一种碳纤维丝与金属丝连接接头及其连接方法与流程

专利检索2022-05-11  4


1.本发明涉及一种碳纤维丝与金属丝连接接头及其连接方法,实现碳纤维丝与金属丝的连接。


背景技术:

2.在以碳纤维发热线为加热源的供暖方式中,均需要将碳纤维发热线与金属导线相连接。由于碳纤维丝为非金属材料,无法像金属材料一样直接焊接等工艺连接。但碳纤维发热线与金属导线之间可靠的连接,可大大提高产品的质量和使用寿命,其连接技术是该行业值得深入探索的课题。
3.目前现有技术中,碳纤维发热线与金属导线的连接一般采用压接、用导电胶粘接、或这两种方式共同使用的连接方式。由于碳纤维丝表面非常光滑,直接将碳纤维发热丝与金属线进行压接方式,其连接强度较低,容易脱落。并且在直接压接过程中,会使碳纤维丝受力不均,容易在压接点处产生应力集中的情况,导致在连接处发生碳纤维断丝的现象。采用粘接连接方式,一般使用的导电胶为导电金属浆,主要由导电金属粒和粘接树脂等成分组成,由于树脂成分存在,其导电胶的导电率较低,接头处的接触电阻较大,并且导电胶在长时间冷热交替使用过程中,会导致接头处脱落的风险,使用寿命很难满足设备的使用需求。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种碳纤维丝与金属丝的连接方法,增加了碳纤维丝的电流传导面积,降低了接触电阻,解决现有碳纤维发热线与金属导线之间导电性能差的问题。
5.本发明是这样实现的:
6.一种碳纤维丝与金属丝的连接方法,通过预处理获得碳纤维丝,在碳纤维丝表面形成金属层,将表面形成金属层的碳纤维丝与金属丝进行焊接,将焊接后的碳纤维发热丝与金属丝进行加固处理,实现碳纤维丝与金属丝的连接固定。
7.进一步的,预处理包括对碳纤维发热丝进行剥皮处理,获得碳纤维丝。
8.进一步的,预处理还包括脱脂处理,对碳纤维发热丝进行高温脱脂,获得碳纤维丝。
9.进一步的,金属层形成方法包括依次对碳纤维丝进行粗化,并在粗化后的碳纤维丝表面进行镀层处理,从而形成致密金属层,粗化包括在粗化液中对碳纤维丝进行浸泡5~10分钟。
10.进一步的,镀层处理包括第一镀层处理和第二镀层处理,第一镀层处理包括对粗化后的碳纤维丝依次进行敏化、活化和还原处理;敏化包括将粗化后的碳纤维丝,浸泡于敏化液中1~3分钟;活化包括将敏化后的碳纤维接头,浸泡在含有催化活性的金属溶液中3~5分钟;还原包括将活化后的碳纤维接头,浸泡在还原溶液中1~2分钟,形成第一金属镀层。
11.进一步的,镀层处理包括第一镀层处理和第二镀层处理,第一镀层镀层处理包括
将粗化后的碳纤维丝进行电镀处理,电镀处理具体为将碳纤维发热线的一端接到电源的负极,将电极浸入到电镀液中,将碳纤维发热线的另一端碳纤维丝部分浸入到电镀液中,进行电镀,形成第一金属镀层。
12.进一步的,第二镀层处理包括对第一金属镀层进行镀锡处理,在第一金属镀层表面形成金属锡膜,即第二金属镀层。
13.进一步的,焊接包括将附着有第一金属镀层和第二金属镀层的碳纤维丝与金属丝通过加热的方式进行焊接,形成焊接头。
14.进一步的,加固处理包括压接和套接。
15.进一步的,压接包括通过卡箍将焊接头进行固定,形成固定头;套接包括在固定头外贴合设置有多层高分子套管。
16.本发明还提供一种碳纤维丝与金属丝连接接头,包括碳纤维丝和金属丝,通过上述的连接方法将二者连接成型。
17.上述方案的有益效果:
18.本发明提供了一种碳纤维丝与金属丝连接接头及其连接方法,此发明将不可焊接的碳纤维丝转换可焊性强的镀金属接头,可将传统的冷热线压接和粘接方式,改为焊接方式,提高了接头的连接可靠性。此方式在每根碳纤维丝的表面形成金属镀层,可使每根碳纤维丝充分的与金属导线相接,提高了接头导电能力。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
