磁场条件下锦纶织物化学镀铜的研究

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化学镀铜技术经过半个多世纪的发展已广泛应用于电子、机械、航天等领域,该技术应用于纺织领域制得的镀铜面料具有优良的导电性,可作为电磁屏蔽材料等。   传统的甲醛化学镀铜工艺中,金属铜在镀液中析出需要克服各种络合剂的络合力和水分子力等一些能垒,从而降低了沉积速率,生产成本较高,此外,传统工艺所得到的铜镀层光泽暗淡,排列疏松,牢度低,耐磨性较差,服用性能欠佳,因此有必要研究、改进化学镀铜工艺。有研究表明,磁场作用可加快反应进程,提高沉铜速率,改善镀层质量,但迄今为止,有关磁场条件下化学镀铜工艺在纺织领域的应用研究还较少见。   本文以锦纶织物为基体,在传统化学镀铜工艺的基础上施加了磁场,较系统地研究了不同磁场条件对化学镀铜工艺及镀层结构与性能的影响,探讨了磁场对化学镀铜工艺影响的机理。在此基础上,论文进一步对工艺进行了优化研究,改善了镀层质量,使其既具有良好的电磁屏蔽性能,又能满足织物服用性能要求。   本文主要研究了以下几个方面的内容:   1.通过分析各种磁场条件下锦纶面料化学镀铜的效果,研究了磁场的强度、均匀度等对镀铜质量的影响,并根据研究结果,设计了几种不同的化学镀铜磁发生装置,并通过实验研究了各自的特点;   2.结合上述研究结论,设计出两块磁铁板组成的两极相对的磁场发生装置,其内部可形成一个闭合匀恒的磁场,以满足高质量锦纶化学镀铜的要求;   3.在上述两块磁铁板磁场条件下,论文通过单因素实验,研究了温度、主盐浓度、还原剂浓度及pH值等因素对化学镀反应的影响规律;   4.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对镀覆织物的结构、性能及镀层晶体存在形态进行了分析。相对于无磁条件下铜镀层,施加磁场后的镀层质量更好,晶粒尺寸更细小,排列更均匀,致密,使镀层的表面光泽度良好,电导率增强,屏蔽效果提高,镀层与织物间的结合力增大,牢度更强;   5.探讨了磁场条件对化学镀铜影响的机理。外加磁场后,由于镀液中的带电离子受到洛仑兹力的作用,将出现界面溶液移向试样催化表面的磁流体动力学(MHD)现象,带电离子的定向移动促进了镀液的对流,产生微搅拌作用,使扩散层厚度减薄,降低了浓差极化,提高了镀液传质能力,铜沉积速率增大;磁化后的镀液,铜离子能以最低的能量沉积在基体上,沉积离子易于找到最佳位置和取向,降低了金属铜还原沉积的表面能,提高了形核率,晶粒细化;   6.对磁场作用下镀覆织物服用性进行了研究,以便能更好地在服装领域中应用这类面料。测试结果显示:磁场条件下的化学镀铜织物的顶破强力增大,耐磨性增强,镀覆织物的横纵向抗弯刚度减小,镀覆织物的透气性略有降低;总体服用性能更佳。
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