[发明专利]一种耐磨型高导热的碳纤维复合材料

权利要求书

1.一种耐磨型高导热的碳纤维复合材料，包括碳纤维材料和金属层，其特征在于，所述碳纤维材料由胚体、基体和金属层组成，所述胚体由原丝、蠕虫状石墨和合成树胶组成，所述基体由树碳和热解炭组成，其中：

所述原丝为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维和气相生长碳纤维中的一种；

所述原丝、蠕虫状石墨和合成树胶的比例为50-80：10-16：40-70；

所述合成树胶由环氧树脂和稀释剂组成，且环氧树脂与稀释剂的比例为1:1.2-1.6。

2.基于权利要求1所述碳纤维材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将原丝进行切断，并且与蠕虫状石墨和合成树胶进行混合，加热温度为60-80℃，加热时间为30-60min，之后利用喷枪将此混合物喷涂到芯模上使其成型；

步骤2：将成型的石墨纤维纱线进行针刺，使用空心细颈金属棒引砂，形成三向织物；

步骤3：对基体进行制备，通过树碳和热解炭按照1:1.5-2的比例进行混合，加热为4-6h；

步骤4：在热压罐中以100MPa压力下浸渍，温度为500-1200℃，采用气相沉积的方式，将树碳与热解炭不断与胚体进行反复浸渍热解，碳化时间结束后进行冷却卸压，完成对碳纤维材料的制备。

3.基于权利要求1-3任意一项所述金属层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对碳纤维材料表面进行除油处理，采用体积分数为2%的清洗剂，在40-50℃温度下进行清洗；

步骤2：对清洗完成后的碳纤维材料进行活化处理，将1-2g氯化钯、2-3g氯化亚锡、100-200ml体积分数37%盐酸、200-250ml蒸馏水混合，制得A液体，将70-80氯化亚锡、10-15g锡酸钠、200-250ml体积分数37%盐酸混合，制得B液体，将A、B液体稀释至1000mL，在40℃-50℃下陈化3h，可形成稳定胶体，将碳纤维浸入胶体中在15-30℃的温度下浸泡3-5min，达到最高覆盖率，完成后活化清洗；

步骤3：对活化完成后的碳纤维材料进行还原，还原剂由甲醛和水组成，且比例为1:9 ，在15-30℃中还原5min；

步骤4：对镀镍液进行制备，将30-40g氯化镍、10-20g/L次亚磷酸钠、20-30g/L柠檬酸钠、60-80g/L氯化氨进行混合，调节pH值在8.5，之后将碳纤维材料放入镀镍液中进行化学镀镍，加热温度为65-85℃，从而在表面形成金属层。

4.根据权利要求2所述的一种耐磨型高导热的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2石墨纤维纱线从X、Y、Z三个方向互成90°正交排列，三个方向的纱线并不交织，且X和Y方向的纱线交替的叠层。

5.根据权利要求2所述的一种耐磨型高导热的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3树碳通过将沥青经碳化和石墨化获得，所述热解炭通过化学气相沉积高分子聚合物碳化获得。

6.根据权利要求2所述的一种耐磨型高导热的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4浸渍气体为烷、氢气和氧气中的一种。