[发明专利]镀钛碳纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀钛碳纤维的制备方法。

背景技术

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，具有低密度、低热膨胀 系数、高比模量、良好的自润滑性等一系列优点，在复合材料领域里有广泛的应用，例如： 聚合物、金属、陶瓷、碳、混凝土、树脂和玻璃陶瓷等材料(J.Zeng，et al，Appl.Surf. Sci.，255(2009)6647-6651；B.Bhav Singh，et al，J.Mater.Process.Technol.，209 (2009)2104-2110；N.Padmavathi，et al，J.Mater.Process.Technol.，204(2008) 434-439)。碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状 态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。碳纤维是军民两用新 材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。碳纤维增强铜基复合材料更是综合了铜的良 好导电、导热性及碳纤维的优点，从而具备良好的传导性、减摩耐磨性、耐电弧烧蚀性和抗 熔焊性等一系列优点(Y.Z.Wan，et al，J.Mater.Sci.Lett.，16(1997)1561-1563；Y.P. Tang，et al，Mater.Des.，29(2008)257-261)。因为复合材料的综合性能不仅取决于组 成材料，还受到组分之间界面质量的影响。因此制备综合性能良好的碳纤维增强铜基复合材 料，首先要解决好碳纤维与铜基体之间的界面结合问题。而碳纤维与基体金属间的润湿性、 化学相容性差，必须想办法改善碳纤维与铜基体间的润湿性，提高界面结合强度。较为有效 的方法是对碳纤维进行表面氧化处理和金属涂覆处理。

碳纤维金属化的方法分为物理方法和化学方法：物理方法包括溅射法和金属粉末喷涂法 等，化学方法主要采用化学镀和电镀。例如：化学镀镍(J.Rams，et al，Composites Part A，38(2007)566-575)；电镀镍(霍彩红等，表面技术，32(2003)40-42)；电镀铜(S.J. Park，et al，Int.J.Hydrogen Energy，33(2008)1706-1710)；化学镀银(侯伟等， 材料保护，12(2007)45-48)；化学气相沉积镀碳化硅(K.Kusakabe，et al，Carbon，34 (1996)179-185)；液相镀覆技术镀碳化硅(Y.Q.Wang，et al，Compos.Manuf.，6(1995) 103-106)；溶胶-凝胶技术结合真空退火技术镀四氧化三铁(J.Xu，et al，Mater.Sci.Eng.， B，132(2006)307-310)；电泳淀积陶瓷镀层(A.R.Boccaccini，et al，Mater.Lett.，51 (2001)225-230)；物理气相沉积镀钛(C.Arvieu，et al，J.Alloys Compd.，368(2004) 116-122)；电镀和化学镀铜(胡文彬，碳纤维均匀镀铜工艺，申请号94110865.1，1994年3 月申请)；电镀镍、铜、铁(胡文彬等，短碳纤维的金属化处理方法，申请号200610024510.8， 2006年3月申请)；化学镀银(姜再兴等，一种碳纤维表面改性方法，申请号200810137524.X， 2008年11月申请)；表面锌涂(王浩伟等，一种碳纤维表面锌涂层的制备方法，申请号 200810032221.1，2008年1月申请)等。

目前，关于粉末镀钛的方法中应用较成熟的方法还有真空微蒸发镀钛技术，主要应用在 金刚石表面金属化，可以大大提高金刚石的热稳定性，使金刚石表面的缺陷得以弥合、裂纹 尖端钝化(王艳辉，金刚石与磨料磨具工程，169(2009)5-8)。这种方法的主要优点是镀 覆质量较高、单次镀覆量大等优点(李国彬等，金刚石与磨料磨具工程，158(2007)14-19)， 但是高真空条件比较苛刻、设备相对昂贵。另一种常用的磁控溅射镀钛方法所需的设备、溅 射条件及参数也相对较复杂，生产成本高、不易大批量生产。而对本发明涉及的碳纤维采用 气氛保护酸式镀钛的方法还未见到相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、工艺简单、容易控制和规模化生产的镀钛碳纤维的制 备方法。

为了实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：镀钛碳纤维的制备方法，其特征 在于它包括如下步骤：