一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電鍍【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種碳骨架材料的電鍍方法。一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，包括如下步驟：1）將非金屬材料放入真空爐中，通入保護(hù)氣，在600℃～1000℃下焙燒2小時(shí)～10小時(shí)，得到碳化材料；2）預(yù)電鍍：采用所需鍍種鍍液工藝條件下的1/1000～1/10的電流密度下，將碳化材料進(jìn)行電鍍10分鐘～30分鐘；3）再次電鍍：采用所需鍍種鍍液工藝條件下的電流密度，將步驟2）電鍍后的材料再次電鍍1小時(shí)～10小時(shí)加厚鍍層，得到電鍍材料。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，容易控制、成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電鍍【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種碳骨架材料的電鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于非金屬材料價(jià)格低廉、可再生等優(yōu)點(diǎn)及表面經(jīng)金屬化處理后可替代一些金屬制品進(jìn)行使用，并可達(dá)到金屬制品的視覺(jué)化效果。因此其電鍍工藝不論在工藝品制作，還是機(jī)器零部件的制造等方面都具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0003]非金屬材料在電鍍前通常需要進(jìn)行表面處理，使其具有良好的表面狀態(tài)及導(dǎo)電性。一般是在基體表面涂覆導(dǎo)電涂料，或者采用敏化、活化及化學(xué)鍍的方法進(jìn)行前處理，從而獲得具有導(dǎo)電性的金屬層。在基體表面涂覆導(dǎo)電涂料的前處理方法對(duì)于一些形狀特殊的基體不宜得到均勻的涂層，會(huì)導(dǎo)致成品的變形及鍍層粗糙，比如葉脈、泡沫等；而化學(xué)鍍的方法，需先進(jìn)行粗化、敏化、活化、化學(xué)鍍等，不僅工序繁多，而且產(chǎn)生大量的廢水，對(duì)環(huán)境污染極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，解決以上技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]I)碳化:將具有碳骨架結(jié)構(gòu)的非金屬材料放入真空爐中，在保護(hù)氣氛下在600°C~1000°C下焙燒2小時(shí)~10小時(shí)，即得到保留有碳骨架的碳化材料；
[0008]2)預(yù)電鍍:采用所需鍍種鍍液工藝條件下的1/1000~1/10的電流密度下，將碳化材料進(jìn)行電鍍10分鐘~30分鐘；
[0009]3)再次電鍍:采用所需鍍種鍍液工藝條件下的電流密度，將步驟2)電鍍后的材料再次電鍍1小時(shí)~10小時(shí)加厚鍍層，得到電鍍材料。
[0010]本發(fā)明克服了原有非金屬材料在電鍍前為實(shí)現(xiàn)表面金屬化的過(guò)程中的不足，比如在形狀特殊的基體上涂覆導(dǎo)電涂料不均勻?qū)е庐a(chǎn)品的變形及鍍層粗糙等，以及化學(xué)鍍的方法工序繁多，產(chǎn)生大量的廢水等缺點(diǎn)。本發(fā)明采用碳化的方法實(shí)現(xiàn)具有完整碳骨架結(jié)構(gòu)的材料的非金屬材料的電鍍，采用上述方法可節(jié)省大量的貴金屬及人力、物力。另外，材料中的有機(jī)物在碳化過(guò)程中以水、二氧化碳的形式排除，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是一種極其環(huán)保的電鍍工藝。
[0011]本發(fā)明在步驟I)之前還包括清洗步驟:將待電鍍的具有碳骨架結(jié)構(gòu)的非金屬材料用清水進(jìn)行清洗。
[0012]步驟I)中，非金屬材料可以是植物，所述植物為植物的根、莖、葉或果殼等。
[0013]所述非金屬材料也可以是具有碳骨架結(jié)構(gòu)的植物纖維制品。
[0014]所述非金屬材料還可以是具有碳骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料，所述高分子材料為酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯共聚物等。
[0015]步驟I)中，所述保護(hù)氣氛采用惰性或還原性氣氛，所述惰性氣氛可以是高純氮或高純氬中的一種；所述的還原性氣氛可以是O~10%氫氬混合氣或O~10%氫氮混合氣中的一種。
