专利名称：碳纤维表面锌涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种材料技术领域的制备方法，具体是一种碳纤维表面锌涂层的 制备方法。
背景技术：
碳纤维具有高的比强度、高比弹性模量、低密度等优点，在金属基、聚合物 基复合材料中常被作为一种增强材料。但是碳纤维与基体的浸润性不好，难以形 成致密、性能优良的复合材料。因此阻碍了其在需要轻质、高强、高模量材料领 域的应用。在碳纤维上形成致密的涂层可有效地解决上述问题。采用涂层制备方 法有化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶胶-凝胶浸渗烧结法和电化学法。其 中电化学法中的电镀锌法制备涂层简单易行，可应用与大规模生产，有着独特的 优越性。经对现有技术的文献检索发现，董兴广等在《纤维复合材料》(2005年03 期28-31页)上发表的《射频法涂层纤维的高温氧化性》该文中提出采用射频法 制备碳纤维表面抗氧化涂层，具体方法为在700 80(TC下通过射频加热碳纤 维进行化学气相沉积，该方法易对碳纤维表面造成损伤，且制备过程的控制工艺 要求高，设备复杂，不易大规模生产。发明内容本发明针对现有技术的上述不足，提供了一种碳纤维表面锌涂层的制备方 法。本发明采用的碳纤维直径为6 8um，制备获得的锌涂层厚度为2 7"m，且厚度可控，涂层平整、不易脱落，制备工艺简单，满足制备碳纤维增强复合材 料的应用要求。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用硫酸锌做主盐，氯化铵做导 电盐，硫酸铝和硼酸为缓冲剂，糊精为分散剂，H20为溶剂配制酸性电镀液 (pH=3.6 4.5);使用得到的酸性电镀液浸渗经过处理的碳纤维，然后通电电镀 使得上述碳纤维上形成锌涂层。所述的电镀液组分及其质量百分比为硫酸锌10% 40%、氯化铵0. 5% 4%、 硫酸铝1%~5%、硼酸O. 5% 3%、糊精0.5% 3%，余量是&0。所述的浸渗，时间为5 15分钟，浸渗过程中采用超声震荡的方法浸渗， 既减少纤维间的短接现象，又利于纤维的分散。所述的碳纤维预处理，包括有机溶剂除胶和碳纤维表面氧化。 所述的电镀，其温度为室温，阴极电流密度为5 15/A dm—2。 本发明获得的锌涂层使碳纤维一方面保持了方向性和可排布性，同时提高 了碳纤维在与某些复合材料基体间的界面浸润性和相容性问题。本发明的在碳纤 维表面涂覆锌涂层的方法，简单易行，可大规模的工业生产。采用该方法生产的 具有锌涂层的碳纤维，其涂层厚度为2 7um，且厚度可控，涂层平整、不易脱 落，使用该碳纤维可与一些金属基体复合获得复合材料。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围 不限于下述的实施例。实例1:电镀液组分及其质量百分比为硫酸锌10%、氯化铵0.5%、硫 酸铝1%、硼酸0.5%、糊精O. 5%、余量是H20。按上述电镀液组分及其质量百分比取硫酸锌、氯化铵、硫酸铝、硼酸倒入 槽中，加入总体积1/2的热水搅拌溶解，稀释至总体积,糊精先用冷水浸泡lh后， 加热至8(TC搅拌溶解，加入槽中搅均，调整PH值-3.6，配置好酸性镀液。碳纤 维为吉林碳素厂生产，直径为6 8nm，每束碳纤维有1000根单丝。碳纤维束经丙酮浸泡2分钟、去离子水漂洗并干燥后，以上述镀液浸渗5 分钟，浸渗过程釆用40kHz的超声震荡。在室温下纤维束作阴极，锌板作阳极， 保持阴极电流密度为5/A dm—2 ，通电电镀10分钟。得到的锌涂层的碳纤维，单丝表面涂层均匀，其厚度约为2um。实例2:碳纤维同实例l。电镀液组分及其质量百分比为硫酸锌25%、氯化铵3%、硫酸铝3%、 硼酸1%、糊精1%、余量是H20。按上述电镀液组分及其质量百分比取硫酸锌、氯化铵、硫酸铝、硼酸倒入 槽中，加入总体积1/2的热水搅拌溶解，稀释至总体积，糊精先用冷水浸泡lh后， 加热至8(TC搅拌溶解，加入槽中搅均，调整PH值:4，配置好酸性镀液。