Bezprądowa metalizacja włókien węglowych dla wytwarzania kompozytów MMC

• Autorzy: Bieliński J. , Broda A. , Bielińska A. , Boczkowska A.

Warianty tytułu

EN

Electroless metallization of carbon fibres for preparation of MMC composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono badania nad bezprądową metalizacją włókien węglowych poprzez osadzanie na ich powierzchni warstw Ni-P. Osadzanie warstwy barierowej Ni-P jest jednym ze sposobów zabezpieczenia powierzchni włókna węglowego przed szkodliwym tworzeniem Al4C3 w procesie wytwarzania kompozytów MMC na osnowie ze stopów aluminium. W pierwszym etapie pracy dokonano wyboru roztworów i warunków bezprądowego osadzania Ni-P na standardowym podłożu cera- micznym. Stwierdzono, że zastosowanie roztworów z glicyną lub kwasem cytrynowym pozwala na metalizację podłoży w szerokim zakresie szybkości osadzania i składu warstw (2 12% P). W drugim etapie prac przetestowano różne metody przygotowania powierzchni włókien węglowych (Toray T300C i Tenax 5631 HTA) przed metalizacją Ni-P: wygrzewanie (500+700°C), działanie rozpuszczalników (aceton, toluen) oraz roztworów HNO3, H2O2, NaOH wraz z końcową aktywacją SnCl2/PdCl2. Scharakteryzowano wstępnie przebieg metalizacji aktywowanych włókien węglowych (szybkość osadzania, skład warstw) oraz morfologię ich powierzchni. Uzyskane wyniki stworzyły istotne przesłanki do dalszej optymalizacji warunków technologicznych - przygotowania włókien, sposobu prowadzenia metalizacji Ni-P.

EN

The investigation of the electroless metallization of carbon fiber was presented in this work and namely from different types of Ni-P deposition bath. Deposition of Ni-P barrier layer on carbon fiber surface is one of the means to prevent from harmful Al4C3 formation in MMC composites processing with alumina alloy matrix. In the first step of work the choice of proper bath composition and other parameters of Ni-P deposition for standard ceramic substrates was realized. The proposed glycine- and citric acid-buffered baths allowed for substrate metallization with wide range of deposition rate and coating composition. In the second step of the work the different methods of carbon fiber (Toray T300C i Tenax 5631 HTA) surface pretreatment, before Ni-P metallization, was tested: heat treatment (500+700°C), cleaning in solvents (acetone, toluene) and solutions of HNO3, H2O2, NaOH, with final conventional SnCl2/PdCl2 activation. The metallization process of such prepared and activated carbon fiber was then characterized in electroless process by Ni-P deposition rate, P-content and coating morphology. The obtained results of investigation created prerequisites for further optimization of process parameters in electroless Ni-P metallization technology of carbon fiber (surface preparation of fibers, deposition of Ni-P).

Słowa kluczowe

PL

bezprądowe osadzanie Ni-P; przygotowanie powierzchni; metalizacja włókien węglowych

EN

electroless Ni-P deposition; preparation of surface; metallization of carbon fiber

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 4
• Strony: 332--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., zdj.

Twórcy

autor

Bieliński J.

autor

Broda A.

autor

Bielińska A.

