碳纤维表面化学镀铜工艺

溶 液 ， 被镀 工 件表 面 去 除 油 污后 直 接 放 人 镀 液 将
中 。根 据设 定 的厚 度 确定浸 镀 的时 问即可 。化学 镀 优点 是 ： 工艺 简单 ， ① 适应 范 围广 ， 需要 电源 ， 不 不 需要 制作 阳极 ， 只要 一般操 作 人员均 可操 作 ； ② 镀 层 与基 体 的 结合 强 度 好 ； 成 品率 高 ， 本低 ， ③ 成 溶 液 可循环 使用 ， 副反 应少 ； ④无 毒 ， 有利 于环保 ；
合力 ， 又可获 得较厚 的镀层 ， 可见将二 者结合使用
是提 高碳纤维束 镀铜 质量的有效 方法 。
镀 铜液的稳定 剂种类 很多 ， 常用 的稳 定剂有 甲醇 、 氰化 钠 、 代 尿 素 、 基 硫 醇 、 羟 基 氮 苯 、 — ２ 硫 烷 二 ２
联 吡啶等 。这 些稳 定 剂对 提 高镀 液 稳 定性 有效 。 但是 ， 大多数 的稳定 剂 又 同 时是 化学 镀 铜反 应 的 催化 毒化 剂 ， 因此 ， 使用 稳定 剂 时 ， 量 的控 制是 用
Ｅ３ 曾 华 梁． 料 电 镀 ［ ． 京 ： 京 轻工 业 出 版社 ，９ ５ ５ 塑 Ｍ］ 北 北 １８．
［ ］ 高嵩， ６ 姚广春． 碳纤维表面镀铜的镀液稳定性［ ］材料与冶 Ｊ．
金 学 报 ，０ ５ （ ） １ — １ ． ２ ０ ，４ ：２ ３
Ｅ ３ 季诗 ， 蕾 蕾 ， 敏 芳 ． 纤 维 表 面镀 铜 的 初 步 研 究 Ｅ３ 产 ７ 史 练 碳 Ｊ．
业 用 纺织 品 ， ０ ７ （ ０ ： ９ ２ ． ２ ０ ，１ ） １— １
维 的结 合力 不好 。在 纤 维表 面 与 铜层 的相 接 处 ，
由于表 面张力 的作用 ， 发生 了部分界 面分离 现象 。
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山 东 纺 织 科 技
・５ ・ ３
纤维表 面刺 节 的初 步研究
中进 行化 学镀 铜 。化学 镀 的关 键在 活化 和化 学镀
铜 。化学 镀铜 溶 液 中 的 主盐 就 是铜 盐 ， 溶 液 通 该 常 由硫 酸 铜 、 石 酸钾 钠 、 氧化 钠 、 酒 氢 甲醛 等配 制 而成 。该 溶液 最 大 的缺 点 就 是 不稳 定 ， 时 间 内 短 就会 失效 。为 了解 决 以上 的缺 点 ， 试 验做 了如 本 下 改进 ： 以 甲醛 为例 ： 甲醛作还 原剂 的化 学镀 ① 以
３ 结 论
３ １ 未经 表面处理 的碳纤 维表面呈 疏水性 ， ． 电镀
十分重要 的 。否则 ， 用量 多时 ， 显著降低 镀速甚 会 至造成停镀 。
１２ ２ 碳 纤 维 的 电镀 铜 ． ． 碳 纤 维 电 镀 是 利 用 电解 方 法 对 碳 纤 维 表 面 进
时会 在表 面呈现 黑斑 ， 以在开 始 电镀 时 有必 要 所 对碳 纤维表 面进行 适 当的处 理 ， 那样 可 以 改善碳
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山 东 纺 织 科 技
．５ ． １
碳 纤 维 表 面 化 学 镀 铜 工 艺
科技博览
何 传 飞
（ 津 工 业 大 学 。 津 ３ ０６ ） 天 天 ０ １ ０
摘 要 ： 文章 对碳 纤 维进 行 适 当的表 面处理 ， 然后 将 化 学镀 和 电镀 结 合使 用在 其表 面镀 铜 ， 好 地 较
铜 镀层很 不均匀 ， 纤维束外 部 的纤 维镀层很 厚 ， 但
内部 的碳 纤维 由于屏蔽效 应镀得很 不均匀 甚至镀
不上。
维表面形 成致 密 的金属 镀 层 ， 这种 金 属 沉积 的 特
点是从 外 电源 得 到 电子 。其 流程 ： 胶一 粗 化一 去
中和一敏化 活化一 还原一镀 铜一镀 铜碳纤 维 。
易在碳 纤维 表 面 富集 ， 且 首 先 是 在碳 纤 维 表 面 而
的沟槽 内沉 积 ， 因此 碳 纤 维 表 面 的粗 糙 度 在 很 大
程度 上影 响了镀 层与 碳纤 维 的紧密结 合 程度 。未
经 表 面 处 理 的 碳 纤 维 表 面 呈 疏 水 性 ， 镀 时 会 在 电
