CN100467660C

CN100467660C - 一种铝基复合材料的制备方法

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Publication number: CN100467660C
Application number: CNB2007100114178A
Authority: CN
Inventors: 姚广春; 刘宜汉; 吴林丽; 罗洪杰; 罗天骄
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: CN101058866A

Abstract

一种铝基复合材料的制备方法，涉及金属基复合材料的制备技术，它针对现有制备技术，其产品气孔量大，严重影响复合材料性能，而公开一种铝基复合材料的制备方法，该方法是铝基合金在750℃完全熔化后向该合金加入其总量的0.15～0.35wt%的CeO₂粉末搅拌合金化处理步骤，接此进行保温步骤，保温中向合金熔体内添加增强体搅拌步骤，接此将其送入真空炉中进行真空除气步骤，再浇铸制取铝基复合材料坯步骤，其中增强体是碳纤维作基体，表面要经过金属化处理，该处理是镀铜或镀镍或混合镀镍镀铜之一种，添加到铝合金熔体内增强体的量按所含碳纤维数量计算是占铝合金总量的3～5%，由该方法制得的铝基复合材料，基体晶粒细化，润湿性好，抗疲劳性能强，且工艺简单，易操作。

Description

一种铝基复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及金属基复合材料制备技术，尤其是关于采用经过金属化处理的短碳纤维制备铝基复合材料的制备技术。

背景技术

公知的短碳纤维增强铝基复合材料的制备方法有以下几种:

粉末冶金法粉末冶金法是用于制备与成形非连续纤维增强金属基复合材料的主要方法之一。它是利用粉末冶金原理，将基体金属粉末和增强材料(晶须、短纤维、颗粒等)按设计要求的比例在适当的条件下混匀，然后再压坯、烧结、成形或直接用混合料进行热压、热轧、热挤成形，也可将混合料压坯后加热到基体金属的固-液相温度区内进行半固态成形，从而获得复合材料或其制件。采用粉末法制备与成形金属基复合材料，其优点在于:增强材料的加入量易于任意调整，增强相的体积分数与基体成分均可准确控制，所成形的材料或制件其金属基体组织均匀，制件尺寸精度好，易于实现少切削、无切削，且成形制品的范围较广。但是，采用此法制备成形的材料或制件，其致密性较差，在基体中以及基体与增强材料的界面处往往存在显微孔洞，基体与增强材料界面结合欠佳。而且，增强材料(主要是纤维和晶须)在成形过程中易受损伤。因而，其性能一般不是太好。此外，高纯金属粉末制取困难，价格昂贵，工艺过程复杂也是该法的缺点之一。为了提高粉末法所成形材料的性能，常对一次成形的坯料进行固态二次成形如挤压等。这样做当然可以消除基体中的缺陷并强化基体组织，但同时也加剧了增强纤维或晶须的受损程度，工艺成本亦随之进一步提高。

真空压力浸渗法真空压力浸渗法又叫真空浸渗法。该方法首先把增强相制成预制体，然后放入承压铸型内，加热，抽真空，通过真空产生的负压，使液态基体金属熔体浸渗到预制体中并凝固成形，从而获得金属基复合材料。该方法存在工艺复杂、制件小等缺陷，工业化大规模生产大型复合材料制品不容易实现。

挤压铸造法挤压铸造成型是液态或半液态颗粒增强金属基复合材料在压力作用下充满铸型和凝固的铸造工艺方法。其特点是在零件成型和凝固过程中，铸型加压部分或冲头处于可移动状态，可使零件在压力下结晶并产生一定的变形，可获得细密的组织和较高的力学性能。在制取复合材料挤压铸件时，可重熔颗粒增强铝，可按普通铝合金相同的工艺成型，也可将增强介质预制件放人铸型型腔，然后通过冲头直接将基体合金熔液加压(压力一般在100MPa以上)，克服毛细作用摩擦阻力并促使熔液对陶瓷增强体的润湿而渗人预制件的孔隙形成复合制件，但挤压铸造法的应用在较大程度上受零件形状尺寸和设备条件限制，主要用于制造形状简单而性能质量要求高的复合铸件。