autor

Boczkowska A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Hyla I., Śleziona J., Podstawy procesów fizykochemicznych w wybranych technologiach wytwarzania kompozytów metalicznych, Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice 1993.
• [2] Chung D.D.L., Carbon Fiber Composites, Chapter 7: Metal matrix composites, Butterworth-Heineman, Boston 1994, 125-144.
• [3] Carbon Fibers, ed. J.B. Donnet, T.K. Wang, J.C.M. Peng, S. Rebouillat, Marcel Dekker Inc., N. York 1998.
• [4] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Witemberg-Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty, Wyd. 2, OWPW, Warszawa 2003.
• [5] Morgan P., Carbon fibers and their composites, Chapter 16: Carbon fibers in metal matrices, CRC Press, Boca Raton 2005, 629-656.
• [6] Bala H., Wstęp do chemii materiałów, WNT, Warszawa 2003.
• [7] Patejuk A., Gabrylewski M., Wpływ parametrów technologicznych wytwarzania na jakość materiału kompozytowego na osnowie aluminium zbrojonego włóknami węglowymi, Kompozyty (Composites) 2005, 5, 3, 91.
• [8] Abraham S., Pai B.C., Satyanarayana K.G., Vaidyan V.K., Studies on nickel coated carbon fibres and their composites, J. Mater. Sci. 1990, 25, 2839.
• [9] Shi Z., Wang X., Ding Z., The study of electroless deposition of nickel on graphite fibers, Appl. Surf. Sci. 1999, 140, 106.
• [10] Urena A., Rams J., Escalera M.D., Sanchez M., Characterization of interfacial mechanical properties in carbon fiber/ /aluminium matrix composites by the nanoindentation, Composites Sci. Technol. 2005, 65.
• [11] Rams J., Urena A., Escalera M.D., Sanchez M., Electroless nickel coated short carbon fibres in aluminium matrix composites, Composites 2007, Part A, 38, 566.
• [12] Electroless Plating: Fundamentals and Applications (ed. G.O. Mallory, J.B. Hajdu), AESF Publ., Orłando 1990.
• [13] Riedel W., Electroless Nickel Plating, ASM Int., Materials ParkOH, 1991.
• [14] Sisti M., Ruffmi A., Products Finishing on Line, www.pfonline.com, Gardner Publ. Inc., Nov. 2004, Electroless Nickel: Technology, Properties and Applications.
• [15] Sajfullin R.S., Nieorganiczeskije kompozicionnyje materiały, Chimija, Moskwa 1983.
• [16] Balaraju J.N., Narajanan S., Seshadri S.K., Electroless Ni-P composite coatings, J. Appl. Electrochem. 2003, 33, 807.
• [17] Rodziewicz M., Awietjan S., Boczkowska A., Kurzydłowski K.J., The influence of carbon roving impregnation technology on the structure and properties of carbon-epoxy composites, Kompozyty (Composites) 2005, 5, 1, 25.
• [18] Jahazi M., Jalilian F., The influence of thermochemical treatments on interface quality and properties of copper/carbon-fibre composites, Composites Sci. Technol. 1999, 59, 1969.
• [19] Tzeng S.S., Chang F.Y., Electrical resistivity of electroless nickel coated carbon fibers, Thin Solid Films 2001, 388, 143.
• [20] Park S.J., Jang Y.S., X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy studies of Ni-P deposited onto carbon fiber surfaces: impact properties of carbon-fiber-reinforced matrix, J. Coli. Interface Sci. 2003, 263, 170.
• [21] Huang C.Y., Mo W.M., Roan M.I., The influence of heat treatment on electroless-nickel coated fibre (ENCF) on the mechanical properties and EMI shielding of ENCF, rein-forced ABS polymeric composites, Surf. Coat. Technol. 2004, 184, 123.
• [22] Tzeng S.S., Catalytic graphitization of electroless Ni-P coated PAN-based carbon fibers, Carbon 2006, 44, 1986.
• [23] Hall I.W., Manrique F., Surface treatment of carbon fibers for aluminum alloy matrix composites, Scripta Metallurg. Mater. 1995, 33(12), 2037.
• [24] Bieliński J., Bielińska A., Kułak I., Kuziak J., Michalski I., Konopka K., Bezprądowa metalizacja proszków korundowych dla wytwarzania niskofosforowych kompozytów Al2O3/Ni-P, Kompozyty (Composites) 2005, 5, 2, 52.
• [25] Huang C.Y., Pai J.F., Optimum conditions of electroless nickel plating on carbon fibres for EMI shielding effective-ness of ENCF/ABS composites, Eur Polym. J. 1998, 34(2), 261.
• [26] Bielińska A., Bieliński J., Kontrola analityczna procesu bez-prądowego osadzania Ni-P, Inż. Powierzch. 2001, 6(4), 14.
• [27] Bieliński J. Bielińska A., Gajewska A., Związki buforująco-kompleksujące w roztworach do bezprądowego osadzania Ni-P, Inż. Powierzch. 2002, 7(3), 41