20.以下针对本发明实施例的碳纤维与金属丝的连接方法进行具体说明:
21.一种碳纤维丝与金属丝连接的方法,主要包括以下步骤:
22.通过预处理获得碳纤维发热丝;
23.在碳纤维发热丝表面形成金属层;
24.将表面形成金属层的碳纤维发热丝与金属丝进行焊接;
25.将焊接后的碳纤维发热丝与金属丝进行加固处理,实现碳纤维丝与金属丝的连接固定。
26.预处理主要为实现碳纤维丝和金属丝的获得,一般情况下,碳纤维发热丝和金属丝为多层结构,在本实施例中,碳纤维发热丝的结构从外到内依次为pvc防腐层、聚乙烯绝缘层、硅胶绝缘层和碳纤维丝。金属丝的结构从外到内依次为pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和镀锡铜导线。
27.在本实施例中,预处理主要为对碳纤维发热丝和金属丝的外部多层结构进行剥皮处理,即对碳纤维发热丝和金属丝的pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和硅胶绝缘层进行剥皮处理,将碳纤维丝外层的多层结构进行剥离,为后续的连接实现做预处理。
28.具体为:使用剥皮设备分层剥掉pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和硅胶绝缘层,使碳纤维丝露出15~20mm,硅胶绝缘层露出5~6mm,聚乙烯绝缘层露出5~6mm。
29.使用剥皮设备分层剥掉金属丝外层的防腐层和聚乙烯绝缘层,使镀锡铜导线露出15~20mm,聚乙烯绝缘层露出5~6mm。
30.为了保证碳纤维丝的完全露出,针对已剥皮处理下的碳纤维丝再次进行脱脂处理,实现碳纤维丝表面的残留树脂的完全去除。
31.在本实施例中,脱脂工艺为将已剥皮处理后的碳纤维丝放置在高温热风枪下,使用高温方法,去除碳纤维丝接头处表面的树脂。
32.具体为:将高温热风枪出风温度调到500~550℃,将碳纤维丝露出的部分放置在高温风枪下30s左右,待去除露出的碳纤维丝表面树脂后,得到碳纤维丝。
33.在本实施例中,通过剥皮和脱脂处理,实现了对于碳纤维丝表面的层级结构的去处,得到了完整且表面不含有残留杂质的碳纤维丝。降低了因树脂成分存在,导电胶的导电率较低,从而使连接后的碳纤维丝与金属丝接头处的接触电阻较大,而导致接头处脱落的风险。
34.在本实施例中,碳纤维丝表面金属层的形成主要为对碳纤维丝进行粗化处理后,再进行镀层处理,从而形成致密金属层。
35.在本实施例中,粗化处理主要为在粗化液中对碳纤维丝进行浸泡 5~10分钟。粗化处理主要功能为实现在保证碳纤维丝强度的条件下,在碳纤维丝表面形成沟壑,增大金属镀层与碳纤维丝的接触面积,并增强镀层与碳纤维丝的结合力,为后续的金属层的形成以及连接的实现提供结构基础。
36.本实施例中的粗化液成分主要为浓硝酸、浓硫酸按照等比例混合。
37.在本实施例中,镀层处理包括两种方式实现,分别为化学镀和电镀。
38.在本实施例中,化学镀主要是将粗化后的碳纤维丝在粗化结束后,对碳纤维丝依次进行敏化、活化和还原处理;敏化包括将粗化后的碳纤维丝,浸泡于敏化液中1~3分钟;活化包括将敏化后的碳纤维接头,浸泡在含有催化活性的金属溶液中3~5分钟;还原包括将活化后的碳纤维接头,浸泡在还原溶液中1~2分钟,形成第一金属镀层。