搅拌铸造法公知的搅拌铸造法，制备和成形金属基复合材料及制件的过程是:先将基体金属在炉子中熔化，在液态或半固态状态下进行搅拌，并且边搅拌边加入增强材料(短纤维、晶须或粒子等)，使增强材料均匀分布于基体金属中，从而制备出复合材料浆料。然后，根据后继成形过程的需要，将基体处于液态或半固态状态的复合材料浆料进行铸造、液态模锻、轧制或挤压成形，从而获得金属基复合材料或制件。与前三种制备方法相比，搅拌法操作简单、生产效率高、制造成本低廉；所制成的复合材料铸锭经重熔后，可精密铸造、砂型铸造成各种复杂形状的零件，也可挤压成各种型材、管材、棒以及轧制成板材，锻造成零件。但是传统搅拌铸造法制备复合材料过程中，复合材料中会形成大量的气孔，严重影响复合材料的性能。

发明内容

本发明针对上述不足之处，提供一种采用经过金属化处理的短碳纤维制备铝基复合材料的制备方法，该方法制备出含有短碳纤维增强体的铝基复合材料，能够细化基体晶粒，提高其力学性能和耐腐蚀性能，而且能够提高碳纤维在铝基体中的均匀性，降低复合材料的孔隙率，提高其抗疲劳性能。使复合材料中气孔大大减少，力学性能大大提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括铝基合金熔化、碳纤维表面金属化预处理、基体合金化、搅拌混合和真空除气等步骤。

碳纤维表面金属化预处理采用碳纤维化学镀铜或镀镍工艺或碳纤维电镀铜或电镀镍工艺。其中:

碳纤维化学镀铜工艺条件为:

以硫酸铜为主盐，甲醛为还原剂，乙二胺四乙酸二钠和酒石酸钾钠为双络合剂，2，2′—联吡啶和亚铁氰化钾为稳定剂。该工艺镀液稳定，铜沉积速度快，生产成本低，镀铜效果良好。该镀液是每升水中加入:CuSO₄·5H₂O 15～18g，乙二胺四乙酸二钠20～25g，酒石酸钾钠15～20g，NaOH 10～15g，2，2′—联吡啶4～6mg，K₄Fe(CN)₆ 14～16mg，分析纯的甲醛15～20ml，常温下施镀时间为15～20min。

碳纤维化学镀镍工艺条件为:镀镍溶液是每升水中加入NiSO₄·6H₂O 25～35g，NaH₂PO₂·H₂O15～25g，柠檬酸钠25～35g，醋酸纳15～25g，分析纯的乳酸15～25ml，化学镀镍添加剂为4.0～6.0ml，pH为4.0～6.0，施镀时间为15～25min，镀液温度为50～60℃。

化学镀镍添加剂的制备方法是:以水作溶剂，称取苯磺酸钠3～8g，二乙基己基硫酸钠1～3g，加入其中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液中化学镀添加剂添加量为4～6ml/L。

碳纤维电镀铜的电镀液是每升水中加入CuSO₄·5H₂O 200～250g，分析纯的硫酸45～50g，分析纯的盐酸45～50mg，KNO₃ 8～10g。电流密度为1.5～2.5A/dm²，电镀时间为8～10min。

碳纤维电镀镍工艺条件为:电镀镍的电镀液是每升水中加入NiSO₄·6H₂O 300～400g，硼酸35～45g，电镀镍添加剂为40～60ml，电流密度0.2～0.4A/dm²，电镀时间3～7min。

电镀镍添加剂的制备方法是:以水作溶剂，称取NaCl 90～110g，苯磺酸钠1～3g，十二烷基硫酸钠1～3g，二乙氨基戊炔二醇0.2～0.6g，加入其中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液中电镀镍添加剂添加量为40～60ml。

碳纤维混合化学镀镍、铜工艺条件为:首先用前面所述化学镀镍工艺对碳纤维施镀6～8min，用去离子水清洗干净后，再用前面所述化学镀铜工艺对镀镍碳纤维施镀8～10min。

