[發(fā)明專利]兩步電沉積法制備坡莫合金包覆碳纖維的方法

無效

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• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104480698A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 何芳;任保進;李俊姣;黃遠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M101/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發(fā)明屬于表面電沉積處理技術領域，涉及一種在碳纖維表面制備坡莫合金層的制備方法。

背景技術

隨著科技的快速發(fā)展，電磁干擾(EMI)已成為繼水源、大氣和噪聲污染之后另一項具有較大危害的污染。電磁波不僅影響正常的通訊，并且有可能在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中泄露軍事機密，同時對人類健康產(chǎn)生嚴重的影響，因此研究可以屏蔽電磁波的材料迫在眉睫。目前為止，各國研究的電磁屏蔽材料主要包括貼金屬箔屏蔽塑料、金屬熔射屏蔽塑料、金屬填充型復合屏蔽塑料、碳材料填充復合型屏蔽塑料等。其中，碳纖維由于具有高強度、高比模量、耐候性及可設計性好等突出優(yōu)點，在航空航天、能源開發(fā)、體育運動器材、土木建筑等領域有著重要的應用。但單純的碳纖維用于電磁屏蔽，相比于傳統(tǒng)金屬材料導電率低，其本身也不具有磁性，致使其在電磁屏蔽方面性能不佳。目前通過在碳纖維表面涂覆導電性好的金屬鍍層是提高其電磁屏蔽性能的有效方法之一。坡莫合金具有高的弱磁場導磁率、大的磁飽和強度和低的矯頑力，是一種實用的鐵鎳軟磁合金，在電感元件、直流電壓器、微電機和繼電器領域有著廣泛的應用。有研究表明在坡莫合金中，當Fe含量為20％時具有最大的磁導率，但目前尚未見到將坡莫合金與碳纖維進行復合，用于電磁屏蔽材料的文獻報道。

由于纖維本身取向問題和電鍍時碳纖維表面電壓及表面惰性的影響，采用一次共沉積法制備時，鍍液成分復雜，成本較高，難以獲得高鐵含量的鐵鎳合金。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提出一種制備坡莫合金包覆碳纖維的方法，以提高碳纖維的導電性和導磁性，獲得高吸收損耗和反射損耗的碳纖維復合材料，達到高的電磁屏蔽性能。本發(fā)明的技術方案如下：

一種兩步電沉積法制備鐵鎳合金包覆碳纖維的方法，包括下面的步驟：

(1)對碳纖維束進行清洗和粗化纖維表面的加熱處理；

(2)電鍍液的配制

①按照一下的濃度配比配制鐵沉積溶液：FeCl₂為90～110g/L,KCl為10～20g/L，C₆H₅Na₃O₇·2H₂O為15～20g/L，C₇H₅NO₃S為1～3g/L，H₃BO₃為10～30g/L；

②鐵鎳沉積溶液的配制：取適量的配制好的鐵沉積溶液，另外加入NiSO₄·6H₂O，并控制濃度為60～90g/L，使其溶解，得到鐵鎳沉積溶液；

(3)兩步電沉積法

將步驟(2)中通過①獲得的鐵沉積溶液加熱至30～50℃，隨后將經(jīng)過步驟(1)處理的碳纖維束浸入其中作為陰極，鐵板作為陽極，調整陰陽極距離為5～10cm。調節(jié)直流穩(wěn)壓電源，使電流保持在50～300mA之間，電壓在0.5～3V之間，電鍍1～5min后，清洗經(jīng)過上述的第一步電沉積處理的碳纖維束表面；

然后將步驟(2)中通過②獲得的鐵鎳沉積溶液加熱至50～70℃，將經(jīng)過一步電沉積制備的鍍鐵碳纖維浸入鐵鎳共沉積液中作為陰極，鎳板作為陽極，進行電沉積鐵鎳合金，各項參數(shù)范圍均與第一步電沉積保持一致，電鍍5～60min后，清洗經(jīng)過上述的第二步電沉積處理的碳纖維束表面，使其干燥即獲得坡莫合金包覆的碳纖維。

本發(fā)明的特點及有效成果：本發(fā)明實驗操作過程簡單，無毒，并且成本較低，可操作性很強，便于批量化生產(chǎn)。首次采用兩步電沉積法獲得鐵鎳合金鍍層，其鍍層鐵含量接近20％，具有很高的電導率和磁導率，使其無論在低頻段的吸收損耗還是在高頻段的反射損耗，都表現(xiàn)出優(yōu)良的屏蔽效能，有望未來可以推廣使用。

附圖說明

圖1不同狀態(tài)下碳纖維表面形貌圖(a)原始碳纖維(Original?CFs)(b)單鍍鐵的碳纖維(c)兩步電沉積法制備的坡莫合金包覆碳纖維(Fe-Ni-CFs)。

圖2實施例1中兩步電沉積法制備的坡莫合金包覆碳纖維XRD圖。

圖3實施例1中兩步電沉積法制備的坡莫合金包覆碳纖維EDS分析圖。

圖4原始碳纖維和坡莫合金包覆碳纖(Fe-Ni-CFs)維磁滯回線圖。

具體實施方式：

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行說明。

實施例1

(1)碳纖維表面處理