碳纤维束经丙酮浸泡2分钟、去离子水漂洗并干燥后，以上述镀液浸渗IO 分钟，浸渗过程采用40kHz的超声震荡。在室温下纤维束作阴极，锌板作阳极， 保持阴极电流密度为10/A dm—2 ，通电电镀10分钟。得到的锌涂层的碳纤维，单丝表面涂层均匀，其厚度约为5um。实例3:碳纤维同实例l。电镀液组分及其质量百分比为硫酸锌40%、氯化铵4%、硫酸铝5%、 硼酸3%、糊精3%、余量是&0。按上述电镀液组分及其质量百分比取硫酸锌、氯化铵、硫酸铝、硼酸倒入 槽中，加入总体积1/2的热水搅拌溶解，稀释至总体积，糊精先用冷水浸泡lh后， 加热至70'C搅拌溶解，加入槽中搅均，调整PH值二4.5，配置好酸性镀液。碳纤维束经丙酮浸泡2分钟、去离子水漂洗并干燥后，以上述镀液浸渗15 分钟，浸渗过程釆用40kHz的超声震荡。在室温下纤维束作阴极，锌板作阳极， 保持阴极电流密度为15/A dm—2 ，通电电镀10分钟。得到的锌涂层的碳纤维，单丝表面涂层均匀，其厚度约为7iim。
权利要求
1、一种碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征在于，采用硫酸锌做主盐、氯化铵做导电盐、硫酸铝和硼酸为缓冲剂、糊精为分散剂、H2O为溶剂配制酸性电镀液，使用得到的酸性电镀液浸渗碳纤维，然后通电电镀使得碳纤维上形成锌涂层；所述的电镀液组分及其质量百分比为硫酸锌10％～40％、氯化铵0.5％～4％、硫酸铝1％～5％、硼酸0.5％～3％、糊精0.5％～3％，余量是H2O。
2、 根据权利要求1所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是，所述 电镀液，其p^3.6 4.5。
3、 根据权利要求1所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是，所述 的浸渗，其时间为5分钟 15分钟。
4、 根据权利要求1或3所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是， 所述的浸渗，其过程中采用超声震荡的方法浸渗。
5、 根据权利要求1所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是，所述 的电镀，其温度为室温，阴极电流密度为5/A'dnf2 15/A'dm—2。
6、 根据权利要求1所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是，所述 的碳纤维是经过预处理的，预处理包括有机溶剂除胶和碳纤维表面氧化。
7、 根据权利要求1或6所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是， 所述碳纤维直径为6 ii m 8 y m。
8、 根据权利要求1或6所述的碳纤维表面锌涂层的制备方法，其特征是， 获得的锌涂层厚度为2 u m 7 y m。
全文摘要
一种碳纤维表面锌涂层的制备方法，属于材料技术领域。本发明采用硫酸锌做主盐，氯化铵做导电盐，硫酸铝和硼酸为缓冲剂，糊精为分散剂，H<sub>2</sub>O为溶剂配制酸性电镀液，所述的电镀液组分及其质量百分比为硫酸锌10％～40％、氯化铵0.5％～4％、硫酸铝1％～5％、硼酸0.5％～3％、糊精0.5％～3％，余量是H<sub>2</sub>O。使用得到的酸性电镀液浸渗经过处理的碳纤维，然后通电电镀使得上述碳纤维上形成锌涂层，制备获得的涂层厚度为2～7μm，涂层平整、均匀、不易脱落。本发明碳纤维一方面保持了方向性和可排布性，同时提高了纤维在复合材料中与基体的浸润性。
文档编号C25D3/22GK101235522SQ20081003222
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者夏存娟, 李险峰, 王浩伟, 马乃恒, 鹏 鲁 申请人:上海交通大学