碳纤维混合电镀镍、铜工艺条件为:首先用前面所述电镀镍工艺对碳纤维施镀2～4min，用去离子水清洗干净后，再用前面所述电镀铜工艺对镀镍碳纤维施镀6～8min。

采用碳纤维镀镍作为增强体时，基体合金化工艺步骤为:将金属基体铝合金在750℃时完全熔化后，加入基体合金总量的0.15～0.35wt％的分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使分析纯CeO₂在铝合金中分散均匀，搅拌速度为950～1100r/min。

采用碳纤维镀铜作为增强体时，基体合金化工艺步骤为:计算出碳纤维表面带入到合金熔体中的铜量，在配制基体合金时从成分中减少这些铜量。加入基体合金总量的0.15～0.35wt％的分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀，搅拌速度为950～1100r/min。

碳纤维镀铜、镀镍或镀镍镀铜混合镀对其进行剪制，其长度为2～3mm。

加入镀镍或镀铜，或镍铜混合镀碳纤维后搅拌混合和真空除气的工艺条件参数是:

搅拌温度:720℃～800℃；

搅拌时间:5～7min；

搅拌速度:900～1000r/min；

真空炉温度:720℃～800℃；

真空度:0.01～0.03MPa；

真空除气时间:1.5～3.5min；

本发明的有益效果是:通过碳纤维表面化学镀镍和电镀镍工艺，对碳纤维进行表面金属化处理，提高碳纤维在铝基体中的润湿，另外，在铝基体中添加了0.15～0.35wt％的分析纯CeO₂，不仅能够细化基体晶粒，提高其力学性能和耐腐蚀性能，而且能够提高碳纤维在铝基体中的均匀性，降低复合材料的孔隙率，提高其抗疲劳性能。通过熔体和增强体在坩锅内被搅拌均匀后，将熔体放入真空除气炉之中，进行真空除气，虽然是增加了一道真空除气工序，但使复合材料中气孔大大减少，力学性能大大提高。

