短碳纤维表面电沉积球状铜层及其形成机制研究

摘要

采用电化学沉积的方法制备了类似"糖葫芦"结构铜短碳纤维复合增强体,并采用SEM,XPS,DSC等分析测试技术对其形貌及表面特征进行表征,进而分析球状铜层的形成机制。实验中首先将短碳纤维在450℃下煅烧1h,然后将其均匀分散在镀液中(50g.L-1CuSO4.5H2O+10.gL-1酒石酸钠+90.gL-1柠檬酸钠+12.gL-1KNO3),调节不同电压,得到"糖葫芦状"铜短碳纤维复合增强体。经过分析,煅烧处理后的碳纤维表面O元素含量增加,即含氧基团-OH和C=O含量升高,这些官能团使得纤维表面的活性增加。对于电镀铜来说,外加沉积电位以及活性基团自身与镀液中Cu2+反应的共同作用才是氧化还原反应的驱动力,当外加电位较低时,只有具有活性基团的位置才能发生反应沉积出铜,其他位置由于不能满足反应所需的最小驱动力而不能反应,因此形成"糖葫芦"结构。当电位增大,活性官能团的促进作用逐渐不明显,由沉积电压控制的初始形核过程占主导地位,发生均匀形核过程,表面获得均匀光滑沉积层。因此,通过控制沉积电压可以得到"糖葫芦"结构铜短碳纤维复合丝,此结构的临界电压为0.9V,电镀时间为0.5h。