碳纤维布化学镀铜工艺的研究

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1、碳纤维布化学镀铜工艺的研究郭国才韦弘稻上海应用技术大学化学与环境工程学院釆用以甲醛为还原剂的化学镀铜液，用硝酸银作活化剂，在碳纤维布表面沉积出连续、均匀、有光泽的化学镀铜层。研究了不冋前处理工艺对碳纤维布化学镀铜的影响。采用扫描电子显微镜表征了化学镀铜层的表面形貌，并用数字电压表测试了碳纤维布化学镀铜前后的导电性。关键词：碳纤维布;化学镀铜;前处理工艺;表面形貌;导电性;ResearchonElectrolessCopperPlatingonCarbonFiberFabricGUOGuo-caiWEIHong-taoSchoolofChe

2、micalandEnvironmentalEngineering，ShanghaiInstituteofTechnology;Abstract：Acontinuous,uniformandbrightcoppercoatingwaspreparedonthesurfaceofcarbonfiberfabricusinganelectrolesscopperplatingbathinwhichformaldehydeasreducingagentandsilvernitrateasactivator.Theinfluenceofdiffer

3、entpretreatmentprocessesonelectrolesscopperplatingoncarbonfiberfabricwasinvestigatedThesurfacemorphologyofelectrolesscoppercoatingwascharacterizedusingscanningelectronmicroscopy,andtheelectricalconductivityofcarbonfiberfabricbeforeandafterelectrolesscopperplatingwasmeasur

4、edusingdigitalvoltmeter.Keyword：carbonfiberfabric;electrolesscopperplating;pretreatmentprocess;surfacemorphology;electricalconductivity;0前言碳纤维是由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶纤维等经氧化、炭化等过程制得的貪碳量在90%以上的纤维。碳纤维具有拉仲强度高、耐腐蚀、耐高温、膨胀系数低、耐磨、隔热等优良性能，其应用范围十分广泛。目前，碳纤维及其复合材料形成了一个崭新的材料体系，碳纤维布是其不可缺少的组成部分

5、。碳纤维增强金属基复合材料因具有高温性能好、导电导热性强、层间剪切强度高、综合性能可调节等特点而越来越受到人们的重视。但碳纤维与基体金属间的润湿性、化学相容性差，这限制了它的应用。为了改善碳纤维与基体金属间的润湿性及化学相容性，加强界面结合力，最常用的方法就是碳纤维表面金属化处理［1-6］。碳纤维表面金属化处理除了保持碳纤维原有的优点以外，还可提高其导电性。碳纤维表面金属化有物理气相沉积(PVD)和化学镀两种方法。其中化学镀可以在非导体且形状复杂的材料表面进行沉积，沉积层有良好的均匀覆盖能力且成本低廉，因而得到广泛应用［7-9］。由于金属

6、铜的导电性良好，所以常采用化学镀铜对碳纤维进行增强改性处理。在己有的文献报道中，碳纤维化学镀铜的前处理过程多是采用高温灼烧氧化去胶、粗化、用氯化钯作活化剂，这导致的结果是化学镀铜前处理工序复杂、成本过高，进一步影响碳纤维表面金属化后的运营商品化IM。针对该情况，本文在不影响化学镀铜性能的情况下，前处理不采用去胶、粗化工序，同时用相对廉价的硝酸银活化剂代替昂贵的氯化钯，然后对碳纤维布表面化学镀铜。通过实验研究，在以甲醛为还原剂的化学镀铜液中，碳纤维布表面可以获得连续、均匀、结合力良好、导电性佳的化学镀铜层。1实验1.1实验材料采用南通森友碳

7、纤维有限公司生产的东丽T300B-3000-40B型J-3K碳纤维布，织物结构为平纹，厚度为0.28mm,面密度为200g/m，经纬密度均为5根/10醐，单束平均直径为7um。1.2前处理前处理工艺流程为:除油清洗一敏化清洗—活化清洗和除油一清洗一活化一清洗。(1)除油磷酸三钠15g/L,氢氧化钠60g/L,碳酸钠30g/L,OP-104mL/L,60°C,lOmin。(2)敏化氯化亚锡25g/L,锡粒4粒，38%的盐酸15g/L，室温，5min。(3)活化硝酸银5g/L，氨水5.4mL/L，室温，5min。1.3化学镀铜釆用以甲醛为还原

8、剂的化学镀铜液，其配方为:五水合硫酸铜14g/L,37%的甲醛53mL/L,六水合氯化線4g/L,酒石酸钾钠45.5g/L,氢氧化钠9g/L,碳酸钠4.2g/L,pH值12.5。碳纤维布化学镀