[发明专利]一种镀铜泡沫炭的制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔炭材料基体的镀铜方法，主要是一种中间相沥青基镀铜泡沫炭的制备方法。该方法以中间相沥青基泡沫炭为基体，通过真空超声共辅助的化学镀铜法制备了孔隙内镀铜均匀的泡沫炭。真空超声共辅助的化学镀在室温下进行，降低了化学镀的反应温度，且该工艺简单、成本低、易于实现工业化生产。本发明镀铜泡沫炭制备过程中所采用的真空超声条件为：超声80～130kHz、100～180W，真空压强0.01～10MPa，通过控制真空超声的循环次数制得不同厚度的镀铜泡沫炭。

技术领域

本发明涉及一种多孔泡沫炭镀铜的方法，属于多孔炭材料表面处理工艺技术领域。

背景技术

泡沫炭是一种新型多孔炭材料，具有低密度、高强度、高导热导电、抗冲击、吸波、降噪、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优异性能，被广泛应用航空航天，火箭轮船等领域，诸如航空航天器和卫星的热转移交换系统、火箭的抗冲击和减噪发射平台、化工厂的大型热交换器和计算机器件的小型排热器件，另外，还可应用于催化剂载体、气体吸附剂、过滤装置、生物材料等领域，是一种具有极大开发潜力和应用前景的新型炭材料。然而，与金属或高分子材料相比，泡沫炭的力学性能及导热性能较差，这极大地限制了泡沫炭的进一步发展和应用。目前众多研究学者试图对泡沫炭进行涂层改性研究，以期获得较高的力学性能，或较高的表面积、导热系数、电导率等性能。G.L.Vignoles等人通过化学气相渗透技术，在泡沫炭表面上进行了SiC涂层，结果所测的力学性能得到了很大的提高。Muklhopadhyay等通过等离子体镀层改变泡沫炭表面的活性；Sourdiaucourt等通过CVD方法在3000℃实现了碳化铪在泡沫炭上的沉积，增强了泡沫炭的机械性能；M.Almajali等通过电镀铜的方法在泡沫炭表面镀铜，使得泡沫炭的力学性能和导热性能有了一定的提高；以上泡沫炭涂层技术使得其力学性能或导电性能有了一定程度的增强，然而，现有的技术方法工艺要求高，操作复杂，花费较大，且有的对导热性及其它的性能有副作用。

化学镀铜技术不需要外加电源，操作方便工艺简单，镀层均匀，孔隙率低和外观良好，而且能在碳材料等多种非金属基体上沉积，并具有优良的包覆性，高的附着力优良的抗腐蚀和耐磨性能以及优异的功能性能等而使其在世界范围内得到了迅速的发展和广泛的应用，而对于孔径/孔深较小的多孔材料，常规化学镀的方法不能实现其孔隙内部的镀金属，且常规的化学镀需要将镀液加热至一定的温度。

为了实现泡沫炭表面及孔隙内的均匀金属化，使得泡沫炭的导热导电性能和机械性能增强，开发一种新型化学镀方法解决孔隙内部镀金属的难题，实现泡沫炭孔隙内的均匀镀铜将有重要意义。

发明内容

本发明针对泡沫炭的力学性能及导热性能较差的缺陷及现有泡沫炭改性技术中不足，提供了一种泡沫炭基体的化学镀铜的方法，该方法使泡沫炭表面改性，获得表面镀层均匀，结合力好的基体，而且工艺简单，成本低，易于实现工业化生产。所述方法依次包括以下步骤：

(1)对中间相沥青基泡沫炭在超声真空下依次进行除油→水洗→粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗。

其中，步骤(1)中泡沫炭是中间相沥青基泡沫炭，开孔率达20％～90％，孔径范围在50μm～600μm之间。

其中，步聚(1)中，除油是将泡沫炭放入除油液中，水浴加热至55℃，超声处理20min，水洗至中性，除油液组成为60g/LNaOH，20g/LNa₂CO₃，20g/LNa₃PO₄，超声条件为水浴式超声频率80～130KHz、功率为180W；粗化是将除油后的泡沫炭放入质量分数为60％的硝酸中，在常温下超声处理10min，超声条件为超声条件为水浴式超声频率80～130KHz、均率为100～180W。

敏化是将粗化后的泡沫炭水洗至中性后放入敏化液中，真空敏化20min后再去离子水中浸泡10min，敏化组成及条件：5％HCl，20g/LSnCl₂及少量锡粒，常温下，真空压强0.01～10MPa；