[0016]步驟I)中，所述非金屬材料在焙燒過(guò)程中，在O~400°C時(shí)采用1°C~4°C/min的升溫速率；在400°C~1000°C采用2°C~10°C /min的升溫速率。
[0017]當(dāng)所述非金屬材料為植物的葉時(shí)，在步驟2)碳化時(shí)，可采用耐高溫材料對(duì)所述植物的葉進(jìn)行壓制定型后進(jìn)行碳化。所述耐高溫材料可以采用石英、氧化鋁、剛玉或陶瓷等。
[0018]步驟2)和3)中，所述鍍種可以是銅、鎳、鉻、鋅、鎘、錫、鉛、鐵、銀、金、鉬、錯(cuò)、鈕、銦中的一種或兩種及兩種以上的合金。
[0019]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]I)工藝簡(jiǎn)單，容易控制；本發(fā)明通過(guò)對(duì)非金屬材料的碳化，達(dá)到使其表面具有導(dǎo)電性的目的，與現(xiàn)有的通過(guò)化學(xué)鍍使非金屬材料的表面金屬化的方法相比，節(jié)省了粗化、敏化、活化等多步反應(yīng)。
[0021]2)成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)；與化學(xué)鍍前處理使非金屬材料表面具有導(dǎo)電性相比，節(jié)省了大量的銀或鈀等貴金屬，降低了成本，另外前處理過(guò)程中無(wú)廢水產(chǎn)生，非金屬材料中的有機(jī)物在碳化的過(guò)程中以水及二氧化碳的形式排除，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為實(shí)施例1中除去有機(jī)質(zhì)后的葉脈；
[0023]圖2為經(jīng)碳化處理后的葉脈；
[0024]圖3為電鍍銅后的電鍍?nèi)~脈。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0026]一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，包括如下步驟:
[0027]I)清洗:選擇碳骨架結(jié)構(gòu)的非金屬材料，非金屬材料可以是植物的根、莖、葉或果殼等。也可以是具有碳骨架結(jié)構(gòu)的植物纖維制品。還可以是具有碳骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料，如酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯共聚物等。將非金屬材料用清水進(jìn)行清洗。
[0028]2)碳化:將步驟I)中清洗后的非金屬材料放入真空爐中，通入惰性或還原性氣氛。采用逐步升溫的方式焙燒，在O~400°C時(shí)采用1°C~4°C/min的升溫速率；在400°〇~1000°C采用2°C~10°C /min的升溫速率。并在600°C~1000°C下焙燒2小時(shí)~10小時(shí)，即得到保留有碳骨架的碳化材料。
[0029]當(dāng)碳化植物的葉時(shí)，可采用石英、氧化鋁、剛玉或陶瓷等耐高溫材料對(duì)植物的葉進(jìn)行壓制定型后進(jìn)行碳化。
·[0030]3)預(yù)電鍍:采用所需鍍種鍍液工藝條件下的1/1000~1/10的電流密度下，將碳化材料進(jìn)行電鍍10分鐘~30分鐘。鍍種可以是銅、鎳、鉻、鋅、鎘、錫、鉛、鐵、銀、金、鉬、銠、鈀、銦中的一種或兩種及兩種以上的合金。
[0031]4)再次電鍍:采用所需鍍種鍍液工藝條件下的電流密度，將步驟3)電鍍后的材料再次電鍍I小時(shí)~10小時(shí)加厚鍍層，得到電鍍材料。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]對(duì)桂花樹(shù)的葉脈采用本發(fā)明的電鍍方法電鍍，包括如下步驟:
[0034]I)將如圖1所示的除去有機(jī)質(zhì)后的葉脈置于真空爐中，在其上壓上石英平板用以定形，通入高純氮；采用2°C /min的升溫速率升至300°C，然后以5°C /min升至700°C，保溫5小時(shí)，即得到如圖2所示的碳化的桂花樹(shù)葉；
[0035]2)將碳化的桂花樹(shù)葉在酸性光亮鍍銅液中進(jìn)行小電流電鍍，其工藝條件如下:
[0036]電流密度:0.ΟΙΑ/dm2 ；
[0037]電鍍時(shí)間:30min；
[0038]溫度:室溫；
[0039]攪拌:空氣攪拌；
[0040]3 )將步驟2 )中經(jīng)小電流電鍍后的桂花樹(shù)葉在酸性光亮鍍銅液中繼續(xù)電鍍，加厚鍍層，其工藝條件如下:
[0041]電流密度:2A/dm2;
[0042]電鍍時(shí)間:3h ；
[0043]溫度:室溫；
[0044]攪拌:空氣攪拌；
