1362433 100年.12月29日 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及表面處理技術領域,特別涉及一種電鑛方法 〇 【先前技術】 [0002] 碳纖維具有一系列優異性能’如較高之比強度及比彈性 模量,優良之導電及導熱性能等,從而引起人們之廣泛 注意,成為複合材料中主要之増強纖維。請參閱文獻: Keiidhi Kuniya, Hideo Arakawa, Tsuneyuki Kanai, and Toraio Yasuda, Development of Copper-Carbon Fiber Comp〇site f〇r Electrodes of Power Semiconductor Devices, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, vol . 6, NO.4, pp.467-472, Dec. 1983。惟,於碳纖維形成之金屬基複合材料中, 由於碳纖維與金屬基體二者之間表面性能之差異,使形 成之複合材料於碳纖維與金屬基體之相界面處未能完全 浸潤。為改善碳纖維與金屬基體之潤濕性,提高界面結 合力,常常對碳纖維進行化學鍍、電鍍、物理氣相沈積 、化學氣相沈積等表面處理。其申,電鑛較其他方法, 具有工藝簡單、成本低與鍍層品質高等優勢。 [〇〇〇3]目前,碳纖維之電鍍係將浸入鍍液中之碳纖維與電極相 連’使浸入鍍液之碳纖維表面發生氧化還原反應,並於 碳纖維表面沈積金屬,從而形成金屬鍍層。惟,電穿時 由於電場強度於碳纖維表面分佈不均勻,使金屬離子於 096151099 表單編號Α0101 第3頁/共20頁 1003488401-0 1362433 100年.12月29日核正眷换頁 碳纖維表面各處之沈積速度不同。其中,碳纖維表面靠 近電極之部分,由於電場強度大,故金屬沈積速度快, 從而電鍍效率高且鍍層緻密。相反地,碳纖維表面遠離 電極之部分,由於電場強度較電極附近要小,且碳纖維 導電性較金屬電極差,故金屬沈積速度減慢,從而電鍍 效率低且鍍層稀疏。經過前述表面處理之碳纖維,其靠 近電極處之鍍層密度高且均勻性好,而遠離電極之鍍層 密度低且不均勻。碳纖維表面鍍層分佈不均勻,導致碳 纖維與金屬基體之濶濕性降低,從而影響金屬基複合材 料之綜合性能。 【發明内容】 [0004] 有鑑於此,提供一種電鍍方法,以提高表面電鍍之均勻 性,改善金屬基複合材料之綜合性能實屬必要。 [0005] 以下將以實施例說明一種電鍍方法。 [0006] 該電鍍方法,用於提高表面電鍍之均勻性,其包括以下 步驟: [0007] 提供待進行電鍍之基體,該基體包括待進行電鍍之第一 部分及與第一部分相接之第二部分。於第二部分之表面 形成寬度等於或大於基體第一部分寬度之導電層,該導 電層與第一部分相接。將第一部分之表面置於鍍液中進 行電鍍,以於第一部分之表面形成電鍍層,電鍍進行過 程中逐漸提升第一部分,使第一部分逐漸移出鍍液。 [0008] 與先前技術相比,該電鍍方法於第二部分形成導電層, 增加電極與第一部分之有效接觸面積,改變基體第一部 096151099 表單编號A0101 第4頁/共20頁 1003488401-0 1362433 . ' 100年.12月29日梭正替换頁 分之表面電場強度之分佈,使第一部分之電場強度沿導 電層寬度方向分佈均勻,故金屬於此方向上之沈積速度 基本相同。電鍍時提升第一部分使其移出鍍液,使已形 成於第一部分之電鍍層離開鍍液,並作為輔助電極將電 流傳輸至鍍液中仍進行電鍍之第一部分。由此可避免電 鍍時,因第一部分靠近電極區域與遠離電極區域之金屬 沈積速度之差異,而引起之形成電鍍層不均勻,還有利 於提高電鍍效率。採用該電鍍方法獲得之複合材料具有 良好均勻性之電鍍層,提高與金屬基體之潤濕性,改善 金屬基複合材料之综合性能。 【實施方式】 [0009] 下面將結合附圖及實施例對本技術方案實施例提供之電 鍍方法作進一步詳細說明。 [0010] 請一併參閱圖1至圖6,其為本技術方案實施例提供之電 鍍過程示意圖。該電鍍方法包括以下步驟: [0011] 第一步:提供基體100。 [0012] 請參閱圖1及圖2,該基體100為待電鍍之鍍件,其包括待 進行電鍍之第一部分110以及與第一部分相接之第二部分 120。該第一部分110與第二部分120之寬度可相同亦可 不同。本實施例中,該第一部分110與第二部分120之寬 度相同。該第一部分110以供放置於鍍液中,並於電流之 作用下與鍍液發生氧化還原反應形成鍍層。該第一部分 110具有第一電鍍面111及與第一電鍍面111相對設置之 第二電鍍面112。該第二部分120用於設置導電層,將電 流傳輸至第一部分110。該第二部分120位於基體100之 096151099 表單編號 A0101 第 5 頁/共 20 頁 1003488401-0 1362433 100年.12月29日梭正餘頁’ 一端並與第一部分110相接。該第二部分120具有第一導 電面121及與第一導電面121相對設置之第二導電面122 。其中,第一電鍍面111與第一導電面121相接,第二電 鍍面112與第二導電面122相接。 [0013] 本實施例中,基體100係片狀結構之碳纖維布,其厚度很 小。可理解,基體100亦可為包含碳纖維材料或奈米碳材 料之絲狀、膜狀、棒狀或其他具有一定長度之結構。另 ,基體100還可為由塑膠,如聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯-丁二烯-笨乙烯共聚合物或其他導電性不佳且可電鍍之聚 合物製成之具有一定長度之結構。 [0014] 為使鍍層於基體100牢固結合,基體100已經進行去污物 、去油等預處理。當然,預處理工藝可根據電鍍要求設 計。 [0015] 第二步:形成導電層200於基體100之第二部分120。 [0016] 請參閱圖3及圖4,至少於基體100之第二部分120之第一 導電面121與第二導電面122形成導電層200,用於改變 第一部分110第一電鍍面111與第二電鍍面112電場強度 之分佈。該導電層200與第一部分110相接,以使第一部 分110之電場強度沿導電層200寬度方向分佈均勻。該導 電層200寬度可根據第一部分110寬度與第二部分120寬 度來確定。如果第一部分110寬度等於或小於第二部分 120寬度,導電層200寬度可等於或大於第一部分110寬 度。其次,如果第一部分110寬度大於第二部分120寬度 ,導電層200寬度應大於第二部分120寬度,並等於或大 096151099 表單编號A0101 第6頁/共20頁 1003488401-0 1362433 . · 1100年.12月29日按正替換i 於第一部分110寬度’以保證改變第一部分11〇電場強度 之效果最佳。總之’導電層200寬度應等於或大於第一部 分110寬度,以使第一部分110之電場強度沿導電層2〇〇 寬度方向分佈均勻。本實施例中,由於第一部分110寬度 等於第二部分120,故導電層200寬度等於第一部分110 寬度即可。 [0017] 由於本實施例基體100係具有一定寬度且厚度很小之碳纖 維布,並第一部分110與第二部分120之寬度相等,故導 電層200藉由塗覆包含導電銀漿之漿料於整個第一導電面 121與第二導電面122,經固化該漿料而形成。可理解, 導電層200亦可由包含銀、金、銅 '鎳、鋁等金屬及其合 金之導電漿料或其他導電材料形成《另,導電層2〇〇還可 藉由壓合導電金屬粉末或固定片狀金屬於第一導電面121 與第二導電面122而形成。 [0018] 可理解,如果基體100為絲狀結構,為方便操作,可使用 片狀金屬夾持於基體100之第二部分120,從而形成導電 層200。另,如果基體1〇〇之第二部分12〇具有一定厚度 ’則需要於第二部分120之側表面(即:與第一導電面 1 21及第二導電面122相接之第二部分12〇之側表面)亦 形成導電層200,以保證第一部分no沿導電層寬度 方向電場強度之分佈均勻。 [0019] 第三步:於基體100之第一部分110形成電鍍層30()。 [0020] 請參閱圖5,本實施例中,採用電鍍裝置4〇〇於已形成導 電層200之基體100之第一部分HQ進行電鍍,以形成電 096151099 表單編號Α0101 第7頁/共20頁 1003488401-0 [0021] 100年12月29日梭正_頁 鍍層300。該電鍍裝置4〇〇包括陰極41〇、電鍍槽42〇及升 降裝置430。該電鍍槽42〇與升降裝置430放置於工作台 (圖未示)。 該陰極410與電源(圖未示)負極相接,並與相接於電源 正極之陽極(圖未示)形成閉合回路以實現電鍍。該陰 極410—端固定於升降裝置43〇,另一端可與形成於基體 100第—部分120之導電層2〇〇電連接,以使電流傳輸至 導電層200。該電鍍槽42〇與陰極41〇相對設置,用於收 容鍍液,以供電鍍時鍍液於第一部分11()之第一電鍍面 111與第二電鍍面112發生氧化還原反應。該升降裝置 430包括升降部431及與升降部431相連之控制器432。該 升降部431包括設置於工作台之第一導執4311及與第一導 軌4311滑動連接之第二導軌4312。該第二導轨4312可藉 由滾輪、滑塊或其他方式滑動連接於第一導軌4311,可 沿第一導軌4311長度方向滑動。該第二導轨4312用於固 定陰極410,以供陰極41〇於第二導轨4312之帶動下沿第 一導軌4311長度方向滑動。即,隨著陰極4丨〇沿第一導執 4311長度方向之滑動,與陰極41〇相連之基體1〇〇可離開 與進入電鍍槽420。該控制器432與升降部431相連,用 以控制升降部431之第二導軌4312滑動速度。 [0022] 可理解,該升降部431之設計不限於本實施例,可為氣動 升降裝置 '液壓升降裝置、電動升降裝置、油壓升降裝 置或其他可實現升降之裝置’以能使陰極410實現升降即 可。另’升降裝置430亦可分別與陰極41〇及基體100相 連’並控制陰極41〇與基體100之作動,只要能使基體 096151099 表單编號A0101 第8頁/共20頁 1003488401-0 1362433 . · 100年.12月29日修正替換頁 100實現升降即可。 [0023] 以下將對該電鍍裝置400於已形成導電層200之基體100 之電鍍過程作進一步詳細說明。首先將形成於第二部分 120之導電層200與陰極410相連。然後,控制器432啟動 升降部431,使至少部分第一部分110浸入電鍍槽420之 鍍液中。本實施例中,因為基體100係具有一定寬度且厚 度很小之碳纖維布,為了對第一部分110整個表面進行電 鍍,故將第一部分110完全浸入鍍液。根據陰極410之輸 入電流與浸入鍍液中之第一部分110之長度,於控制器 432設置升降部431之上升速度,從而控制第一部分110 從鍍液中被提升之速度。再接通電源,電流通過陰極410 與導電層200傳輸至第一部分110,鍍液中之金屬離子吸 附於第一電鍍面111與第二電鍍面112並發生氧化還原反 應,使金屬沈積於第一電鍍面111與第二電鍍面112,從 ! 而形成電鍍層300。 [0024] 當然,如果基體100之第一部分110具有一定厚度,則於 第一部分110之側表面(即:第一部分110與第一電鍍面 111及第二電鍍面112相接之側表面)亦可形成電鍍層 300,以保證第一部分110形成分佈均勻之電鍍層300。 [0025] 於電鍍時,控制器432控制升降部431上升,以帶動與陰 極410相連之第一部分110相對於液面上升,使靠近第二 部分120—側已形成電鍍層300之第一部分110離開鍍液 不再進行電鍍。該形成於第一部分110之電鍍層300與導 電層200相連,且電鍍層300導電性較佳,即可起到與導 電層200相同之作用,作為輔助電極對仍保留於鍍液中進 096151099 表單编號A0101 第9頁/共20頁 1003488401-0 ft 1362433 100年12月29日核正_頁 行電鍍之第一部分110之輔助電鍍,以使電鍍過程中第一 部分110之電場強度沿第一部分11 0之長度方向趨於相同 ,金屬於此方向上之沈積速度趨於相同。