附图说明

图1是本发明铝基复合材料制备工艺流程图

具体实施方式

1、复合材料制备工艺实施例

1-1例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.15wt％分析纯CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使分析纯CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量3％的碳纤维，经表面化学镀镍15min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2mm，加入基体合金处理后的合金熔体中搅拌，搅拌温度为720℃，搅拌时间为5min，搅拌速度为900r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为720℃，真空度为0.01MPa，真空除气时间1.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-2例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.2wt％分析纯CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量4％的碳纤维，经表面化学镀镍20min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2.5mm，加入基体合金处理后的合金熔体中搅拌，搅拌温度为760℃，搅拌时间为6min，搅拌速度为950r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为760℃，真空度为0.02MPa，真空除气时间2.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-3例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.35wt％分析纯CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量5％的碳纤维，经表面化学镀镍25min，并制成短碳纤维，短纤维长度为3mm，加入基体合金处理后的合金熔体中搅拌，搅拌温度为800℃，搅拌时间为7min，搅拌速度为1000r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为800℃，真空度为0.03MPa，真空除气时间3.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-4例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.15wt％ CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量3％的碳纤维，经表面电镀镍3min，并制成短纤维；短纤维长度为2mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为720℃，搅拌时间为5min，搅拌速度为900r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为720℃，真空度为0.01MPa，真空除气时间1.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-5例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.2wt％分析纯CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量4％的碳纤维，经表面电镀镍5min，并制成短碳纤维；短纤维长度为2.5mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为760℃，搅拌时间为6min，搅拌速度为950r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为760℃，真空度为0.02MPa，真空除气时间2.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-6例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.35wt％ CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量5％的碳纤维，经表面电镀镍7min，并制成短碳纤维，短纤维长度为3mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为800℃，搅拌时间为7min，搅拌速度为1000r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为800℃，真空度为0.03MPa，真空除气时间3.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-7例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.15wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量3％的碳纤维，经表面化学镀铜15min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为720℃，搅拌时间为5min，搅拌速度为900r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为720℃，真空度为0.01MPa，真空除气时间1.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-8例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.2wt％分析纯CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量4％的碳纤维，经表面化学镀铜18min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2.5mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为760℃，搅拌时间为6min，搅拌速度为950r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为760℃，真空度为0.02MPa，真空除气时间2.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-9例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.35wt％分析纯CeO₂粉末，同时用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量5％的碳纤维，经表面化学镀铜20min，并制成短碳纤维，短纤维长度为3mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为800℃，搅拌时间为7min，搅拌速度为1000r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为800℃，真空度为0.03MPa，真空除气时间3.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-10例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.15wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量3％的碳纤维，经表面电镀铜8min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为720℃，搅拌时间为5min，搅拌速度为900r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为720℃，真空度为0.01MPa，真空除气时间1.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-11例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.2wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量4％的碳纤维，经表面电镀铜9min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2.5mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为760℃，搅拌时间为6min，搅拌速度为950r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为760℃，真空度为0.02MPa，真空除气时间2.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-12例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.35wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量5％的碳纤维，经表面电镀铜10min，并制成短碳纤维，短纤维长度为3mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为800℃，搅拌时间为7min，搅拌速度为1000r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为800℃，真空度为0.03MPa，真空除气时间3.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-13例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.15wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量3％的碳纤维，经表面混合化学镀，化学镀镍6min，化学镀铜8min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为720℃，搅拌时间为5min，搅拌速度为900r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为720℃，真空度为0.01MPa，真空除气时间1.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-14例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.2wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量4％的碳纤维，经表面混合化学镀，化学镀镍7min，化学镀铜9min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2.5mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为760℃，搅拌时间为6min，搅拌速度为950r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为760℃，真空度为0.02MPa，真空除气时间2.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-15例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.35wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量5％的碳纤维，经表面混合化学镀，化学镀镍8min，化学镀铜10min，并制成短碳纤维，短纤维长度为3mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为800℃，搅拌时间为7min，搅拌速度为1000r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为800℃，真空度为0.03MPa，真空除气时间3.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-16例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.15wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量3％的碳纤维，经表面混合电镀镍，电镀镍2min，电镀铜6min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为720℃，搅拌时间为5min，搅拌速度为900r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为720℃，真空度为0.01MPa，真空除气时间1.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-17例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.2wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量4％的碳纤维，经表面混合电镀镍，电镀镍3min，电镀铜7min，并制成短碳纤维，短纤维长度为2.5mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为760℃，搅拌时间为6min，搅拌速度为950r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为760℃，真空度为0.02MPa，真空除气时间2.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

1-18例:

选基体铝合金800g，750℃时，铝合金完全熔化后，加入0.35wt％分析纯CeO₂粉末，并用机械搅拌桨搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀。然后取基体合金总量5％的碳纤维，经表面混合电镀镍，电镀镍4min，电镀铜8min，并制成短碳纤维，短纤维长度为3mm，加入基体合金处理后的合金中，搅拌制备复合材料熔体，搅拌温度为800℃，搅拌时间为7min，搅拌速度为1000r/min，接着将复合材料熔体送入真空炉内，进行真空除气处理，其真空炉温度为800℃，真空度为0.03MPa，真空除气时间3.5min，即可获得短碳纤维增强的铝合金复合材料。

2、碳纤维化学镀铜工艺实施例

2-1例

化学镀液成分为:CuSO₄·5H₂O 15g/L，乙二胺四乙酸二钠20g/L，酒石酸钾钠15g/L，NaOH 10g/L，2，2′—联吡啶4mg/L，K₄Fe(CN)₆ 14mg/L，分析纯的甲醛15ml/L；常温下施镀时间为15min，此工艺条件下即可获得镀铜效果良好的镀铜碳纤维。

2-2例

化学镀液成分为:CuSO₄·5H₂O 17g/L，乙二胺四乙酸二钠22g/L，酒石酸钾钠18g/L，NaOH 14g/L，2，2′—联吡啶5mg/L，K₄Fe(CN)₆ 15mg/L，分析纯的甲醛18ml/L；常温下施镀时间为18min，此工艺条件下即可获得镀铜效果良好的镀铜碳纤维。

2-3例

化学镀液成分为:CuSO₄·5H₂O 18g/L，乙二胺四乙酸二钠25g/L，酒石酸钾钠20g/L，NaOH15g/L，2，2′—联吡啶6mg/L，K₄Fe(CN)₆ 16mg/L，分析纯的甲醛20ml/L；常温下施镀时间为20min，此工艺条件下即可获得镀铜效果良好的镀铜碳纤维。