存 在许 多副 反应 。主要 的副反应 包括 ：
张 洪 亭
（ 南 工 程职 业 技 术 学 院 ， 济 山东 济 南 ２ ０ ０ ） ５ ２ ０
摘 要 ： 通过 扫描 电子 显微 镜 （ Ｅ 和 光 学显微 镜 ， Ｓ Ｍ） 对天 然 纤维表 面进 行 了分 析 ， 天然 纤 维表 面具 有 多种 形式 的刺 节 ， 种刺 节的 结构具 有独 特的 应 用价值 。研 究纤 维 纵 向刺 节 的形 态、 成和 作 用 ， 这 形 可 以为化 学纤 维的 生产提供 仿 生 的依 据 。 关键 词 ： 天然纤 维 ； 节 ； 向形 态 ； Ｅ 仿 生 刺 纵 Ｓ Ｍ；
⑤ 投 资少 ， 百元 设备 即可 ， 效快 。 数 见
１ ２ 碳纤 维镀 铜 前 的表 面 处 理 的 重 要性 及 其 处 ．
理 方 法
铜溶 液 是碱性 的 ， 防止 铜 离子 形 成 氢 氧 化物 沉 为
淀析出， 镀液 中必 须加 入络 合剂 ， 以使铜 离 子成 为 络 离子状 态 。可 以选 用 的 络合 剂 有酒 石 酸钾 钠 、
（ ）： ４— ４ ． ４ ４ ６
［］ 杨 连 威 ， 振 刚 ， 广 春．碳 纤 维 镀 铜 的 研 究 材 料 科 学 与 工 ４ 刘 姚 艺 ［］ 材料 科 学 与 工 艺 ，０ ５ （ ）６ —６ ． Ｊ． ２ ０ ，６ ：０ ７
沉 积而 内部 碳纤维 很难镀 上铜 。
２ ２ 碳 纤 维 电镀 和 化 学 镀 镀 层 效 果 的 比 较 ． 电 镀 碳 纤 维 的 表 面 不 够 光 滑 ， 镀 层 与 碳 纤 铜
力 差 。针 对 上 述 情 况 ， 学 镀 铜 液 中需 加 入 稳 定 化
修 复 ； 者 阳极 材料 、 状要 求 比较 高 ， 获得 厚 后 形 可
镀层 ， 适于批 量 生产 。因此对 碳 纤 维先 进行 化 学 镀然 后再 电镀 ， 可 以提 高碳 纤 维 与铜 镀层 的结 既
剂以达到稳 定镀液 和改善镀 层质量 的作用 。化学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
［ ］ 曹卓 坤 ， 宜 汉 ， 广 春 ．硫 酸 盐 酸 性 镀 液 中碳 纤 维 电镀 铜 ２ 刘 姚
［］ 过 程 工 程学 报 ，０ ６ （ ）２ —２ ． Ｊ． ２ ０ ，４ ：０ ３
Ｅ３ 王 济 国． 纤 维 表 面 的 化 学 镀 铜 Ｅ ］ 新 型 碳 材 料 ，９ ６ ３ 碳 Ｊ． １９ ，
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５ ・ ２
山 东 纺 织 科 技
＋
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Ｃ ２ ＋ ２ ＣＨＯ ＋ ２ ｕＯ Ｈ ＯＨ 一 ２ Ｃｕ
２ＨＣＯＯ一＋ Ｈ２ ＋ Ｈ ２ Ｏ
从碳 纤维束 的镀铜 效 果来 看 ， 化学 镀 消 除 了电 流 分布 的不均匀性 ， 大大 改善 了电镀时 的黑心问题 。
烯酸 和硫 酸混 合 液为 接 枝 液 体 ， 入待 改 性 的碳 放
１ 试 验 原 理 与方 法
１ １ 化 学 镀 原 理 及 特 点 ．
纤维 ， 保证 液体 将碳 纤维 完全浸 没 ； 然后 缓慢地 加
入高 锰酸钾 溶 液 ， 入前后 保持 溶液 不变 色 ， 加 进行 接枝 反应 ；２ 将 反应 后 的碳 纤 维从 溶 液 中取 出 ， （） 用去 离子 水反 复 冲洗 数 次 ， 再放 入沸 水 中煮沸 ， 烘
—
Ｃｕ ０ ＋ ２ ２ ＨＣＯＯ一＋ ３ ２ Ｈ Ｏ
收 稿 日期 ： ０ ９ １ － ８ ２ ０ １２
通过该 反应 氧化 亚铜 的微 粒 被 还 原 出 来 ， 此 后 ， 化亚铜 又 可能被 进 一步还 原成 微粒 铜 ， ： 氧 即
作 者 简 介 ： 传 飞 （ ９ ５ ） 男 ， 南 澄迈 人 ， 士 。 何 １８ ， 海 学
纤 维 表 面 的浸 润 性 和 粗 糙 度 。
３ ２ 采 用化学 镀 的方 法碳 纤 维 表面 可 以得 到均 ． 匀、 结合 力较 好 的镀 铜层 。而 直接 电镀 所 得 到 的
