[发明专利]一种金属/碳/碳复合材料板及其制备方法

说明书

本申请涉及碳材料技术领域，特别涉及一种金属/碳/碳复合材料板及其制备方法，制备方法包括：采用连续金属纤维和碳纤维形成经纬交织的金属/碳纤维复合网布；以碳纤维布形成碳纤维表面层，并以碳纤维布和金属/碳纤维复合网布叠层粘和形成金属/碳/碳复合芯体，得到初始复合板坯体；碳纤维表面层包裹金属/碳/碳复合芯体，金属/碳/碳复合芯体与碳纤维表面层粘合；对初始复合板坯体进行固化、碳化、循环增密和成型加工处理，得到初始复合材料板；对初始复合材料板进行化学气相沉积涂层处理，得到金属/碳/碳复合材料板。本申请有效降低板材电阻率。

技术领域

本申请涉及碳材料技术领域，特别涉及一种金属/碳/碳复合材料板及其制备方法。

背景技术

碳/碳复合材料是一种以碳纤维增强碳基体的复合材料，具有耐高温、耐腐蚀、高热导、高强度和低膨胀系数等优异性能，从而广泛应用于各种高温领域和强腐蚀环境领域，如可应用于电解领域，是新一代电解阴极板的潜力材料。然而，相对于金属而言，碳/碳板材的电阻率偏高，大尺寸应用中，易出现明显递减的电流密度梯度，在电解应用中，会影响电解沉积效率，如影响电解锰的沉积效率，因此，需对碳/碳复合材料进行改进，以提高其导电性能，满足电解阴极板等电学应用。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本申请提供一种金属/碳/碳复合材料板及其制备方法，能够有效提升板材导电性和强度，具体技术方案如下：

一方面，本申请提供一种金属/碳/碳复合材料板，其特征在于，包括碳沉积层、碳纤维包覆层和金属/碳/碳复合芯体，所述碳沉积层包覆于所述碳纤维包覆层外部，所述碳纤维包覆层包裹所述金属/碳/碳复合芯体，所述碳纤维包覆层与所述金属/碳/碳复合芯体紧密结合；

所述碳纤维包覆层包括叠层设置的碳纤维层，所述金属/碳/碳复合芯体包括叠层设置的芯体碳纤维层和金属/碳纤维复合网布层，所述金属/碳纤维复合网布层包括经纬交织的连续金属纤维和碳纤维。

具体地，所述连续金属纤维包括连续铜纤维、连续铜合金纤维、连续铝纤维、连续镁纤维和连续钨纤维中的一种或几种。

具体地，所述连续金属纤维的直径为0.1-0.5mm，所述碳纤维包括1K-12K根碳纤维单元，所述碳纤维单元的直径为5-7um。

具体地，所述碳沉积层的厚度为15-100um；

所述碳纤维包覆层的厚度为0.5-2mm；

所述金属/碳/碳复合芯体的厚度为3-25mm。

具体地，所述金属/碳/碳复合材料板的密度为1.60-1.80g/cm³。

另一方面，本申请提供一种金属/碳/碳复合材料板的制备方法，应用于上述的金属/碳/碳复合材料板，包括以下步骤：

S1：采用连续金属纤维和碳纤维形成经纬交织的金属/碳纤维复合网布；

S2：以碳纤维布形成碳纤维表面层，并以所述碳纤维布和所述金属/碳纤维复合网布叠层粘和形成金属/碳/碳复合芯体，得到初始复合板坯体；所述碳纤维表面层包裹所述金属/碳/碳复合芯体，所述金属/碳/碳复合芯体与所述碳纤维表面层粘和；

S3：对所述初始复合板坯体进行固化、碳化、循环增密和成型加工处理，得到初始复合材料板；

S4：对所述初始复合材料板进行化学气相沉积涂层处理，得到所述金属/碳/碳复合材料板。

具体地，所述S2包括：以所述碳纤维布形成所述碳纤维表面层，并将所述碳纤维布和所述金属/碳纤维复合网布上涂布石墨胶溶液并叠层粘和，形成所述金属/碳/碳复合芯体，所述金属/碳/碳复合芯体通过所述石墨胶溶液粘和于所述碳纤维表面层内部，形成所述初始复合板坯体；

在所述S2之前，所述方法还包括：