一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法技术

本发明专利技术申请属于吸波材料技术领域，具体公开了一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法，包括前处理Ⅰ或前处理Ⅱ、活化、还原和化学镀。本技术方案的适用范围广，采用本技术方案在纤维表面镀的磁性金属薄膜的连续性、平整性、均匀性均佳。

A method of plating magnetic metal film on fiber surface

【技术实现步骤摘要】
一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法
本专利技术申请属于吸波材料
，具体公开了一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法。
技术介绍
纤维具有形状独特，各向异性的特点，质量比传统的金属微粉吸波材料轻50％左右，是一种前景广阔的轻质、宽频吸波材料。目前对纤维研究的主要方向之一是：在纤维表面镀磁性金属薄膜，使纤维表面金属化，使纤维获得更加优良的电磁吸波性能。目前研究者大多采用污染较低的化学镀方法在纤维表面镀磁性金属薄膜，但是采用现有的化学镀方法存在的问题是：镀在纤维表面的磁性金属薄膜的连续性、平整性、均匀性均较差，且厚度不可控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法，以解决目前的化学镀方法镀的磁性金属薄膜存在均匀连续性、完整性差，且厚度不可控的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法，包括以下步骤：S1、前处理Ⅰ或前处理Ⅱ；所述前处理Ⅰ包括以下步骤：(1)除胶Ⅰ：配制除胶液Ⅰ，将纤维浸泡在除胶液Ⅰ中，浸泡4～7h后，取出并用水清洗，晾干；(2)除油Ⅰ：配制除油液Ⅰ，将步骤(1)得到的纤维浸泡在除油液Ⅰ中超声清洗，10min＜除油液Ⅰ的清洗时间≤30min，清洗后，用水清洗除去纤维表面的除油液Ⅰ；(3)粗化Ⅰ：配制粗化液Ⅰ，将步骤(2)得到的纤维浸泡在粗化液Ⅰ中，浸泡20～30min；(4)中和Ⅰ：配制碱液，将步骤(3)得到的纤维浸泡在碱液中，浸泡1～3min后，用水清洗至中性；所述前处理Ⅱ包括以下步骤：①除胶Ⅱ：对纤维进行灼烧，灼烧20～30min后，冷却至室温；②除油Ⅱ：配制除油液Ⅱ，调节除油液Ⅱ的温度为50-60℃，将步骤①得到的纤维浸泡在除油液Ⅱ中超声清洗20～30min后，再用水清洗；③粗化Ⅱ：配制粗化液Ⅱ，将步骤②除油Ⅱ得到的纤维浸泡在粗化液Ⅱ中，浸泡15～20min；④中和Ⅱ：采用碱液浸泡步骤③粗化Ⅱ得到的纤维，并用水清洗至中性；S2、活化：配制含Pd2+的活化液，将步骤(4)得到的纤维，或者将步骤④得到的纤维浸泡在活化液中，浸泡5～15min后，抽滤；S3、还原：配制含BH4-的还原液，将S2得到的纤维浸泡在还原液中，浸泡1～3min后，抽滤；S4、化学镀：配制含有0.21～0.4mol/L的H2PO2-的镀液，调节镀液的pH＝10～12，镀液的温度为75～85℃，将S3得到的纤维浸入镀液中，静置后，待纤维表面出现磁性金属薄膜并有气泡冒出时，轻缓搅拌，过滤得到镀后纤维。本技术方案的原理和有益效果在于：(1)本技术方案中所称的Pd2+为金属钯离子；BH4-为硼氢酸根离子；H2PO2-为次亚磷酸根离子。(2)本技术方案通过较为精确的控制镀液的配比，以及控制镀液的pH和温度，使镀在纤维表面的磁性金属薄膜连续、平整、均匀。另外，本技术方案通过控制化学镀的时间，或者重复化学镀步骤，就能够得到在纤维表面镀厚度可控的磁性金属薄膜。(3)众所周知，将技术方案的各项参数控制的越精细准确，越有助于保证磁性金属薄膜的连续、平整、均匀，相反，将技术方案的各项参数控制的范围越大，越有利于保证技术方案的适用范围(因为纤维表面的杂质和纤维的应力腐蚀各有不同)，所以保证磁性金属薄膜的均匀连续、完整，以及保证技术方案的适用范围两者存在技术矛盾，并且现有的研究者在思维惯式的影响下，大多只着眼于在一种纤维表面镀一种磁性金属薄膜。本技术方案实际上是采用两个并列并关联的前处理方式(前处理Ⅰ或前处理Ⅱ)处理纤维。