[0045]最終得到如圖3所示的電鍍桂花樹(shù)葉。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]對(duì)聚丙烯腈基(PAN)預(yù)氧化纖維布采用本發(fā)明的電鍍方法電鍍，包括如下步驟:
[0048]I)將聚丙烯腈基預(yù)氧化纖維布置于真空爐中，通入高純氬；采用8V /min的升溫速率升至800°C，保溫4小時(shí)，即得到碳化纖維布；
[0049]2)步驟I)中得到的碳化纖維布在酸性光亮鍍銅液中進(jìn)行小電流電鍍，其工藝條件如下:
[0050]電流密度:0.2A/dm2 ；
[0051]電鍍時(shí)間:IOmin;
[0052]溫度:室溫；
[0053]攪拌:空氣攪拌；
[0054]③、將步驟2)中經(jīng)小電流電鍍后的碳化纖維布在光亮鍍鎳液中進(jìn)行電鍍。其工藝條件如下:
[0055]電流密度:3A/dm2；
[0056]電鍍時(shí)間:2h ；
[0057]溫度:60°C;
[0058]攪拌:空氣攪拌。
[0059]最終得到電鍍纖維布。
[0060]以上顯示和描述本發(fā)明的基本原理和主要特征本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解本發(fā)明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物定。
【權(quán)利要求】
1.一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)碳化:將具有碳骨架結(jié)構(gòu)的非金屬材料放入真空爐中，在保護(hù)氣氛作用下，在600°C~1000°C下焙燒2小時(shí)~10小時(shí)，即得到保留有碳骨架的碳化材料； 2)預(yù)電鍍:采用所需鍍種鍍液工藝條件下的1/1000~1/10的電流密度下，將碳化材料進(jìn)行電鍍10分鐘~30分鐘； 3)再次電鍍:采用所需鍍種鍍液工藝條件下的電流密度，將步驟2)電鍍后的材料再次電鍍I小時(shí)~10小時(shí)加厚鍍層，得到電鍍材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:在步驟I)之前還包括清洗步驟:將待電鍍的具有碳骨架結(jié)構(gòu)的非金屬材料用清水進(jìn)行清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:步驟I)中，所述非金屬材料是植物，所述非金屬材料采用植物的根、莖、葉或果殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:所述非金屬材料是具有碳骨架結(jié)構(gòu)的植物纖維制品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:所述非金屬材料是具有碳骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料，所述高分子材料為酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:步驟I)中，所述保護(hù)氣氛是惰性氣氛或還原性氣氛，所述惰性氣氛是高純氮或高純氬中的一種；所述的還原性氣氛是O~10%氫氬混合氣或O~10%氫氮混合氣中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:步驟I)中，所述非金屬材料在焙燒過(guò)程中，在0°C~400°C時(shí)采用1°C /min~4°C /min的升溫速率；在400°C~1000°C采用2V /min~10°C /min的升溫速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:當(dāng)所述非金屬材料為植物的葉時(shí)，在步驟2)碳化時(shí)，采用耐高溫材料對(duì)所述植物的葉進(jìn)行壓制定型后進(jìn)行碳化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:步驟2)中，所述鍍種是銅、鎳、鉻、鋅、鎘、錫、鉛、鐵、銀、金、鉬、銠、鈀、銦中的一種或兩種及兩種以上的合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳骨架材料直接電鍍的電鍍方法，其特征在于:步驟3)中，所述鍍種是銅、鎳、鉻、鋅、鎘、錫、鉛、鐵、銀、金、鉬、銠、鈀、銦中的一種或兩種及兩種以上的合金。
【文檔編號(hào)】C25D5/54GK103668372SQ201310538473
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】張全生, 郭東莉, 夏驥, 王傳薈, 楊楷楷 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院