[发明专利]一种碳纤维表面化学镀镍的方法

说明书

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

碳纤维是一种新型各向异性增强材料，具有高比强度(3～7GPa)、高比模量(200～650GPa)、质轻(1.7g/cm³～2.0g/cm³)、热胀系数小(0～-1.1×10⁶K^-1)、力学性能好(对聚合物有一定补强作用)、耐疲劳、碳剥落少等诸多优良性能，在复合材料领域里有广泛的应用。但由于碳纤维表面碳碳之间以非极性共价键相连接，晶界间呈平行的石墨微晶的乱层结构，导致其浸润性较差，与金属的相容性不佳，不易形成牢固的界面粘合，因此碳纤维在复合材料应用领域受到了一定程度的限制。

为了扩大具有优良性能的碳纤维的使用范围，采用表面镀覆金属层的方法对碳纤维进行表面改性。表面金属化的碳纤维开拓了碳纤维复合材料的应用领域，使其在军事飞机、小型大容量电容器、磁性薄膜、电子设备的电磁屏蔽膜以及制造各种功能性元器件等方面得到广泛应用。在《镀金属碳纤维吸波涂层添加剂的初探》(作者：易沛等)发现镀镍碳纤维可调整吸波材料的电磁参数，在9.5～13GHz的波段范围，加入NiCF的试样的衰减曲线有一非常显著的并具有相当宽度的衰减吸收峰，具有良好的吸波性能，可作为良好的电磁防护吸波涂层。有关研究表明，当复合材料中碳纤维的体积含量达20％～30％时，该材料的体积电阻率可下降到10Ω·cm，因此，碳纤维表面镀镍是最好的电磁干扰屏蔽填充物。

目前碳纤维镀镍的方法有很多，如电镀法、化学镀法、离子溅射法、真空蒸镀法等。其中，化学镀镍法镀层具有硬度和耐磨性高，抗蚀性、均镀能力与可控性优良，针孔率低、致密、光泽性好等优点，是一种设备要求简单、操作方便、效果良好的方法。化学镀镍常用的活化处理方法有敏化-活化法、胶体钯活化法和离子钯活化法。国内碳纤维表面化学镀Ni-P合金普遍采用敏化-活化法。在《碳纤维的化学镀镍》(作者：舒卫国等)中镀前采用敏化-活化法，此活化法虽工艺成熟、原料配制简易，但是镀层十分粗糙，操作复杂，使用寿命短，不适合自动化生产，该法逐渐被淘汰。在《碳纤维化学镀镍工艺研究》(作者：吴勇等)中采用胶体钯活化法在碳纤维表面镀镍，虽胶体钯活化液较稳定，维护使用方便，节省工序，但配制麻烦，产生的酸雾对健康和设备有害。离子态钯活化液不含亚锡离子，配制简单，可保持长时期稳定，但碳纤维表面对离子态钯吸附无化学键合作用，使镀层的附着力低，容易脱落。在《碳纤维表面无钯化学镀镍-磷合金镀层的性能分析》(作者：罗小萍等)中镀前采用NiSO₄溶液和KBH₄溶液浸泡碳纤维，然后在酸性镀液中实施化学镀，虽得到了化学镀层，但在镀覆前期存在镍层脱落现象。

综上所述现有碳纤维表面化学镀镍方法存在环境污染、活化液不稳定、操作复杂、镀层结合强度低的问题，造成碳纤维表面镀层质量欠佳，影响碳纤维复合材料在使用中的性能和寿命。

发明内容

本发明的目的是要解决现有碳纤维表面化学镀镍活化方法存在环境污染、活化液不稳定、操作复杂及所得镀层结合强度低的问题，而提供一种碳纤维表面化学镀镍的方法。