金属/织物复合材料的化学镀新工艺研究

摘要

金属／织物复合材料,是新兴的电磁屏蔽功能材料。镍铁合金具有优异的磁性能,是良好的低频区电磁屏蔽材料,在织物表面进行化学镀镍铁合金可获得低频电磁屏蔽织物。金属的导电性越好,高频区电磁屏蔽效果越强。铜镍合金不仅导电性良好,而且价格较银低,所以作为高频区电磁屏蔽织物镀层具有良好的前景。本文研究了化学镀技术制备金属／织物复合材料镀层,完成了织物表面化学镀基础理论研究,无钯活化织物表面化学镀镍铁合金,自组装无钯活化化学镀铜镍合金以及无钯活化镍-铁-磷／纳米二氧化钛复合镀层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射分析仪(XRD)、X-射线能谱分析仪(EDS)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、双臂电桥测试电阻仪等手段对织物／合金复合材料的表面形貌、相结构、成份含量及电阻值进行了表征测试。
　　 研究了织物表面化学镀镍铁合金、铜镍合金基础理论,用热力学基础研究方法证明了化学镀镍铁合金、铜镍合会实验的可能性,以动力学计算得出动力学相关参数,以及织物化学镀镍铁合金、铜镍合金反应的动力学方程。
　　 无钯活化织物表面化学镀镍铁合金技术,无钯活化工艺采用硼氢化钾为还原剂将吸附在织物表面的乙酸镍溶液中的镍离子还原为具有催化活性的金属镍,对活化层表征结果显示活化层由镍、硼及其合金组成。对化学镀镍铁合金工艺进行研究,考察了主盐浓度比例、镀液pH值、稳定剂硼酸浓度对镀速、镀层成份、镀层微观形貌的影响,得出当镀液中镍盐与铁盐浓度比为6:4,pH值在9.5以上,硼酸浓度大于0.3 mol／L,制备的镍铁合金／涤纶织物复合材料镀层微观形貌平整、均匀；镀层中镍、铁、磷含量依次为82.27％、16.8％、0.93％:镀层相结构显示有Ni(111)、NiFe(111)的相,Ni(200),(220)相和NiFe(200),(310)相。
　　 提出硅烷偶联剂自组装无钯活化化学镀铜镍合会工艺,自组装无钯活化工艺是利用硅烷偶联剂对织物表面进行整理,通过偶联剂吸附镍离子,使镍离子更有效地被硼氢化钠还原在织物表面,更好的催化化学镀铜镍合金。对织物表面化学镀铜镍合金工艺进行研究,考察了化学镀铜镍合金各因素对化学镀镀速、铜镍合金表面电阻的影响,得到最佳工艺条件:CuSO4=0.08 mol／L,NiSO4=0.03 mol／L,NaH2PO2=0.7 mol／L,Na3C6H5O7=0.1 mol／L,HBO3=0.5 mol／L,聚乙二醇100 mg／L。pH值9～9.5,时间25 min,温度80℃。此条件下制备的铜镍合金／织物复合材料的表面电阻值小于40 mΩ／Sq。
　　 利用无钯活化技术,成功制备了具有抑菌性作用的镍-铁-磷／纳米二氧化钛复合镀层,考察了二氧化钛、分散剂六偏磷酸钠浓度对复合镀层表面形貌、抑菌性能的影响。当二氧化钛、分散剂六偏磷酸钠浓度分别为6g／L、0.05 g／L,复合镀层颗粒大小均匀,抑菌性能优异。