39.具体为:敏化处理是将将粗化后的碳纤维接头,浸泡在敏化液中 1~3分钟,使碳纤维丝表面吸附一层易氧化的物质;活化处理为将敏化后的碳纤维接头,浸泡在含有催化活性的金属溶液中3分钟左右,使碳纤维接头表面生成一层具有催化活性的金属层;还原处理为将活化后的碳纤维接头,在还原溶液中进行处理,在碳纤维接头表面形成一层致密的金属层,即第一金属镀层。在本实施例中,第一金属镀层优选铜镀层。
40.在本实施例中,敏化液为二氯化锡溶液和盐酸溶液以1:1质量比混合而成的溶液,其中二氯化锡溶液为1.5%质量分数的溶液,盐酸溶液为5%质量分数的溶液;
41.在本实施例中,活化液为二氯化钯溶液和盐酸溶液以1:1质量比混合而成的溶液,其中二氯化钯溶液为0.5%质量分数的溶液,盐酸溶液为1%质量分数的溶液。
42.在本实施例中,还原溶液主要成分为硫酸铜10~20g/l,酒石酸钾钠20~30g/l,乙二胺四乙酸二钠15~25g/l,甲醛10~15ml/l,亚铁氰化钾10~20mg/l。
43.在本实施例中,电镀主要是将粗化后的碳纤维丝作为电极的阴极进行电镀。在电镀槽内盛放电镀液,将电极接到电源的正极,将碳纤维发热线的一端接到电源的负极,将电极浸入到电镀液中,将另一端碳纤维丝部分浸入到电镀液中,通电进行电镀。
44.具体为,电镀的电流密度保持在0.80~1.00ma/cm2,电压在1.5~ 3.0v,电镀温度
为10~30℃,电镀60~90min。电镀液主要包含: cuso4
·
5h2o、c4h4o6kna
·
4h2o、c6h5na3o7
·
2h2o、kno3、聚乙二醇、nacl和水。
45.其中,cuso4
·
5h2o、c4h4o6kna
·
4h2o、c6h5na3o7
·
2h2o、 kno3、聚乙二醇、nacl和水的用量比为100g:20g:180g:24g: 0.1g:0.27g:1l。
46.其中,cuso4
·
5h2o为电镀液的主盐;c4h4o6kna
·
4h2o作为辅助配位剂,其可大大增加镀层光亮度及电流密度范围,有利于阳极的正常溶解;c6h5na3o7
·
2h2o作为主配位剂,能相应提高溶液中金属铜的含量,从而提高允许的工作电流密度和生产效率,并能活动结晶致密的镀层;kno3作为导电盐,增加镀液的导电性;聚乙二醇作为络合剂,能够在阴极和镀液界面上定向排列和产生吸附作用,从而提高阴极极化作用,是铜镀层的晶粒更为均匀、致密,消除铜镀层产生的针孔、黑心或麻砂现象;nacl作为阳极活化剂,可促进阳极正常溶解,抑制cu 的产生,提高镀层光亮、整平能力、降低镀层内应力。该电镀液的ph接近中性,为中性电镀液,对环境等无污染。
47.在本实施例中,通过化学镀和电镀分别形成第一镀层,即在碳纤维丝表面形成铜镀层。
48.在本实施例中,第二镀层处理包括对第一金属镀层进行镀锡处理,在第一金属镀层表面形成金属锡膜,即第二金属镀层。
49.具体为:将镀覆完的镀铜碳纤维丝用去离子水将铜镀层表面残余化学镀铜溶液冲洗干净,然后放入配置好的化学镀锡溶液中进行化学镀覆锡。化学镀覆锡的温度为60~80℃,镀覆时间为10~18min。
50.在本实施例中,镀锡溶液为氯化亚锡,柠檬酸钠,乙二胺四乙酸二钠,氨基三乙酸和三氯化钛。
51.在本实施例中,为了保证镀层效果,将镀覆完的镀锡碳纤维丝用去离子水将锡镀层表面残余的锡镀液冲洗干净,然后放在干燥箱中烘干并取出;由于镀铜碳纤维丝表面镀锡后抗氧化性提高,在空气中干燥箱干燥即可,干燥温度为200~270℃;
52.在本实施例中,因为锡镀层熔点较低,所以热处理工艺过程为两步热处理;热处理在真空管式炉中进行,真空度为负0.3mpa,保护气体为高纯氩气,氩气流速为每分钟0.8l;将烘干后的镀锡铜碳纤维从常温开始升温,升温速率为10℃/min,升温到270℃之间时,开始第一次热处理,保温时间为5h;第一次热处理结束后,炉冷降温到常温,然后从常温开始升温,升温速率为8℃/min,升温到800℃之间时,开始第二次热处理,保温时间为8h;第二次热处理结束后,空冷降温到常温,获得稳定的碳纤维丝。
