[发明专利]碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的装置和方法

权利要求书

1.一种碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的装置，其特征在于它主要包括：

退丝架：用于纤维的供放；

长碳纤维束：为被镀基体，且充当阴极；

去胶炉：一种温度可控的加热系统，它可用于对碳纤维进行除胶处理；

直流电源：直流电源是一种不超过30V的电源整流器，它可提供恒定的电流；

循环过滤泵：用于过滤镀液中断落的碳纤维及大颗粒杂质，并起到对液体搅拌的作用，可保证纳米颗粒的均匀悬浮和分散，并提高镀液中离子的均匀度；

链传动机构：该机构是由无级变速电机提供的传动速度可调的传动机构，用于带动碳纤维束以一定速度移动，实现电镀自动化；

沉积槽：主要用于盛放电镀溶液，并配置阴阳极；

碳纤维两侧的电极：用于提供电镀所需要的目标离子；

三级清洗槽：用于对已镀纤维进行清洗，防止纤维束上残留纤维对下一级镀液造成污染；

干燥装置：由温度可控的烘箱构成，用于对电镀后的纤维束进行烘干；

收卷机：用于纤维的收集。

2.一种碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的装置，其特征在于它主要包括：

退丝架：用于纤维的供放；

长碳纤维束：为被镀基体，且充当阴极；

去胶炉：一种温度可控的加热系统，它可用于对碳纤维进行除胶处理；

直流电源：直流电源是一种不超过30V的电源整流器，它可提供恒定的电流；

循环过滤泵：用于过滤镀液中断落的碳纤维及大颗粒杂质，并起到对液体搅拌的作用，可保证纳米颗粒的均匀悬浮和分散，并提高镀液中离子的均匀度；

机械传动机构：该机构是由无级变速电机提供的传动速度可调的传动机构，用于带动碳纤维束以一定速度移动，实现电镀自动化；

电镀槽：主要用于盛放电镀溶液，并配置阴阳极；

中和槽：用于盛装与电镀溶液酸碱度相反的水溶液，用于中和碳纤维束上残留的电镀溶液，为下一级电镀做准备；

清洗槽：用于对已镀纤维进行清洗，防止纤维束上残留纤维对下一级镀液造成污染；

烘干装置：由温度可控的烘箱构成，用于对电镀后的纤维束进行烘干；

收卷机：用于纤维的收集。

带循环过滤的加厚镀槽：用于增加镀层厚度，并对镀层厚度进行调控；

带循环过滤的成型镀槽：用于对含铜复合镀层进行钝化，并完成对镀层厚度、表面质量及结构的最后调控。

3.权利要求1所述的碳纤维表面连续复合电镀金属离子和纳米颗粒的方法，其特征在于它包括如下步骤：将连续的长碳纤维浸在包括有金属和纳米颗粒的电镀液槽中进行连续电沉积，然后经过水洗槽和烘干。

4.按照权利要求3所述的碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的方法，其特征在于所述的电镀液是酸性硫酸镍溶液，溶液配方范围如下：硫酸镍180-250g/L，氯化钠8-12g/L，H₃BO₃ 30-35g/L，无水硫酸钠20-30g/L，硫酸镁30-40g/L，pH 5-6，温度20-35℃。

5.权利要求2所述的碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的方法，其特征在于它包括如下步骤：将连续的长碳纤维浸在包括有金属和纳米颗粒的电镀液槽中连续电沉积进行第一级表面镀覆、第二级增厚沉积槽、第三级沉积成型槽，连续三级电沉积进行表面镀覆，要经过中和槽、清洗槽、最后进行水洗、烘干。

6.按照权利要求4所述的碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的方法，其特征在于所述的电镀液是碱性硫酸铜溶液，溶液配方如下：五水合硫酸铜30-50g/L，酒石酸钾钠10-15g/L，氢氧化钠20-25g/L，无水柠檬酸25-35g/L，pH 9-10，温度20-35℃。

7.按照权利要求3或5所述的碳纤维表面连续复合电镀金属和纳米颗粒的方法，其特征在于所述的碳纤维包括聚丙烯腈(PAN)、粘胶基及沥青基碳纤维，碳纤维束的尺寸可以是1K、3K、6K、12K或24K，碳纤维单丝的直径为5～20微米。