碳纖維表面熱還原鍍銅制備工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、PAN基碳纖維(Carbon fibers,CFs)是由聚丙烯腈纖維通過氧化、炭化過程制得的含碳量90％以上的纖維,由于其導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、高比強(qiáng)度、韌性好、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、膨脹系數(shù)小、低密度、等性能優(yōu)于傳統(tǒng)纖維,被越來越多的應(yīng)用于工業(yè)、航天、生物等領(lǐng)域,是新型材料領(lǐng)域的杰出者,帶來的社會與經(jīng)濟(jì)效益巨大。
　　碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能,但常見金屬與碳纖維的潤濕性較差,一些金屬還會和碳纖維發(fā)

2、生界面化學(xué)反應(yīng),降低碳纖維性能,影響復(fù)合材料的性能。研究表明,通過對碳纖維表面鍍銅進(jìn)行表面改性,能有效的保護(hù)碳纖維組織,增強(qiáng)碳纖維和金屬的結(jié)合。本論文通過碳纖維表面進(jìn)行脫膠、高溫?zé)徇€原鍍銅實(shí)現(xiàn)了碳纖維表面金屬化,為金屬基復(fù)合材料的開發(fā)提供新的途徑。
　　研究中得到如下結(jié)論:
　　(1)空氣灼燒與硝酸浸泡結(jié)合的預(yù)處理工藝方法對碳纖維表面上漿劑的去除是有效的,沒有破壞碳纖維本身的結(jié)構(gòu);
　　(2)高溫還原法簡化了碳纖維預(yù)處

3、理過程,省略了活化敏化兩個(gè)步驟;通過正交試驗(yàn)確定了最優(yōu)預(yù)鍍液配方:飽和硫酸銅溶液;聚乙烯醇加入量0.3%~0.4%;表面活性劑0.4%;甘油6%;
　　(3)高溫還原工藝過程條件為,氫氣+氮?dú)庾鳛檫€原、保護(hù)氣體,并確定了實(shí)驗(yàn)過程中氣體的流量。初步得到在1000~1050℃下保溫1~1.5h對碳纖維表面進(jìn)行還原可以實(shí)現(xiàn)較好的鍍銅效果;
　　(4)實(shí)驗(yàn)表明,碳纖維熱還原鍍銅高溫促進(jìn)原子移動擴(kuò)散加劇,銅鍍層的質(zhì)量隨溫度的升高增加,