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）卷２０１１年第８期（４２

碳纖維表面化學(xué)鍍鎳工藝及機(jī)理研究

高家誠，譚　尊，任富忠

（）重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶４０００４５

摘　要：　研究了堿性條件下碳纖維表面化學(xué)鍍鎳工藝及機(jī)理。結(jié)果表明隨著施鍍溫度的升高，Ｈ值的增ｐ大，絡(luò)合劑含量的減少，金屬鎳的沉積速率越大，但是

碳纖維表面化學(xué)鍍鎳過程有明顯的鍍液穩(wěn)定性越差；

誘導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期４個(gè)階段，并且當(dāng)沉溫度過高、鍍層出現(xiàn)胞狀沉積時(shí)間過長、Ｈ值越大時(shí)，ｐ

ａ

積結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)速率方程Ｖ＝Ｋ［ＯＨ－］

ｂ２＋ｃ－ｄ

［／中的ＮａＮｉＨ２ＰＯｅｘ－ＥａＲＴ）　］［ｐ（２］６Ｈ５Ｏ７］［

＊

，／置成的敏化液浸泡１水洗１遍；再用０．５ｍｉｎ２５Ｌ的ｇ

／，ＰｄＣｌ．５ｍＬＬ的鹽酸配置成活化液浸泡１５ｍｉｎ２與２水洗１遍，備用。

／通過正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳工藝為硫酸鎳３０Ｌ、ｇ／／／次亞磷酸鈉２氯化銨２檸檬酸鈉２鍍０Ｌ、０Ｌ、５Ｌ、ｇｇｇ鍍液溫度６施鍍時(shí)間２液ｐＨ為８．０、５℃、ｍｉｎ。為了研

究各工藝參數(shù)對化學(xué)鍍鎳層的影響，本文選取了絡(luò)合

／、鍍液ｐ劑ＮａＨ２Ｏ含量（１０～４５Ｌ）Ｈ值ｇ６Ｈ５Ｏ７·２（）、施鍍溫度（及施鍍時(shí)間（７．５～９．０６５～８０℃）２０ｓ～

）作為考察對象。采用恒溫水浴控制溫度，施鍍完４ｍｉｎ畢后，放入真空干燥箱中在８０℃烘干４ｈ。將碳纖維視通過施鍍前后纖維質(zhì)量的變化計(jì)算鎳鍍層為圓柱體，厚度。

［［反應(yīng)級數(shù)ａ＝０．的反應(yīng)級數(shù)ＯＨ－］２６５６５，Ｎａ６Ｈ５Ｏ７］

／。表面活化能Ｅａ＝６ｂ＝－０．２３２８７，１．０３４ｋＪｍｏｌ關(guān)鍵詞：化學(xué)鍍鎳；動力學(xué)　碳纖維；

中圖分類號：１５３；ＴＱ３４２�。裕眩ǎ┪恼戮幪枺海保埃埃保梗罚常保玻埃保保埃福保常叮埃埃矗�

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ

１　引　言

碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比剛度，良好的尺寸穩(wěn)定性以及熱、電傳導(dǎo)性能，在諸如衛(wèi)星天線的桁架結(jié)構(gòu)、航天站的安裝板以及航天器的光學(xué)測量系統(tǒng)等高精度空間結(jié)構(gòu)材料中顯示出巨大的應(yīng)

１，２］

。但是，用潛能［碳纖維與鎂的潤濕性不好，在復(fù)合過程中易發(fā)生金屬碳化、滲碳及化學(xué)腐蝕，差的界面結(jié)

３］

。在碳纖維表面涂覆合直接影響了復(fù)合材料的性能［

金屬鎳，使復(fù)合材料界面由金屬與非金屬的接觸轉(zhuǎn)變

為金屬與金屬之間的接觸，可以很好地改善界面結(jié)

４］

。各國學(xué)者研究了各種材料表面化學(xué)鍍鎳的工合［

藝，但碳纖維表面鍍鎳的形核過程以及反應(yīng)動力學(xué)仍

３　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

３．１　鍍鎳工藝

絡(luò)合劑在化學(xué)鍍過程中起著重要的調(diào)和作用，，既

２＋

很好地絡(luò)合了Ｎ防止Ｎ又在適當(dāng)時(shí)ｉｉＯＨ的生成，　，

２＋候釋放被絡(luò)合的Ｎ使金屬鎳得以順利沉積。絡(luò)合ｉ　，

２＋２＋

劑含量越高，被絡(luò)合的Ｎ自由的Ｎｉｉ　離子越多，　離子相對減少，使金屬鎳相對少的沉積出來，因此隨絡(luò)合

。劑含量的增加，沉積速率呈明顯的減慢趨勢（圖１）５］

，而當(dāng)絡(luò)合劑含量過少時(shí)，鍍液的穩(wěn)定性也降低［施鍍

過程中鍍液容易自分解，產(chǎn)生黑色鎳沉淀，鍍層亦發(fā)

黑

。

本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究了碳纖維表面鎳層在完善中，

形成的動力學(xué)。

２　實(shí)驗(yàn)材料及方法

實(shí)驗(yàn)采用聚丙烯腈基長碳纖維，直徑６～８每ｍ，μ次實(shí)驗(yàn)�。玻黹L碳纖維。實(shí)驗(yàn)中用上海�？惦娮觾x器廠生產(chǎn)的ＦＡ２００４型電子天平稱量化學(xué)鍍前后的碳纖維質(zhì)量，用日本Ｊｅｏｌ公司生產(chǎn)的ＴＥＳＣＡＮ－Ｗ型掃描電子顯微鏡觀察碳纖維表面形貌。

碳纖維前處理在７利用索氏抽提０℃恒溫水浴下，裝置，以丙酮為溶劑，抽提４ｈ去除碳纖維表面膠層。去膠后的碳纖維在室溫下以濃度為６５％的濃硝酸粗

，化４用蒸餾水洗凈至殘液接近純水。每次施鍍０ｍｉｎ／／前，先用２０Ｌ的ＳｎＣｌ２Ｈ２Ｏ與４０ｍＬＬ的鹽酸配ｇ２·

＊

圖１　絡(luò)合劑含量對沉積速率的影響

Ｆｉ１ＤｅｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＮｉＰｃｏａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｓａ　　�。　　　　。纾稹�

ｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｃｏｍｌｅｘｉｎａｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔ　　�。穑纾纭�

只有ｐＨ值到達(dá)一定程度才能使　　在堿性條件下，

鎳得到還原。而隨著ｐ鎳的沉積速率也Ｈ值的升高，），增加（圖２鍍層也越厚。ｐＨ值的升高使得鎳的反應(yīng)活性大大提高，金屬鎳來不及在碳纖維表面沉積就已

收到初稿日期：收到修改稿日期：通訊作者：高家誠２０１０１１２６２０１１０３２６－－－－

，作者簡介：高家誠�。�，重慶人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事復(fù)合材料的研究。１９４７－）

  本文關(guān)鍵詞：碳纖維表面化學(xué)鍍鎳工藝及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。