碳纤维增强金属基体复合材料结合了纤维与金属的许多优点,但是碳纤维与金属基体在复合时润湿性差,易发生化学反应降低了它的应用。解决碳纤维与金属基体间差的相容性一种有效手段是表面金属化。表面金属化使碳纤维与金属的接触变成金属与金属的接触,这就降低了制作金属基体复合材料时给碳纤维造成的破坏,充分发挥了碳纤维的优良性能。课题采用热还原镀的方法对碳纤维表面金属化。热还原镀是利用高温下氢气强还原性的特点,把涂覆金属盐的碳纤维还原成金属镀层碳纤维的一种镀覆方法。这种新方法相对于传统方法(电镀,化学镀)工艺相对简便,镀覆更加均匀,镀层与纤维的结合力也相对更好。研究中得到以下结论:(1)把碳纤维放到马弗炉中进行脱胶处理,实验表明,400℃对碳纤维灼烧30min,脱胶效果比较理想。在室温下对脱胶的碳纤维硝酸粗化处理,粗化时间为70min效果比较好。通过XRD分析以上碳纤维表面预处理对碳纤维的微观结构没有造成破坏。粗化时间延长,碳纤维表面挂覆预镀液的量也变多。(2)本文分别对两种不同的主盐(硫酸铜,硝酸铜)的镀覆机理进行了研究,依据机理的不同制定了两种不同的镀覆工艺。且依据制定的镀覆工艺,我们得到了性能比较好的镀层碳纤维。(3)利用正交试验对硫酸铜预镀液进行设计,发现预镀层碳纤维质量较好时,预镀液的配方为:硫酸铜的度为800g/L,聚乙烯醇为用量0.5%,十二烷基苯磺酸钠用量为0.3%,甘油用量为4%。用正交试验对镀铜碳纤维设计时,发现最优的因素水平为80-10℃的浸泡区间,保温温度为650℃,保温时间为0.5小时。得到的镀层主要以颗粒形式存在,但是镀层覆盖率高,且镀层的成分为铜单质。(4)为了提高镀层碳纤维的性能,向预镀液中加入硼砂。并通过正交实验研究硼砂,保温温度,保温时间对镀层的影响,发现这三个因素的最优水平为硼砂8%,保温温度750℃,保温时间为90min。对比加入硼砂和没有加硼砂的铜层碳纤维的形貌,我们发现镀层能够扁平化是因为有硼砂的存在。(5)由于硝酸铜高的溶解度,以硝酸铜为主盐的预镀层碳纤维制取镀铜碳纤维时,实验得到了覆盖率很好的镀层。但是由于硝酸铜做主盐时候还原工艺的限制,我们得到的是以颗粒间相互堆积形式存在的镀层,镀层是以小颗粒形式存在的且比较疏松,镀层容易脱落。(6)用同样的方法对镀铜碳纤维表面上镀一层镍,对碳纤维表面进行元素分布面扫描,发现碳纤维表面镀覆铜的地方,镍也能镀覆上去,没有铜的地方,就没有镍。这说明想要制备性能良好的热还原镀铜镍层碳纤维,解决镀铜问题是关键。在铜的表面上,镍更容易镀覆上去。