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表面活性剂处理对铜镀覆石墨粉末的影响

2019-11-30 10:38:28

金属石墨复合材料,具有许多特殊的性能和用途,它既具有金属的良好的导电性能、导热性能等,同时也具有石墨的优越的润滑性能'制备金属石墨复合材料具有两个不同的途径。一是传统的方法,将金属粉和石墨粉末通过机械混合制成复合材料,这种方法未能充分结合金_歷和石墨的优点,使金属石墨复合材料的性能受到限制。另外一种方法是,通过特殊的工艺,在石墨表面镀覆各种金属,然后与石墨复合形成金属石墨复合材料。这是目前研究较多的一个课题。例如,石墨粉末在经过表面镀铜后所制得的材料,与由铜粉和石墨粉末混合制得的一类材料相比,具有良好的导电、导热性,润滑性和耐磨性等[21,但是,这些研究报道的镀铜过程,都需对不同粒径的石墨颗粒作以限制。本研究,通过选择合适的活性剂,利用无电镀方法在石墨表面沉积形成铜镀层,不需对石墨的颗粒细度做严格的限制;如对颗粒尺寸小于45pm的石墨,通过本实验的镀覆过程,能在各种粒度的石墨表面镀上铜层。这种粉末所制成的制品,与传统机械方法的制品相比,具有导电性好,机械强度高,耐磨损等优点[3]。 本文主要叙述了铜镀覆工艺的一些主要影响因素,讨论了不同的表面活性剂对镀覆效果的影响, 选择混合活性剂作为石墨的活化剂,从而使不同粒径的石墨粉未均能镀覆铜层。同时,本文对铜镀覆石墨复合材料的性能作了研究,从结构上分析了其内部结构对导电性能的影响。

 2.1石墨的活化和铜的镀覆 在本实验中,所用的石墨粉末是南墅石墨矿生产的325目下筛余小于15%的石墨细粉。称取石墨25克,加人一定量的活性剂与之混合,并加以搅拌,使石墨表面均匀地附着活性剂,达到活化石墨的目的。 将已活化的石墨粉末,与铢粉等在金属活动性顺序中排列位置靠前的金属细粉,然后,逐步加人略超过化学计量的铜盐溶液;在此过程中不断搅拌溶液,使石墨处于悬浮状态,使铜均勻地镀覆在石墨表面。 

2.2铜镀覆石墨粉末的干燥 为了避免粉末表面在干燥过程中出现铜的氧化,本实验通过在溶液中加人防氧化剂和红外快速干燥措施,以防止铜的氧化。

2.3铜镀覆石墨烧结材料的制备 经过前述处理的铜镀覆石墨粉末,在240MPa的,压力下压制成型,然后经9201下高温处理,得到铜镀覆石墨烧结材料。 

3.1活性剂的选择 石墨在运输、贮存过程中常会受到各种污染,使其表面的活性受到影响。因此在进行铜镀覆前必须对石墨进行活化处理。本实验选用了四种表面活性剂,并研究活性剂对镀覆效果的影响(表1)。 由表可见,活性剂A具有较好的促进镀覆能力,但同时也出现较多的铜自聚集现象;这说明活性剂A对石墨表面的活化能力较强,同时也反映A不能充分地使石墨粉末得以分散。而活性剂D表现的效果与之相反,此时,粉末中铜片出现的数量较少,但在铜溶液面上出现数量较多的石墨细粉;进一步分析发现,这些石墨细粉仍有部分表面镀覆了一定数量的铜;这种现象反陕出活性剂D具有较强的分散石墨粉末的能力,但其活化石墨表面并使之均匀地镀覆铜的能力较弱。 所以,本实验研究了活性剂A和D的混合物对铜镀覆效果的影响。实验表明,采用混合表面活性剂,能充分发挥活性剂A和D的各自特性,既能使石墨充分地分散,又能使石墨为铜锁均勻地镀覆,表示出良好的效果

3.2混合活性剂的配比和浓度的选择 使用混合活性剂E,对铜在石墨表面的镀覆,具有最佳的作用。但是,E中两种活性剂的浓度和配比,也会对石墨的镀覆效果产生明显的影响。 我们首先研究了两种活性剂单独作用时不同浓度下的镀覆情况。

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