[发明专利]一种基于化学镀的碳纤维增强金属基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于化学镀的碳纤维增强金属基复合材料的制备方法，具体步骤如下：步骤1，将碳纤维表面进行预处理；步骤2，采用化学镀法在碳纤维表面镀覆金属铜、镍或铬；步骤3，称取一定量的金属粉与包覆金属的碳纤维在酒桶式混料机中机械混合；步骤4，将步骤3混合好的物料装在钢压模具中冷压成型；步骤5，将步骤4冷压成型的生坯装在三高石墨模具中进行热压烧结；步骤6，将经步骤5烧结后的复合材料放到固体喷砂机中进行表面处理，即得碳纤维增强金属基复合材料。本发明的制备方法解决了现有纤维增强复合材料由于界面润湿问题使得增强相与基体结合不好，导致纤维过早拔出、断裂、失效的问题。

技术领域

本发明属于复合材料制备方法技术领域，具体涉及一种基于化学镀的碳纤维增强金属基复合材料的制备方法。

背景技术

复合材料是由基体材料、增强体以及二者之间的界面组成的，其性能取决于增强体与基体的比例以及三个组成部分的性能。复合材料能够发挥各自组成材料的优点，其组成上相互取长补短产生协同效应而具有新的特性，同时能设计出满足实际需要的特殊性能和综合性能而越来越多地受到世界各国的高度重视。金属基复合材料相对于其他材料，具有较高的比强度、比刚度、优良的导电性、耐热性、高韧性和高冲击性能。广泛地应用在航空航天、汽车造船、建筑桥梁、电力机械、医疗和体育等各个领域。

金属基复合材料的增强体主要有纤维、晶须和颗粒，其中纤维因具有高强度、高模量、耐高温、耐环境、耐摩擦、耐化学药品等特性而作为增强体的首选。特别是碳纤维因密度小、强度大、电学热学性能优异，通常作为复合材料的主要增强相。然而碳纤维与金属基体复合时，由于碳纤维的非金属性，界面的润湿性以及结合状态等成为该类复合材料发展的瓶颈。如果其机械物理结合界面强度较低，承受载荷时往往造成碳纤维的拔出、剥离或脱落，就会大大影响复合材料的性能。为此，对碳纤维表面进行改性，就成为调控金属与碳纤维结合状态的必然。以改性碳纤维制备出的复合材料就能弥补当前此类材料存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于化学镀的碳纤维增强金属基复合材料的制备方法，解决了现有纤维增强复合材料由于界面润湿问题使得增强相与基体结合不好，导致纤维过早拔出、断裂、失效的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于化学镀的碳纤维增强金属基复合材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将碳纤维表面进行预处理；

步骤2，采用化学镀法在碳纤维表面镀金属铜、镍或铬；

步骤3，称取一定量的金属粉与包覆金属铜、镍或铬的碳纤维在酒桶式混料机中机械混合30～80min；

步骤4，将步骤3混合好的物料装在钢压模具中冷压成型，所选取的压制压力为300～500MPa；

步骤5，将步骤4冷压成型的生坯装在三高石墨模具中进行热压烧结；

步骤6，将经步骤5烧结后的复合材料放到固体喷砂机中进行表面处理，即得碳纤维增强金属基复合材料。

本发明的特征还在于，

步骤1中碳纤维表面进行预处理的过程如下：将碳纤维置于加热炉中在480～500℃下灼烧30～60min进行热脱脂，再浸入丙酮中浸泡1h，水洗后，置于干燥箱中35～45℃干燥6～8h，再将干燥后的碳纤维置于68wt％浓硝酸中，在90℃下粗化60～90min，用去离子水洗至中性。