镍和碳纤维复合研究综述

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1、碳纤维表面化学镀鎳研究和应用综述材物0802邓德骐20080290摘要综述了化学镀银的基本原理，介绍了碳纤维表面的活化处理方法（如敏化-活化法、胶体锂活化法和离子锂活化法）和碳纤维表面化学镀鎳工艺，详细讨论了有机前躯体碳纤维、气相生长碳纤维、碳纳米管的化学镀银的发展现状和最新进展及其应用前呆。采用化学镀工艺能明显改善碳纤维表而的性质，扩大其应用领域，是一种很有前途的改性方法。最后总结了碳纤维及其复合材料的应用。关键词碳纤维复合材料化学镀银碳纳米管隐身技术吸波性能引言：碳纤维是通过高温热解制备出來的，其特殊的形貌和结构具有比强度高、比模量高、耐高温、耐腐蚀

2、、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。但未经处理的碳纤维衣面极性基团的含量较少，表面能低，反应活性低，与基体的粘结性差，界面屮存在较多的缺陷直接影响了复合材料的力学性能，限制了碳纤维高性能的发挥。为了改善界面性能，可以通过对碳纤维进行表而改性的办法來提高其对基体的浸润性和粘结性，碳纤维表而金属化后改变表而的状态和结构,实现对碳纤维表而的控制，改善碳纤维的分散性，提高表而活性,使表面产生新的功能改善碳纤维与其它物质的相容性获得了各种新型的功能材料。木文综述了化学镀鎳原理及碳纤维表回化学镀锦工艺流程和研究进展及其应用。1.鎳和碳纤维复合方法及其原理1.

3、1化学镀鎳及其原理化学镀是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属表而的白催化作用下进行的金属沉积过程。由于纳米碳纤维属于非金属材料，不具有口催化特性，并且表ifii活化能很高，很难被铁、钻、傑等金属或化合物所浸润，因此耍得到结合力良好的、均匀的化学镀层，必须对纳米碳纤维迓行敏化、活化等预处理。敏化和活化是衣纳米碳纤维表而形成催化金属核，便化学镀能够在其表而上述行。原理：化学镀银是在无直流电源条件下.用化学还原方法使银阳离子还原成金属鎳并沉积在催化金属表面上。忖前.提出了多种化学镀NHP合金的沉积机理.包括如下：（1）1946年由Brenner和Ridde

4、l提出的原子氢析出机理；（2）1959年W.Machu提出的电子还原机理；（3）

5、t

6、Hersch提出的，在1964年被Lukes所改进的正负氢离子机理；（4）rhCavallottiSalvage提出，后为Randin^UHinterman所支持的Cavollotti-Scilvcige机理。其中被广泛接受的是原子氢理论[11],其过程如下。（1）通过金属的催化作丿止在次业磷酸根水溶液屮脱氮而形成业磷酸根•同时放出初生态原子氢：H2PO2-+HQ—HP（V+H・+2[H]（2）初生态原子氢被吸附在催化金属表面上而使其活化，使镀液屮的银阳离了还原，在催化

7、金属表而上沉积金属線：Ni»+2[H]-Ni°-2H-⑶在催化金属衣面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷•同时.山催化作用使次亚磷酸根分解.形成亚磷酸和分子态氢：H:PO<+[H]-*HOfOH・+P）:H:PO2+H2O*H[HPO3]-+h2:⑷银原子与磷原子共沉积.并形成鎳磷合金层：Ni+P—Ni-P镀层1•2工艺流程化学镀是在金属表面的自催化作川下进行的金属沉积过程。由于碳纤维属于非金属材料.不具有自催化特性.而且表血活化能很高.很难被铁、钻、镰等金屈或化合物所浸润•因此必须对碳纤维进行活化处理.才能得到结合力好、均匀的化学镀层。1.2.1活化

8、处理活化处理是将碳纤维浸入含有催化活性的贵金属化合物的溶液屮，使碳纤维表面生成一层具有催化活性的贵金属微粒。常用的活化处理方法有敏化-活化法、胶体耙活化法和离子耙活化法。工业上敏化-活化法所用的敏化剂为氯化亚锡或三氯化钛的水溶液。为了使它们保持较稳定的还原态•必须在敏化液屮加入盐酸使溶液酸化.然后在氯化耙盐酸溶液中活化。敏化-活化法的成木较低.原料配制容易.但镀层十分粗糙.操作复杂.使用寿命短.不适合口动化牛产，该法逐渐被淘汰。胶体耙活化法是Shiley在1961年研制成功的，活化后盂耍解胶.解胶的作用是将锂粒周围的锡离子脱去.露出具有催化活性的金属耙微

9、粒。胶体耙活化液较稳定，维护使用方便，节省工序，但配制麻烦，产生的酸雾对健康和设备有害。为了解决酸雾的问题，对其进行改迓，采川盐基胶体耙，可抑制酸雾的产生乂具冇较好的催化活性、稳定性和结合力。离子耙活化法中PdGI2不易溶于水，但可以与过量的络合形成水溶性的[PdCI4]2-络离子.可以吸附于基体上乂能络合耙的化合物.生成离子耙溶液.由于活化液配制简单•可以长期保持稳定•且不含S&+.避免了胶体耙活化过程屮基体表面吸附一层亚锡离子而影响化学镀层的均匀性和附着力的问题镀层.结合力好.污染小。1.2.2化学镀Ni-P工艺化学镀侏的工艺类型很多，按溶液的屮值可

10、分为酸性和碱性镀液两人类。碱性镀液因其操作温度较低，主要川于非金属材料的金属化。