3、碳纤维电镀铜工艺实施例

3-1例

碳纤维电镀铜的电镀液组成为CuSO₄·5H₂O 200g/L，分析纯的硫酸45g/L，盐酸45mg/L，KNO₃ 8g/L。常温下电流密度为1.5A/dm²，电镀时间为8min左右，此工艺条件下即可获得镀铜效果良好的电镀铜碳纤维。

3-2例

碳纤维电镀铜的电镀液组成为CuSO₄·5H₂O 230g/L，分析纯的硫酸48g/L，盐酸46mg/L，KNO₃ 9g/L。常温下电流密度为2.0A/dm²，电镀时间为9min左右，此工艺条件下即可获得镀铜效果良好的电镀铜碳纤维。

3-3例

碳纤维电镀铜的电镀液组成为CuSO₄·5H₂O 250g/L，分析纯的硫酸50g/L，盐酸50mg/L，KNO₃ 10g/L。常温下电流密度为2.5A/dm²，电镀时间为10min左右，此工艺条件下即可获得镀铜效果良好的电镀铜碳纤维。

4、碳纤维化学镀镍工艺实施例

4-1例

碳纤维化学镀镍镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 25g/L，NaH₂PO₂·H₂O 15g/L，柠檬酸钠25g/L，醋酸纳15g/L，乳酸15ml/L，化学镀镍添加剂为4.0ml/L，pH为4.0；施镀时间为15min，镀液温度为50℃，此工艺条件下即可获得镀镍效果良好的化学镀镍碳纤维。

4-2例

碳纤维化学镀镍镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 30g/L，NaH₂PO₂·H₂O 20g/L，柠檬酸钠30g/L，醋酸纳20g/L，乳酸20ml/L，化学镀镍添加剂为5.0ml/L，pH为5.0；施镀时间为20min，镀液温度为55℃，此工艺条件下即可获得镀镍效果良好的化学镀镍碳纤维。

4-3例

碳纤维化学镀镍镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 35g/L，NaH₂PO₂·H₂O 25g/L，柠檬酸钠35g/L，醋酸纳25g/L，乳酸25ml/L，化学镀镍添加剂为6.0ml/L，pH为6.0；施镀时间为25min，镀液温度为60℃，此工艺条件下即可获得镀镍效果良好的化学镀镍碳纤维。

5、化学镀镍添加剂实施例

5-1例

化学镀镍添加剂的制备方法是:以水为溶剂，称取苯磺酸钠3g，二乙基己基硫酸钠1g，加入溶剂中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液添加量为4ml/L。

5-2例

化学镀镍添加剂的制备方法是:以水为溶剂，称取苯磺酸钠5g，二乙基己基硫酸钠2g，加入溶剂中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液添加量为5ml/L。

5-3例

化学镀镍添加剂的制备方法是:以水为溶剂，称取苯磺酸钠8g，二乙基己基硫酸钠3g，加入溶剂中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液添加量为6ml/L。

6、碳纤维电镀镍工艺实施例

6-1例

碳纤维电镀镍镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 300g/L，硼酸35g/L，电镀镍添加剂为40ml/L；电流密度0.2A/dm²，常温下电镀时间3min，此工艺条件下即可获得镀镍效果良好的电镀镍碳纤维。

6-2例

碳纤维电镀镍镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 350g/L，硼酸40g/L，电镀镍添加剂为50ml/L；电流密度0.3A/dm²，常温下电镀时间5min，此工艺条件下即可获得镀镍效果良好的电镀镍碳纤维。

6-3例

碳纤维电镀镍镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 400g/L，硼酸45g/L，电镀镍添加剂为60ml/L；电流密度0.4A/dm²，常温下电镀时间7min，此工艺条件下即可获得镀镍效果良好的电镀镍碳纤维。

7、电镀镍添加剂实施例

7-1例

电镀镍添加剂的制备方法是:以水为溶剂，称取NaCl 90g，苯磺酸钠1g，十二烷基硫酸钠1g，二乙氨基戊炔二醇0.2g，加入溶剂中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液添加量为40ml/L。

