化学镀镍对炭纤维性能的影响.pdf

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1、第20卷第1期江汉石油科技Vo1．20No．12010年3月JIANGHANPETR0LEUMSCIENCEANDTECHN0LOGYMar．2010化学镀镍对炭纤维性能的影响许林(江汉石油管理局江钻股份公司)摘要选用中磷镀液配方，采用化学镀的方法在炭纤维表面沉积一层Ni—P合金(磷含量为7．5％一9％)。对材料的力学性能和抗氧化性能进行了检测，并借助SEM和XRD研究材料的微观组织。结果表明，炭纤维的表面能均匀沉积一层致密的Ni—P合金，沉积速度均匀，为44．3nm／min，镀层厚度从0．44m到1．351

2、zm；镀镍后的纤维实际拉伸强度比理论强度高13．5％；镀镍后，纤维与氧的接触面明显减小，同时Ni—P合金及氧化生成的NiO和Ni，(PO)在纤维表面形成一层保护膜，减缓了纤维氧化的速度，提高了其高温抗氧化性能。关键词炭纤维化学镀抗氧化性近年来，随着机械、化工、冶金、建筑、核电，尤其如下：氯化亚锡、盐酸、次磷酸钠、硫酸镍、锡粒、氯化是航空航天等工业的飞速发展，炭纤维(CF)以其高钯、醋酸钠、柠檬酸钠、硝酸铅、丙酮。强度、高模量、低密度、低膨胀、耐高温、耐摩擦、耐冲1．2实验过程压、耐腐蚀、耐疲劳、导热、导电等优

3、异特性，作为增HTA炭纤维表面化学镀镍的工艺流程如下：强材料被广泛应用于C／C复合材料的制备。炭纤维_+去胶_+清洗_+敏化_+清洗_+活化_+清炭纤维表面存在的缺陷影响纤维的力学性能。洗还原清洗化学镀镀镍清洗_烘干在炭纤维表面镀金属镍后，可以明显地减少表面的1．2．1去胶缺陷，提高其导电性、柔韧性、耐热性和耐化学腐蚀将HTA炭纤维在丙酮溶液中浸泡4～5h，然后性等。由表面镀镍的碳纤维作为填料所制成的屏蔽清洗，干燥，除去附在炭纤维表面的有机胶和杂质，材料具有很好的屏蔽效果，可作为飞机的吸波材料，保证后道工序镀

4、液的稳定性和提高镀层的结合力。被广泛应用于军事和航空航天领域。目前炭纤维表1．2．2敏化面镀镍大致分为物理方法和化学方法两大类。物理敏化处理是使炭纤维表面吸附一层易氧化的物方法包括溅射法、离子镀膜法、金属粉末喷涂和金属质，活化剂被还原形成催化晶核，吸附在炭纤维的表涂敷法等。化学法主要采用化学镀和电镀，其中化面，使后面的化学镀工序可以在这些催化晶核的表学镀具有镀层厚度均匀、针孔率低的优点。目前，国面进行。内对炭纤维表面化学镀镍工艺的研究较多，主要是本试验采用SnC1敏化液，配方如下：SnC110～工艺条件对镀层

5、形貌，结合力和镀层组成的影响，但20g／l、盐酸(d=119g／cm。)4o一50g／l、锡粒5g／l、温是对化学镀镍后炭纤维的力学性能变化研究较少。度室温、时间3～5min。本工作在HTA炭纤维上化学镀Ni—P合金后，对样1．2．3活化品的镀层形貌，力学性能和抗氧化性能进行了初步活化处理是将经敏化处理后的炭纤维浸入含有的研究。催化活性的贵金属化合物的溶液中，进行再处理，使炭纤维表面生成一层具有催化活性的贵金属颗粒。1实验本试验采用PdC1活化液，配方如下：PdC10．5g／l，盐酸(d=119g／cm)10

6、ml／1，温度为室温，时间1．1原材料本实验中所用的纤维为日本东丽(Toray)公司作者简介许林，硕士研究生，现在江钻股份公司技术生产的PAN基HTA炭纤维。化学镀镍采用的试剂中心工作。·50·江汉石油科技第20卷为0．5—5min。程为20g，拉伸速度为2ram／rain，拉伸时要避免试样具有催化活性的金属微粒Pd就是化学镀镍的发生扭转。取5O根单丝进行测试，取其中的3O个结晶核心。有效试样的统计平均值作为力学性能的测试结果。1．2．4还原采用美国TA仪器公司生产的SDT-Q600型同将经过活化处理的炭纤维

7、浸入10—3og／1的次步热分析仪研究材料的抗氧化性能。操作条件为：磷酸钠溶液中，室温搅拌Imin左右。空气流量100mE／rain，升温速率10K／rain，最高氧化1．2．5化学镀温度为1200~C。采用热天平记录材料质量随温度将还原的炭纤维进行化学镀，其镀液配方按照的变化(热天平灵敏度为±0．1ug)。中磷(磷含量为7．5％一9％)镀液配方配制，配方如在日本电子生产的JSM一6360LA型电子扫描仪下：硫酸镍20g／l，次磷酸钠30l，醋酸钠30g／l，柠上进行炭纤维表面形貌和截面的观察。檬酸钠25，硝

8、酸铅7rag／1，pH值为4．5—5，温度XRD测量在日本理学电机Rjgaku一3014型X为85％一95~C，搅拌方式为超声震荡。射线衍射一光谱仪上进行。采用粉末试样，si作内采用以上配方进行化学镀镍，在炭纤维表面能得到标，试验参数：CuK。，单色光辐射、管电压35kV、电流光亮的Ni_P合金镀镍层，镀层均匀、致密、结合力好。20mA，20取值范围22。一29。。1．3测试分析在江苏太仓纺织仪器厂