前处理Ⅰ或前处理Ⅱ的目的在于：除去纤维表面的有机物污染物，减少引入镀液的杂质，保证镀液的稳定性，提高镀层与纤维的结合力，以及使纤维形成微观粗糙的表面，增大镀层与纤维的接触面积，增强镀层与纤维表表面的结合力，进一步保证镀在纤维表面的磁性金属薄膜连续、平整、均匀。其中，对于具有玻璃纤维特点的纤维优先选择前处理Ⅰ进行处理，对于具有碳纤维特点的纤维优先选择前处理Ⅱ进行处理。总之，本技术方案通过完善、细致工艺步骤(前处理Ⅰ或前处理Ⅱ)、控制相关工艺参数(包括前处理Ⅰ或前处理Ⅱ、活化、还原和化学镀的相关参数)，使本技术方案能够在内径为10-990μm的纤维表面镀连续、平整、均匀的磁性金属膜。(5)本技术方案采用一步活化法在纤维表面引入活性Pd2+(无需解胶过程)，并通过还原步骤除去纤维表面残留的活化液的Pd2+，还原后纤维表面会附着一层还原了Pd的BH4-，将这种附着一层BH4-的还原后纤维浸入在镀液中后，BH4-会迅速将镀液中的磁性金属离子置换成磁性金属单质，从而在纤维表面镀磁性金属薄膜，随后，由于H2PO2-的还原性较BH4-弱，所以此时H2PO2-将磁性金属离子置换成磁性金属单质的速度会明显减慢，保证磁性金属单质细致、稳定的包覆一层一层的镀在还原后的纤维表面，所以本技术方案适用于在纤维表面批量镀磁性金属薄膜。进一步，所述除胶液Ⅰ含有质量分数为30～50％的丙酮溶液，当丙酮溶液的质量分数＜30％时，丙酮除去纤维表面的污染物的速度较慢，当丙酮溶液的质量分数＞50％时，由于丙酮属于挥发性的有毒试剂，所以丙酮的使用量过大，将不利于研究者的身体健康，以及不利于环境保护。进一步，所述除油液Ⅰ为无水乙醇，能够较为彻底的除去纤维表面的有机物。进一步，所述粗化液Ⅰ含有1.35～1.62mol/L的氟化铵，能够使纤维形成微观粗糙的表面。进一步，所述除油液Ⅱ含有1～1.25mol/L的OH-、0.14mol/L的CO32-、0.15～0.21mol/L的PO43-，能够较为彻底的除去纤维表面的有机物。本技术方案所称的OH-为氢氧根离子，所称的CO32-为碳酸根离子，PO43-为磷酸根离子。进一步，所述粗化液Ⅱ包括180～210g/L过硫酸铵、80～100mL/L硫酸，能够使纤维形成微观粗糙的表面。进一步，所述还原液为质量分数5～8％的NaBH4溶液，或者为质量分数5～8％的KBH4溶液。在上述质量分数下，还原液将磁性金属离子置换成磁性金属单质的速度较佳。进一步，所述镀液含有0.046～0.080mol/L的Co2+、0.051～0.08mol/L的Fe2+。本技术方案所称的Co2+为金属钴离子；所称的Fe2+为金属亚铁离子，在该配比下，本技术方案能够在纤维表面镀均匀连续、完整的Co-Fe磁性金属薄膜。进一步，所述镀液还含有0.51～0.6mol/L的氯化铵、0.3mg/L的聚乙烯吡咯烷酮、0.21～0.4mol/L的柠檬酸根离子，能够进一步保证镀液的稳定性，以及保证磁性金属薄膜的均匀连续、完整。0.3mg/L的聚乙烯吡咯烷酮能够保证纤维的分散，保证在每一个待包覆纤维的表面均匀包覆磁性金属薄膜，并且能够使镀层中的气泡快速分散出来(在化学镀过程中会产生气泡，如果不能将镀层中的气泡快速分散出来，就会使镀层出现“鼓包”、不平整的现象)，保证镀在纤维表面的磁性金属薄膜均匀、平整。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、前处理Ⅰ或前处理Ⅱ；/n所述前处理Ⅰ包括以下步骤：/n(1)除胶Ⅰ：配制除胶液Ⅰ，将纤维浸泡在除胶液Ⅰ中，浸泡5～6h后，取出并用水清洗，晾干；/n(2)除油Ⅰ：配制除油液Ⅰ，将步骤(1)得到的纤维浸泡在除油液Ⅰ中超声清洗，10min＜除油液Ⅰ的清洗时间≤30min，清洗后，用水清洗除去纤维表面的除油液Ⅰ；/n(3)粗化Ⅰ：配制粗化液Ⅰ，将步骤(2)得到的纤维浸泡在粗化液Ⅰ中，浸泡20～30min；/n(4)中和Ⅰ：配制碱液，将步骤(3)得到的纤维浸泡在碱液中，浸泡1～3min后，用水清洗至中性；/n所述前处理Ⅱ包括以下步骤：/n①除胶Ⅱ：对纤维在400℃下进行灼烧，灼烧20～30min后，冷却至室温；/n②除油Ⅱ：配制除油液Ⅱ，调节除油液Ⅱ的温度为50-60℃，将步骤①得到的纤维浸泡在除油液Ⅱ中超声清洗20～30min后，再用水清洗；/n③粗化Ⅱ：配制粗化液Ⅱ，将步骤②除油Ⅱ得到的纤维浸泡在粗化液Ⅱ中，浸泡15～20min；/n④中和Ⅱ：采用碱液浸泡步骤③粗化Ⅱ得到的纤维，并用水清洗至中性；/nS2、活化：配制含Pd...