7-2例

电镀镍添加剂的制备方法是:以水为溶剂，称取NaCl 100g，苯磺酸钠2g，十二烷基硫酸钠2g，二乙氨基戊炔二醇0.4g，加入溶剂中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液添加量为50ml/L。

7-3例

电镀镍添加剂的制备方法是:以水为溶剂，称取NaCl 110g，苯磺酸钠3g，十二烷基硫酸钠3g，二乙氨基戊炔二醇0.6g，加入溶剂中，配制成1L溶液，每升镀镍溶液添加量为60ml/L。

8、碳纤维混合化学镀镍、铜工艺实施例

8-1例

碳纤维先在化学镀镍镀液中施镀6min，镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 30g/L，NaH₂PO₂·H₂O 20g/L，柠檬酸钠30g/L，醋酸纳20g/L，分析纯的乳酸20ml/L，化学镀镍添加剂为5.0ml/L，pH为5.0；镀液温度为55℃，此工艺条件下获得的化学镀镍碳纤维经去离子水清洗干净后，再在常温下化学镀铜镀液中施镀8min，镀液成份为:CuSO₄·5H₂O 17g/L，乙二胺四乙酸二钠22g/L，酒石酸钾钠18g/L，NaOH 14g/L，2，2′—联吡啶5mg/L，K₄Fe(CN)₆ 15mg/L，分析纯的甲醛18ml/L，经混合化学镀工艺即可获得镍铜复合镀层碳纤维。

8-2例

碳纤维先在化学镀镍镀液中施镀7min，镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 25g/L，NaH₂PO₂·H₂O 15g/L，柠檬酸钠25g/L，醋酸纳15g/L，分析纯的乳酸15ml/L，化学镀镍添加剂为4.0ml/L，pH为4.0；镀液温度为50℃，此工艺条件下获得的化学镀镍碳纤维经去离子水清洗干净后，再在常温下化学镀铜镀液中施镀9min，镀液成份为:CuSO₄·5H₂O 16g/L，乙二胺四乙酸二钠20g/L，酒石酸钾钠16g/L，NaOH 12g/L，2，2′—联吡啶4mg/L，K₄Fe(CN)₆ 14mg/L，分析纯的甲醛16ml/L，经混合化学镀工艺即可获得镍铜复合镀层碳纤维。

8-3例

碳纤维先在化学镀镍镀液中施镀8min，镀液成份为:

·6H₂O 35g/L，NaH₂PO₂·H₂O 25g/L，柠檬酸钠35g/L.醋酸纳25g/L，分析纯的乳酸25ml/L，化学镀镍添加剂为6.0ml/L，pH为6.0；镀液温度为60℃，此工艺条件下获得的化学镀镍碳纤维经去离子水清洗干净后，再在常温下化学镀铜镀液中施镀10min，镀液成份为:CuSO₄·5H₂O 18g/L，乙二胺四乙酸二钠25g/L，酒石酸钾钠20g/L，NaOH 15g/L，2，2′联吡啶₆mg/L，

(CN)。16mg/L，分析纯的甲醛20ml/L.经混合化学镀工艺即可获得镍铜复合镀层碳纤维。

9、碳纤维混合电镀镍、铜工艺实施例

9-1例

碳纤维先在电镀镍镀液中施镀2min，镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 300g/L，硼酸35g/L，电镀镍添加剂为40ml/L；电流密度

，此工艺条件下获得的电镀镍碳纤维经去离子水清洗干净后，再在常温下电镀铜镀液中施镀6min，镀液成份为:

·5H₂O 200g/L，分析纯的硫酸45g/L，盐酸45mg/L，KNO、8g/L；电流密度为1.5A/dm²，经混合电镀工艺即可获得镍铜复合镀层碳纤维。

9-2例

碳纤维先在电镀镍镀液中施镀3min，镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 350g/L，硼酸40g/L，电镀镍添加剂为50ml/L；电流密度0.3A/dm²，此工艺条件下获得的电镀镍碳纤维经去离子水清洗干净后，再在常温下电镀铜镀液中施镀7min，镀液成份为:CuSO₄·5H₂O 230g/L，分析纯的硫酸48g/L，盐酸46mg/L，KNO₃ 9g/L；电流密度为2.0A/dm²，经混合电镀工艺即可获得镍铜复合镀层碳纤维。