行加工 的一 种工 艺 。 电解 时将碳 纤 维 作 为阴极 ，
镀 液 中 的 金 属 离 子 在 直 流 电 的 作 用 下 沉 积 在 碳 纤
这些 副反应 不 仅 消耗 了镀液 中的有 效 成 分 ，
而 且 产 生 的氧 化 亚 铜 以 极 细 微 的 粉 末 悬 浮 在 镀 液
但 从另一 角度来 说 ， 化学 镀不及 电镀沉积 速度快 。
前 者 阳极形 状 比较灵 活 ， 别适 于 局 部镀 和工 件 特
中， 难用 过 滤除 去 ， 很 容易 引起 镀 液分解 ， 与铜 若 共沉积 ， 则得到 的铜沉积层 疏松粗 糙 ， 与基 体结合
康 尼 查 罗 （ ａ ｎｚａｏ 反 应 ： ２ Ｃ ｎｉ ｒ） ｚ ＨＣＨＯ ＋
０ Ｈ一— ＣＨ 。 ＯＨ ＋ Ｈ ＣＯｏ
表面 呈现黑 斑 ， 因此 必须对 碳纤 维进 行表 面处 理 。
提 高 碳 纤 维 表 面 活 性 的 方 法 较 多 ， １ 采 用 丙 （）
非 催 化 型 反 应 ： ２ ｕ ＋ ＨＣ Ｃ抖 Ｈ０＋ ５ ＯＨ～
解 决 了碳 纤 维与镀 铜 溶液 的浸 润性及碳 纤维柬 的 黑心 问题 。对碳 纤维 先进 行 化 学镀 再 电镀 ， 可提 高 既
碳 纤 维与铜 镀层 的结 合 力 ， 可获得较 厚 的镀层 。 又
关 键词 ： 碳纤 维 ；黑 心问题 ；化学镀 铜 中图分 类号 ： Ｓ ０ ． ３ Ｔ １２ ４ 文 献标 识码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ ９３ ２ （０ ０ ０ —０ １０ １ ０ —０ ８ ２ １ ） １０ ５ — ３
３ ３ 对其过 程加 以改进 ， ． 可以有效地 提高碳纤 维 镀铜 质量 。如果 能将 化 学镀 和 电镀 有效 地 结合 ，
可 以大大提 高碳 纤维镀 铜效果 。
参考文 献 ：
［］ 范 大 楠 ， 玉 林 ， 兆 军 等 ． 对 Ｃ Ｃ １ 王 刘 镍 ／ ｕ复 合 材 料 界 面特 性 影 响 的 研究 ［］ 天 津 大 学 学报 ，９ １ （ ）９ —９ ． Ｊ． １ ９ ，１ ：０ ３
柠 檬 酸钠 、 萄 糖 酸钠 、 乙醇胺 、 羟丙 基 乙二 葡 三 四
镀 铜碳 纤维 的铜 镀层 是 以机械嵌 合 的方式 和
碳 纤 维 结 合 在 一 起 的 。 镀 铜 时 ， 出 的 铜 原 子 极 析
胺 、 油 、 醇 酸 、 ＤＴ 等 。② 加 入 稳 定 剂 ： 甘 甘 Ｅ Ａ 在 化 学镀 铜 的过程 中 ， 除铜 离 子 在催 化 表 面 进行 有 效 的 氧化还原 反应 ， 甲醛还 原 成金属 铜之 外 ， 被 还
１ １ １ 化学 镀是 一种 不需要 通 电 ， 据 氧化 还原 ．． 依 反 应原 理 ， 用 强还 原 剂 在 含 有金 属 离 子 的溶 液 利
中 ， 金 属 离 子 还 原 成 金 属 而 沉 积 在 各 种 材 料 表 将 面 形成 致密 镀层 的方 法 。 １ １ ２ 化 学 镀 特 点 ．．
２ 碳 纤 维化 学 镀 和 电镀 的效 果及 比较
２ １ 碳 纤维束 电镀 时的黑心 问题 ．
所 谓 的 黑 心 问 题 就 是 电 镀 时 铜 只 沉 积 在 碳 纤
维束 的表 面 ， 内部 碳纤维 没有被 镀上铜 ， 而 因而产 生 黑心 。这 是 因为碳 纤维束 在 电镀 时许多 断裂 的 短纤 维在 电流 的作用 下 自由取 向， 这些 纤 维优 先 被镀 上铜 。镀 铜纤维 的导 电性要远 大于未被 镀铜 的纤维 ， 这样镀 上铜 的外 部碳 纤 维对 内部未 被 镀 上铜 的纤 维产生 屏 蔽 ， 使得 铜 只 在外 部碳 纤 维 上
干 。该方 法 操 作 简 单 ， 本 低 廉 ， 对 环 境 无 污 成 且
染 ， 于工 业 化 。 便
１ ２ １ 碳 纤 维 的化 学镀 铜 ．． 碳纤 维化 学镀 铜 的基本过 程是 碳纤 维经 表面 处理 后 经过敏 化 、 活化 、 还原 、 胶 ， 解 最后 在镀铜 液
化 学镀 是无 电沉 积 镀 层 ， 择 合 适 的 化学 镀 选