碳纖維表面金屬化以及碳纖維增強銅基復合材料的制備.pdf

1、碳纖維具有良好的導電導熱性、低熱膨脹系數(shù)、高強度、高模量、耐腐蝕性及減磨耐磨性等優(yōu)異性能，以碳纖維作為增強體的銅基復合材料能夠充分發(fā)揮碳纖維與銅基體的優(yōu)勢，因此被廣泛應用在電子封裝、電刷及電接觸元件等領域。本文針對碳纖維增強銅基復合材料制備過程中產生的碳銅界面的潤濕性以及結合狀態(tài)等問題，研究了碳纖維的表面金屬化工藝，并以鍍鉻碳纖維為原料采用粉末冶金法制備了碳纖維增強銅基復合材料，通過掃描電鏡、X射線衍射、物理及力學性能等檢測手段對碳纖維

2、預處理和表面金屬化前后的表面及截面形貌、復合材料的顯微組織及性能等進行研究，并探討碳纖維體積分數(shù)對復合材料性能的影響，實驗結果表明：
　　1.采用熱空氣氧化法與液相氧化法相結合的方法可徹底去除碳纖維表面有機膠，用濃硝酸對碳纖維進行粗化可有效增加碳纖維比表面積及表面粗糙度；
　　2.采用電鍍和直流磁控濺射法均可在碳纖維表面鍍覆鉻層，通過研究不同工藝參數(shù)對鍍層形貌的影響得到了電鍍和磁控濺射的最優(yōu)工藝，在此工藝下制備的鍍鉻層連續(xù)致

3、密，晶粒較細，與纖維結合良好；
　　3.對電鍍以及磁控濺射鍍鉻后的碳纖維在900℃下進行真空焙燒，焙燒1 h的碳纖維表面鍍層形貌發(fā)生變化，而焙燒5 h的碳纖維表面鍍鉻層中出現(xiàn)了Cr3C2相，說明焙燒過程中碳纖維與鍍鉻層發(fā)生了界面反應；
　　4.采用粉末冶金法制備的碳纖維增強銅基復合材料中碳纖維與鉻鍍層出現(xiàn)明顯的冶金結合，可見在碳纖維表面鍍Cr可有效改善碳纖維與銅基體的潤濕性，隨鍍鉻碳纖維體積分數(shù)的增加，復合材料密度以及導電性