如权利要1所述的一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，其特征在于，步骤S5中以金属镍制成靶材，直径80mm，厚度5mm，以碳化硅纤维为基材，基材与溅射靶的间距为5-12cm。
5.如权利要1所述的一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，其特征在于，步骤S5中靶电源馈入功率10-30W/cm2。
6.如权利要1所述的一种碳化硅纤维表面镀镍的方法，其特征在于，步骤S5中卷绕走丝速度0.2-20cm/s。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1519390A (zh) * 2003-01-20 2004-08-11 中国科学院金属研究所 一种连续SiC纤维增强Ti合金基复合材料先驱丝的制备方法
CN102031466A (zh) * 2011-01-10 2011-04-27 哈尔滨工业大学 一种TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料及其制备方法
CN202139478U (zh) * 2011-07-11 2012-02-08 中国科学院金属研究所 一种在SiC纤维表面沉积薄膜的装置

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