[發(fā)明專利]碳纖維表面鋅涂層的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032221.1
• 申請日: 2008-01-03
• 公開（公告）號: CN101235522A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 王浩偉;魯鵬;夏存娟;李險峰;馬乃恒
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C25D3/22
• 分類號: C25D3/22
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發(fā)明涉及一種材料技術領域的制備方法，具體是一種碳纖維表面鋅涂層的制備方法。

背景技術

碳纖維具有高的比強度、高比彈性模量、低密度等優(yōu)點，在金屬基、聚合物基復合材料中常被作為一種增強材料。但是碳纖維與基體的浸潤性不好，難以形成致密、性能優(yōu)良的復合材料。因此阻礙了其在需要輕質、高強、高模量材料領域的應用。在碳纖維上形成致密的涂層可有效地解決上述問題。采用涂層制備方法有化學氣相沉積法、物理氣相沉積法、溶膠-凝膠浸滲燒結法和電化學法。其中電化學法中的電鍍鋅法制備涂層簡單易行，可應用與大規(guī)模生產(chǎn)，有著獨特的優(yōu)越性。

經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，董興廣等在《纖維復合材料》(2005年03期28-31頁)上發(fā)表的《射頻法涂層纖維的高溫氧化性》該文中提出采用射頻法制備碳纖維表面抗氧化涂層，具體方法為：在700～800℃下通過射頻加熱碳纖維進行化學氣相沉積，該方法易對碳纖維表面造成損傷，且制備過程的控制工藝要求高，設備復雜，不易大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的上述不足，提供了一種碳纖維表面鋅涂層的制備方法。本發(fā)明采用的碳纖維直徑為6～8μm，制備獲得的鋅涂層厚度為2～7μm，且厚度可控，涂層平整、不易脫落，制備工藝簡單，滿足制備碳纖維增強復合材料的應用要求。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明采用硫酸鋅做主鹽，氯化銨做導電鹽，硫酸鋁和硼酸為緩沖劑，糊精為分散劑，H₂O為溶劑配制酸性電鍍液(pH＝3.6～4.5)；使用得到的酸性電鍍液浸滲經(jīng)過處理的碳纖維，然后通電電鍍使得上述碳纖維上形成鋅涂層。

所述的電鍍液組分及其質量百分比為：硫酸鋅10％～40％、氯化銨0.5％～4％、硫酸鋁1％～5％、硼酸0.5％～3％、糊精0.5％～3％，余量是H₂O。

所述的浸滲，時間為5～15分鐘，浸滲過程中采用超聲震蕩的方法浸滲，既減少纖維間的短接現(xiàn)象，又利于纖維的分散。

所述的碳纖維預處理，包括有機溶劑除膠和碳纖維表面氧化。

所述的電鍍，其溫度為室溫，陰極電流密度為5～15/A·dm^-2。

本發(fā)明獲得的鋅涂層使碳纖維一方面保持了方向性和可排布性，同時提高了碳纖維在與某些復合材料基體間的界面浸潤性和相容性問題。本發(fā)明的在碳纖維表面涂覆鋅涂層的方法，簡單易行，可大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。采用該方法生產(chǎn)的具有鋅涂層的碳纖維，其涂層厚度為2～7μm，且厚度可控，涂層平整、不易脫落，使用該碳纖維可與一些金屬基體復合獲得復合材料。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細的說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實例1：電鍍液組分及其質量百分比為：硫酸鋅10％、氯化銨0.5％、硫酸鋁1％、硼酸0.5％、糊精0.5％、余量是H₂O。

按上述電鍍液組分及其質量百分比取硫酸鋅、氯化銨、硫酸鋁、硼酸倒入槽中，加入總體積1/2的熱水攪拌溶解，稀釋至總體積，糊精先用冷水浸泡1h后，加熱至80℃攪拌溶解，加入槽中攪均，調整PH值＝3.6，配置好酸性鍍液。碳纖維為吉林碳素廠生產(chǎn)，直徑為6～8μm，每束碳纖維有1000根單絲。

碳纖維束經(jīng)丙酮浸泡2分鐘、去離子水漂洗并干燥后，以上述鍍液浸滲5分鐘，浸滲過程采用40kHz的超聲震蕩。在室溫下纖維束作陰極，鋅板作陽極，保持陰極電流密度為5/A·dm^-2，通電電鍍10分鐘。

得到的鋅涂層的碳纖維，單絲表面涂層均勻，其厚度約為2μm。

實例2：碳纖維同實例1。

電鍍液組分及其質量百分比為：硫酸鋅25％、氯化銨3％、硫酸鋁3％、硼酸1％、糊精1％、余量是H₂O。

按上述電鍍液組分及其質量百分比取硫酸鋅、氯化銨、硫酸鋁、硼酸倒入槽中，加入總體積1/2的熱水攪拌溶解，稀釋至總體積，糊精先用冷水浸泡1h后，加熱至80℃攪拌溶解，加入槽中攪均，調整PH值＝4，配置好酸性鍍液。

碳纖維束經(jīng)丙酮浸泡2分鐘、去離子水漂洗并干燥后，以上述鍍液浸滲10分鐘，浸滲過程采用40kHz的超聲震蕩。在室溫下纖維束作陰極，鋅板作陽極，保持陰極電流密度為10/A·dm^-2，通電電鍍10分鐘。

得到的鋅涂層的碳纖維，單絲表面涂層均勻，其厚度約為5μm。

實例3：碳纖維同實例1。