碳纤维表面化学镀铜工艺

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1、2010年第1期山东纺织科技．51．碳纤维表面化学镀铜工艺科技博览何传飞(天津工业大学。天津300160)摘要：文章对碳纤维进行适当的表面处理，然后将化学镀和电镀结合使用在其表面镀铜，较好地解决了碳纤维与镀铜溶液的浸润性及碳纤维柬的黑心问题。对碳纤维先进行化学镀再电镀，既可提高碳纤维与铜镀层的结合力，又可获得较厚的镀层。关键词：碳纤维；黑心问题；化学镀铜中图分类号：TS102．43文献标识码：B文章编号：1009—3028(2010)01—0051—03烯酸和硫酸混合液为接枝液体，放入待改性的碳1

2、试验原理与方法纤维，保证液体将碳纤维完全浸没；然后缓慢地加入高锰酸钾溶液，加入前后保持溶液不变色，进行1．1化学镀原理及特点接枝反应；(2)将反应后的碳纤维从溶液中取出，1．1．1化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原用去离子水反复冲洗数次，再放入沸水中煮沸，烘反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液干。该方法操作简单，成本低廉，且对环境无污中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表染，便于工业化。面形成致密镀层的方法。1．2．1碳纤维的化学镀铜1．1．2化学镀特点碳纤维化学镀铜的基本过程是碳纤维

3、经表面化学镀是无电沉积镀层，选择合适的化学镀处理后经过敏化、活化、还原、解胶，最后在镀铜液溶液，将被镀工件表面去除油污后直接放人镀液中进行化学镀铜。化学镀的关键在活化和化学镀中。根据设定的厚度确定浸镀的时问即可。化学铜。化学镀铜溶液中的主盐就是铜盐，该溶液通镀优点是：①工艺简单，适应范围广，不需要电源，常由硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、甲醛等配制不需要制作阳极，只要一般操作人员均可操作；②而成。该溶液最大的缺点就是不稳定，短时间内镀层与基体的结合强度好；③成品率高，成本低，就会失效。为了解决以上的

4、缺点，本试验做了如溶液可循环使用，副反应少；④无毒，有利于环保；下改进：①以甲醛为例：以甲醛作还原剂的化学镀⑤投资少，数百元设备即可，见效快。铜溶液是碱性的，为防止铜离子形成氢氧化物沉1．2碳纤维镀铜前的表面处理的重要性及其处淀析出，镀液中必须加入络合剂，以使铜离子成为理方法络离子状态。可以选用的络合剂有酒石酸钾钠、镀铜碳纤维的铜镀层是以机械嵌合的方式和柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、三乙醇胺、四羟丙基乙二碳纤维结合在一起的。镀铜时，析出的铜原子极胺、甘油、甘醇酸、EDTA等。②加入稳定剂：在易在碳纤维表面

5、富集，而且首先是在碳纤维表面化学镀铜的过程中，除铜离子在催化表面进行有的沟槽内沉积，因此碳纤维表面的粗糙度在很大效的氧化还原反应，被甲醛还原成金属铜之外，还程度上影响了镀层与碳纤维的紧密结合程度。未存在许多副反应。主要的副反应包括：经表面处理的碳纤维表面呈疏水性，电镀时会在康尼查罗(Cannizzaro)反应：2HCHO+表面呈现黑斑，因此必须对碳纤维进行表面处理。0H一—CH。OH+HCOo提高碳纤维表面活性的方法较多，(1)采用丙非催化型反应：2Cu抖+HCH0+5OH～—Cu20+2HCOO

6、一+3H2O收稿日期：200911-28通过该反应氧化亚铜的微粒被还原出来，此作者简介：何传飞(1985)，男，海南澄迈人，学士。后，氧化亚铜又可能被进一步还原成微粒铜，即：·52·山东纺织科技2010年第1期Cu2O+2HCHO+2OH一2Cu+从碳纤维束的镀铜效果来看，化学镀消除了电流2HCOO一+H2+H2O分布的不均匀性，大大改善了电镀时的黑心问题。这些副反应不仅消耗了镀液中的有效成分，但从另一角度来说，化学镀不及电镀沉积速度快。而且产生的氧化亚铜以极细微的粉末悬浮在镀液前者阳极形状比较灵

7、活，特别适于局部镀和工件中，很难用过滤除去，容易引起镀液分解，若与铜修复；后者阳极材料、形状要求比较高，可获得厚共沉积，则得到的铜沉积层疏松粗糙，与基体结合镀层，适于批量生产。因此对碳纤维先进行化学力差。针对上述情况，化学镀铜液中需加入稳定镀然后再电镀，既可以提高碳纤维与铜镀层的结剂以达到稳定镀液和改善镀层质量的作用。化学合力，又可获得较厚的镀层，可见将二者结合使用镀铜液的稳定剂种类很多，常用的稳定剂有甲醇、是提高碳纤维束镀铜质量的有效方法。氰化钠、硫代尿素、烷基硫醇、二羟基氮苯、2—2联吡啶等。

8、这些稳定剂对提高镀液稳定性有效。3结论但是，大多数的稳定剂又同时是化学镀铜反应的催化毒化剂，因此，使用稳定剂时，用量的控制是3．1未经表面处理的碳纤维表面呈疏水性，电镀十分重要的。否则，用量多时，会显著降低镀速甚时会在表面呈现黑斑，所以在开始电镀时有必要至造成停镀。对碳纤维表面进行适当的处理，那样可以改善碳1．2．2碳纤维的电镀铜纤维表面的浸润性和粗糙度。碳纤维电镀是利用电解方法对碳纤维表面进3．2采用化学镀的方法碳纤维表面可以得到均行加工的一种工艺。电解时将碳纤维作为阴极，匀、结