9-3例

碳纤维先在电镀镍镀液中施镀4min，镀液成份为:NiSO₄·6H₂O 400g/L，硼酸45g/L，电镀镍添加剂为60ml/L；电流密度0.4A/dm²，此工艺条件下获得的电镀镍碳纤维经去离子水清洗干净后，再在常温下电镀铜镀液中施镀8min，镀液成份为:CuSO₄·5H₂O 250g/L，分析纯的硫酸50g/L，盐酸50mg/L，KNO₂ 10g/L；电流密度为2.5A/dm²，经混合电镀工艺即可获得镍铜复合镀层碳纤维。

Claims

1、一种铝基复合材料的制备方法，包括铝基合金熔化步骤；合金化处理步骤，是铝基合金在750℃完全熔化后，向该熔化后的铝基熔体中加入其总量的0.15～0.35wt％的CeO₂粉末，并用机械搅拌浆搅拌，使CeO₂在铝合金中分散均匀，搅拌速度为950～1100r/min；接着在保温和搅拌条件下，向铝合金熔体内添加增强体，增强体加入量按所含碳纤维数量计算占铝合金总量的3～5wt％；其中增强体是碳纤维作基体，表面要经过金属化处理，该处理是镀铜或镀镍或混合镀铜镀镍之一种；镀铜是由化学镀工艺或电镀工艺之一种制取镀铜碳纤维；镀镍是由化学镀工艺或电镀工艺之一种制取镀镍碳纤维；混合镀铜镀镍是由混合化学镀工艺或混合电镀工艺之一种制取镀镍镀铜碳纤维，其特征在于所述的在保温和搅拌条件下向铝合金熔体内添加增强体，其搅拌温度为:720～800℃，搅拌时间:5～7min，搅拌速度:900～1000r/min；然后将添加增强体后的铝合金熔体送入真空炉中，进行真空除气步骤，其真空炉温度:720～800℃，真空度:0.01～0.03MPa，真空除气时间:1.5～3.5min，最后浇铸制取铝基复合材料坯。

2、根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于所说的镀铜碳纤维电镀铜工艺其电镀液是每升水中加入CuSO₄·5H₂O200～250g，分析纯的硫酸45～50g，盐酸45～50mg，KNO₃8～10g，常温下电流密度为1.5～2.5A/dm²，电镀时间为8～10min，镀铜碳纤维剪制后长度为2～3mm。

3、根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于所说的镀镍碳纤维化学镀镍工艺，镀液是每升水中加入NiSO₄·6H₂O25～35g，NaH₂PO₂·H₂O15～25g，柠檬酸钠25～35g，醋酸钠15～25g，分析纯的乳酸15～25ml，化学镀镍添加剂为4.0～6.0ml，pH为4.0～6.0，施镀时间为15～25min，镀液温度为50～60℃，其中化学镀添加剂是以水作溶剂，称取苯磺酸钠3～8g，二乙基己基硫酸钠1～3g，加入其中，配制成1L添加剂，每升镀镍溶液加入4～6ml添加剂；所说的镀镍碳纤维电镀镍工艺，电镀液是每升水中加入NiSO₄·6H₂O300～400g，硼酸35～45g，电镀镍添加剂为40～60ml，常温下电流密度0.2～0.4A/dm²，电镀时间3～7min，其中电镀镍添加剂是以水作溶剂，称取NaCl90～110g，苯磺酸钠1～3g，十二烷基硫酸钠1～3g，二乙氨基戊炔二醇0.2～0.6g，加入其中，配制成1L电镀添加剂，每升电镀镍溶液中加入电镀镍添加剂40～60ml，镀镍碳纤维剪制后长度为2～3mm。

4、根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于所说的混合镀镍镀铜碳纤维电镀工艺是先用权利要求3所述的电镀镍工艺对碳纤维镀镍，施镀时间2～4min，用去离子水清洗干净，再用权利要求2所述电镀铜工艺镀铜，施镀时间6～8min。