該升降部431可 勻速上升亦可變速上升,優選地,該升降部431為勻速上 升。 [0026] 最後,當第一部分110完全離開鍍液,控制器432停止升 降部431上升,取下並烘乾後,電鍍層300均勻形成於基 體100第一部分110之第一電鍍面111與第二電鍍面112, 即得到具有均勻電鍍層300之複合材料(如圖6所示)。 [0027] 為進一步提高電鍍層300之均勻性,陰極410可連接於電 流調節裝置(圖未示),用於電鍍過程中根據需要調節 輸入電流大小,以保證電流密度不變。例如,當控制器 432設置升降部431為勻速上升且上升速度為v,電流調節 裝置設置陰極410之初始輸出電流為I時,於電鍍過程中 Ο ,電流調節裝置控制陰極410之輸出電流隨第一部分11 0 浸入鍍液中長度L變化之減小量ΔΙ應滿足以下條件:△ I=vl /L。 Ο [0028] 根據複合材料之後續使用要求,還可進一步去除第二部 分120及導電層200。例如,沿電鍍層300與第一部分110 形成區域之邊緣切割,以去除電鍍層300以外之第二部分 120及導電層200,使該複合材料之表面具有材料且性質 相同之均勻電鍍層300。 [0029] 該電鍍方法,所形成之導電層200可增加電極與第一部分 110之接觸面積,使第一部分110沿導電層200寬度方向 096151099 表單编號A0101 第10頁/共20頁 1003488401-0 0 1362433 100年.12月29日 電鐘速度基本相同。形成電鍍層3〇〇過程中將第一部分 110移出鍍液,可將離開鍍液並已形成於第一部分11〇之 電鍍層300,作為輔助電極使電流傳輸至鍍液中仍進行電 鍍之第一部分110。可避免電鍍時,第一部分110靠近陰 極410區域與遠離陰極410區域之金屬沈積速度之差異, 而引起之形成不均勻電鍍層3〇〇。由此得到之複合材料具 有均勻之電鍍層300。 [0030] 綜上所述,本發明確已符合發明專利之要件,遂依法提 出專利.申請。惟,以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式,自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟辱本 案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化 ,皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單説明】 [0031] 圖1係本技術方案實施例提供之待電鍍基體之平面示奄圖 [0032] 圖2係圖1之基體沿11 — 11線刮面圖。 [0033] 圖3係本技術方案實施例提供之待電鑛基體形成導電居之 平面示意圖。 [0034] 圖4係圖3之基體沿IV-IV線剖面圖。 [0035] 圖5係本技術方案實施例提供之待電鑛基體電鑛時之、社構 示意圖。 [0036] 圖6係本技術方案實施例提供之待電鑛基體形成電錄;之 剖面圖° 096151099 表單编號A0101 第II頁/共20頁 1003488401-0 1362433 【主要元件符號說明】 [0037] 基體:100 [0038] 第一部分:11 0 [0039] 第一電鍍面:111 [0040] 第二電鍍面:112 [0041] 第二部分:120 [0042] 第一導電面:121 [0043] 第二導電面:122 [0044] 導電層:200 [0045] 電鍍層:300 [0046] 電鍍裝置:400 [0047] 陰極:410 [0048] 電鍍槽:420 [0049] 升降裝置:430 [0050] 升降部:431 [0051] 第一導軌:4311 [0052] 第二導軌:4312 [0053] 控制器:432 096151099 表單编號A0101 第12頁/共20頁 100年.12月29日核正餘頁 1003488401-0