本文關(guān)鍵詞：碳纖維表面熱還原鍍銅鎳復(fù)合鍍層制備工藝及機(jī)理研究　出處：《蘭州交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：碳纖維增強(qiáng)金屬基體復(fù)合材料結(jié)合了纖維與金屬的許多優(yōu)點(diǎn),但是碳纖維與金屬基體在復(fù)合時潤濕性差,易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)降低了它的應(yīng)用。解決碳纖維與金屬基體間差的相容性一種有效手段是表面金屬化。表面金屬化使碳纖維與金屬的接觸變成金屬與金屬的接觸,這就降低了制作金屬基體復(fù)合材料時給碳纖維造成的破壞,充分發(fā)揮了碳纖維的優(yōu)良性能。課題采用熱還原鍍的方法對碳纖維表面金屬化。熱還原鍍是利用高溫下氫氣強(qiáng)還原性的特點(diǎn),把涂覆金屬鹽的碳纖維還原成金屬鍍層碳纖維的一種鍍覆方法。這種新方法相對于傳統(tǒng)方法(電鍍,化學(xué)鍍)工藝相對簡便,鍍覆更加均勻,鍍層與纖維的結(jié)合力也相對更好。研究中得到以下結(jié)論:(1)把碳纖維放到馬弗爐中進(jìn)行脫膠處理,實驗表明,400℃對碳纖維灼燒30min,脫膠效果比較理想。在室溫下對脫膠的碳纖維硝酸粗化處理,粗化時間為70min效果比較好。通過XRD分析以上碳纖維表面預(yù)處理對碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)沒有造成破壞。粗化時間延長,碳纖維表面掛覆預(yù)鍍液的量也變多。(2)本文分別對兩種不同的主鹽(硫酸銅,硝酸銅)的鍍覆機(jī)理進(jìn)行了研究,依據(jù)機(jī)理的不同制定了兩種不同的鍍覆工藝。且依據(jù)制定的鍍覆工藝,我們得到了性能比較好的鍍層碳纖維。(3)利用正交試驗對硫酸銅預(yù)鍍液進(jìn)行設(shè)計,發(fā)現(xiàn)預(yù)鍍層碳纖維質(zhì)量較好時,預(yù)鍍液的配方為:硫酸銅的度為800g/L,聚乙烯醇為用量0.5%,十二烷基苯磺酸鈉用量為0.3%,甘油用量為4%。用正交試驗對鍍銅碳纖維設(shè)計時,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的因素水平為80-10℃的浸泡區(qū)間,保溫溫度為650℃,保溫時間為0.5小時。得到的鍍層主要以顆粒形式存在,但是鍍層覆蓋率高,且鍍層的成分為銅單質(zhì)。(4)為了提高鍍層碳纖維的性能,向預(yù)鍍液中加入硼砂。并通過正交實驗研究硼砂,保溫溫度,保溫時間對鍍層的影響,發(fā)現(xiàn)這三個因素的最優(yōu)水平為硼砂8%,保溫溫度750℃,保溫時間為90min。對比加入硼砂和沒有加硼砂的銅層碳纖維的形貌,我們發(fā)現(xiàn)鍍層能夠扁平化是因為有硼砂的存在。(5)由于硝酸銅高的溶解度,以硝酸銅為主鹽的預(yù)鍍層碳纖維制取鍍銅碳纖維時,實驗得到了覆蓋率很好的鍍層。但是由于硝酸銅做主鹽時候還原工藝的限制,我們得到的是以顆粒間相互堆積形式存在的鍍層,鍍層是以小顆粒形式存在的且比較疏松,鍍層容易脫落。(6)用同樣的方法對鍍銅碳纖維表面上鍍一層鎳,對碳纖維表面進(jìn)行元素分布面掃描,發(fā)現(xiàn)碳纖維表面鍍覆銅的地方,鎳也能鍍覆上去,沒有銅的地方,就沒有鎳。這說明想要制備性能良好的熱還原鍍銅鎳層碳纖維,解決鍍銅問題是關(guān)鍵。在銅的表面上,鎳更容易鍍覆上去。
[Abstract]:Carbon fiber reinforced metal matrix composites combine many advantages of fiber and metal, but the wettability of carbon fiber and metal matrix is poor. Surface metallization is an effective way to solve the miscibility between carbon fiber and metal matrix. Surface metallization makes the contact between carbon fiber and metal into metal contact. This reduces the damage caused to carbon fiber by making metal matrix composites. The hot reduction plating method is used to metallize the surface of carbon fiber. Thermal reduction plating is the feature of high temperature hydrogen reduction. Carbon fiber coated with metal salt is reduced to carbon fiber coated with metal. This new method is relatively simple and uniform compared with the traditional method (electroplating and electroless plating). The adhesion between the coating and the fiber is also better. The following conclusion is drawn: 1) the carbon fiber is degummed in a muffle furnace. The experiment shows that carbon fiber is burned at 400 鈩，

本文編號：1433829