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工艺管理
硫酸铜酸性镀铜液的碳纤维电镀铜预处理探讨
郭平(广东嘉元科技股份有限公可514759
摘要:碳纤雏具有高强度比、高模量比的性能,在复合材料中镀液中充分分散碳红维,创造均匀镀层
得到广泛应用。当前碳纤维镀铜的工艺主要有化学镀、电镀及焦
2.镀液成分。碳纤维电镀铜中常常遇到“黑心”问题,直接影
酸盐电镀等,这些工艺程序较复杂且污染较严重,质量较低。响碳纤维表面活性。实验所使用碳纤维内外层纤维到阳极距离
而硫酸铜酸性镀铜液相对成本低廉,工艺稳定,且镀层质量较有着较大差异且外层的纤维对内层纤维的电蔽作用较明显,为
好。本文主要探讨其在碳纤维电镀铜的预处理,来改善碳纤维镀了有效解决这一难题,则必须使镀液拥有较高的分散能力。通过
铜工艺。
试验研究表明:电镀液的分散能力与溶液的导电性能有着密切关
关键词:硫酸铜酸性镀液;碳釬維;预处理
系。且对」硫酸铜性电镀液,可有效提高电镀液的导电性能及
上.世纪六十年代,发展一种新型増强材料一一碳纤维,拥有阴极化度,最終提高分散能力。在提高游离H2S04浓度之后,可
高比模量、低密度及其良好的白润滑性等优点,进而使得在复合有效提高电镀液的阴极敝化度。但在纤维東内侧的纤维表面较
材料中得到广泛应用。碳纤维电镀铜工艺在増强复合材料的导难得到镀层,也就产生了“黑心”的问题。当各个纤维都电镀
热性、导电性,但由于碳铜间不润滑及不反应,使得复合效果相对层,其黑心向题得到缓解。在电镀溶液中容易受到添加剂的影
较差。鉴于此种原因,应处理好碳维与铜机体之间的界面结响,通常情況下,常用的添加剂有乙撑硫及聚二硫二丙烷磺酸
合,进而改普碳维电镀铜工艺。
钠等,与甲基蓝、乳化剂相配合使用,能够细化镀层晶粒,使镀液
碳纤维电鍍铜处理实验
州有良好的整平能力。用使硫酸浓度处于高的条件下,使用漆加
本次实验采用12碳纤维,其直径为(7-8)um;添加剂采用剂的将对阴极化并没有多大影响,阻对电镀液分散能力的影响
乙撑硫脲、甲基蓝、乳化剂及聚二硫二丙烷磺酸钠等按照比例配也较小。通过实践表叨:在电镀液中加入添加剂后,可得到层
制成溶液;水采用去离子水。采用一种电镀液成分,其一:200g/微观形貌,平整层,由此可看出,可有效提高镀汶的整平性
L的CuSO4、70g/L的H204:其二:60gL的CuSO4、180g/L
3.处理工艺环境。山于碳纤维电阻率较大,加上直径较小,
的H2S04:其三:6g4L的CuSO4、180g/L的H2S04、5mlL添容易纤维长度方向上的电位衰减较快,并在电镀过程中,铜镀层
加剂。电镀采用MPS702的直流稳压稳流电源,其工作电压设置应靠近头具位置沉积,并沿若纤维长度方向生长,直到电镀结束,
为(1.6-2.0V,阳极为2块含磷铜板,其纤维长度设为46厘米,在形成镀层的电荷传递的载体,降低其电阻率,并增加电镀体系
实验室内温度为18左右。
的阴极面积。若采用恒电流対其进行控削,其体系的阴极有效面
米用空气氧化除胶,并将碳纤维原丝在空气中加热到4007,积将不断发生变化,导致阴极电流密度非常不稳定,也就不能在
保温30分钟,待除胶后,将碳纤维浸入到40%的HNO3溶液中,纤维表面形成较好的镀层。针对以上几点原因,碳维电镀铜的
连续加热煮沸,直至20分钟,对其进行粗化氧化。采用去离子水体系的控制应采用恒电压。电压可在较大范围内选择,当所控制
对其冲洗,直到中性,待干燥后以防各用。对红维表面的分析采的电压大于2.1V时,临近火具的位置碳纤维电流密度相对较大,
用SEM及XPS分析
阻.容易出现“烧焦”的问题,更为严重的是能够分离出氢气。当电
二、影响碳纤维质量的因素分析
压控制在1.1V时,所需要的时间为370秒,当工作电压较低时,
碳纤维质量的影响因素主要从预处理、镀液成分及其处理工其生产效率相对较低。对其进行综合考虑及分析,体系电压适宣
艺环境四大方面来探讨,下面对其给予具体分析:
控制在(1.6-2.0)V
1.顶处理。碳纤维表面有一层有机胶,且与水有着较差的润结束语
滑性,很难在水中分散,进而给电镀工作带米较大困难,应加强对
山于碳纤维自身具有的特性,使得在复合材料具有较高应用
碳的预处理,最终提高维表面活性,并増强亲水性。经价值。但山于碳铜间的不反应及其不润滑,使得复合效果相对较
过预处理后碳纤维表面的纹理有所加深,且深度逐渐加大,表面差。针对此种情况,本文重点探讨硫皎性镀液的带电镀处理
及所有增加,并提高了碳纤维的表面活性,使镀层与碳纤维间的工艺,并分析其影响因素。通过实验可得:通过空气高温氧化及
活力更加紧密。表明通过顶处理并未对碳纤维的机械性能有所硝酸粗化能够增加候纤维的表面粗糙度,并有效改善与镀液的润
影响。
滑性,提高与镀层的结合力
通过采用X射线对氧化除胶或粗化氧化后的碳纤维样品进参考文献:
行げ分析,可得到氧化除胶及硝酸粗化氧化后的碳纤维表面富含
「1草素娟.硫酸盐鍍液中硫酸的淮确定,記镀与
较为丰富的氧。同付对Cis进行分峰处理,得到碳纤维表面并有饰,2005,27(3)49-50.
各种官能团。其中氧的C-H含量分别为285.2、61.3%C-OH
]岁浩,彭同江,孙红娴等.硫酸匍畯性锼匍法制备锏一康铜热
含量分別为287.5、23.6%:C-O为289.6、9.2%:COOH为电堆的最岱实验条件研究叭西南科技大学学报,2012.271:19
291.4、6.8%,HNO的C-H含量分别为28.5.1、62.6%C-OH24.
含量分别为287.4、32.19%:C-O为289.9、6.1%:COOH为
「31朱?敏.浅谈硫酸光亮镀除杂剂C12011海峡两?
290.5、1.9%。碳纤维表面所生成的量主要为C-OH的含氧官能行业发展现状与未来展望学术论坛沦文集.2011:176-178.
团,其亲水性较强,可有效改善碳纤维及水溶液的润滑性,使得在
2014年5月化18