短碳纤维表面镀铜的研究

张林光，谢敬佩，刘 舒，孙浩亮，王文炎

(河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳471023)

0 引言

碳纤维(Cf)是一种耐热性、耐蚀性良好且密度较低，比强度较高的功能型纤维材料[1-3］。近年来，碳纤维增强金属基复合材料不仅具有较低的密度、良好的强度和耐磨性，而且具有优良的导电性、导热性、抗疲劳性、电磁屏蔽性等特点，因而其广泛应用在汽车、轨道交通、航空航天等领域[4-8］。

碳纤维增强铝基(Cf/Al)复合材料中的碳纤维作为一种增强相，必须能够与基体铝合金紧密结合，才可以发挥其增强作用。由于碳纤维表面与铝液浸润性不好，在铝基体中不易分散，且碳纤维具有与铝反应生成Al4C3有害脆相的倾向[9］，因此，需对碳纤维表面改性以增强与基体之间的浸润性，并隔断其与基体间的化学反应。文献[10］的研究发现:液态铝与碳有大于90°的界面润湿角，而铝铜界面的润湿角为0°，可完全浸润。因此，在碳纤维表面镀铜能够有效增加碳纤维与铝合金的浸润性，并起到隔离铝与碳纤维化学反应的作用。

目前，碳纤维表面镀铜的主要途径有离子溅射、化学气相沉积(CVD)、金属粉末喷涂、电镀与化学镀[11-13］等方式。其中，离子溅射与CVD设备费用较高，条件复杂不易控制;金属粉末喷涂获得的镀层结合力比较差，镀层容易脱落。因此，短纤维表面改性主要通过电镀和化学镀[14］的工艺。化学镀不需电源设备，费用较低并能够在非导体上沉积镀层且镀层较为均匀致密。另外，对比电镀工艺，化学镀工艺对环境污染比较小，在很多领域已逐渐取代电镀成为一种环保型的表面改性处理工艺[15-16］。……