【技术特征摘要】
1.一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、前处理Ⅰ或前处理Ⅱ；
所述前处理Ⅰ包括以下步骤：
(1)除胶Ⅰ：配制除胶液Ⅰ，将纤维浸泡在除胶液Ⅰ中，浸泡5～6h后，取出并用水清洗，晾干；
(2)除油Ⅰ：配制除油液Ⅰ，将步骤(1)得到的纤维浸泡在除油液Ⅰ中超声清洗，10min＜除油液Ⅰ的清洗时间≤30min，清洗后，用水清洗除去纤维表面的除油液Ⅰ；
(3)粗化Ⅰ：配制粗化液Ⅰ，将步骤(2)得到的纤维浸泡在粗化液Ⅰ中，浸泡20～30min；
(4)中和Ⅰ：配制碱液，将步骤(3)得到的纤维浸泡在碱液中，浸泡1～3min后，用水清洗至中性；
所述前处理Ⅱ包括以下步骤：
①除胶Ⅱ：对纤维在400℃下进行灼烧，灼烧20～30min后，冷却至室温；
②除油Ⅱ：配制除油液Ⅱ，调节除油液Ⅱ的温度为50-60℃，将步骤①得到的纤维浸泡在除油液Ⅱ中超声清洗20～30min后，再用水清洗；
③粗化Ⅱ：配制粗化液Ⅱ，将步骤②除油Ⅱ得到的纤维浸泡在粗化液Ⅱ中，浸泡15～20min；
④中和Ⅱ：采用碱液浸泡步骤③粗化Ⅱ得到的纤维，并用水清洗至中性；
S2、活化：配制含Pd2+的活化液，将步骤(4)得到的纤维，或者将步骤④得到的纤维浸泡在活化液中，浸泡5～15min后，抽滤；
S3、还原：配制含BH4-的还原液，将S2得到的纤维浸泡在还原液中，浸泡1～3min后，抽滤；
S4、化学镀：配制含有0.21～0.4mol/L的H2PO2-的镀液，调节镀液的pH＝10～12，镀液的温度为75～85℃，将S3得到的纤维浸入镀液中，静置后，待纤维表面出现磁性金属薄膜并有气泡冒出时，轻缓搅拌，过滤得到镀后纤维。


2.根据权利要求1所述的一种在纤维表面镀磁性金属薄膜的方法，其特征在于，所述除胶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茸，胡宇，贾瑛，吕晓猛，刘渊，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61