碳纖維表面熱還原鍍銅制備工藝及其機理研究.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,由于其導電導熱性好、高比強度、韌性好、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電、導熱、膨脹系數(shù)小、低密度、等性能優(yōu)于傳統(tǒng)纖維,被越來越多的應用于工業(yè)、航天、生物等領域,是新型材料領域的杰出者,帶來的社會與經濟效益巨大。
　　碳纖維增強金屬基復合材料具有優(yōu)良的力學性能,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、生界面化學反應,降低碳纖維性能,影響復合材料的性能。研究表明,通過對碳纖維表面鍍銅進行表面改性,能有效的保護碳纖維組織,增強碳纖維和金屬的結合。本論文通過碳纖維表面進行脫膠、高溫熱還原鍍銅實現(xiàn)了碳纖維表面金屬化,為金屬基復合材料的開發(fā)提供新的途徑。
　　研究中得到如下結論:
　　(1)空氣灼燒與硝酸浸泡結合的預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構;
　　(2)高溫還原法簡化了碳纖維預處

3、理過程,省略了活化敏化兩個步驟;通過正交試驗確定了最優(yōu)預鍍液配方: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+氮氣作為還原、保護氣體,并確定了實驗過程中氣體的流量。初步得到在1000~1050℃下保溫1~1.5h對碳纖維表面進行還原可以實現(xiàn)較好的鍍銅效果;
　　(4)實驗表明,碳纖維熱還原鍍銅高溫促進原子移動擴散加劇,銅鍍層的質量隨溫度的升高增加,