53.在本实施例中,焊接工艺主要是将镀层形成后的碳纤维丝和金属导线接头焊接在一起。
54.具体为:将碳纤维丝与金属丝水平放置,使金属丝与镀锡后的碳纤维接头平行重叠放置,使用电烙铁熔化碳纤维丝表面的镀锡层,金属丝与镀锡后的碳纤维丝焊接在一起。
55.在本实施例中,在焊接时可适当加锡。
56.在本实施例中,压接工艺主要是将焊接后的连接点进行固定处理。
57.具体为:使用金属接线卡箍,将金属丝与碳纤维丝接头处中间进行压接,卡箍的两端分别压接在碳纤维丝和金属丝的绝缘层上,以提高接头导电性能,增强接头的抗弯折和抗拉强度。
58.其中,将焊接后的接头放置在卡箍上,卡箍的两端分别置于碳纤维丝和金属丝的交联聚乙烯绝缘层上,中间置于焊接接头上,均匀的压下卡箍的压接点,使接头与绝缘层形成一个完整的整体。在本实施例中,为确保压接的质量和效率,压接过程可采用压力机进行压接。
59.在本实施例中,套接工艺主要是将压接后的接头进行套管保护,用于绝缘防护。
60.具体为:套接采用多层套接,第一层,截取长度适当的双壁热缩管套接在碳纤维丝接头处,两头分别处于碳纤维丝和金属丝的聚乙烯绝缘层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回加热,将第一层双壁热缩管热缩成型。
61.第二层,截取长度略长于第一层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属导线的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回扫描,将第二层双壁热缩管热缩成型。
62.第三层,截取长度远长于第二层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属导线的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回扫描,将第三层双壁热缩管热缩成型。
63.本实施例提供的碳纤维丝与金属丝的连接方法,通过在碳纤维丝表面进行金属附着,实现了将不可焊的碳纤维丝雨金属丝之间的结合。并且通过不同的金属附着工艺,实现了金属附着的稳定性。
64.本实施例还提供一种碳纤维丝与金属丝连接接头,包括上述碳纤维丝和金属丝,二者通过上述的连接方法进行连接成型。
65.实施例1
66.一种实现碳纤维丝与金属丝的连接方法,针对外包覆多层结构的碳纤维发热丝和外包覆多层结构的金属丝,其中碳纤维发热丝从外到内依次设置有pvc防腐层、聚乙烯绝缘层、硅胶绝缘层和碳纤维丝,金属丝从外到内依次设置有pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和镀锡铜导线。
67.具体包括以下步骤:
68.(1)剥皮处理:通过剥皮设备对碳纤维发热丝和金属丝进行剥皮处理,剥除碳纤维发热丝和金属丝的pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和硅胶绝缘层,是碳纤维丝露出15~20mm,硅胶绝缘层露出5~6mm,聚乙烯绝缘层露出5~6mm;使镀锡铜导线露出15~20mm,聚乙烯绝缘层露出5~6mm。
69.(2)脱脂处理:使用高温热风枪,调节出风温度为500~550℃,烘烤碳纤维丝露出部分30s,去处露出的碳纤维丝表面树脂,得到碳纤维丝。
70.(3)粗化处理:将碳纤维丝放于浓硝酸、浓硫酸等比例混合的粗化液中浸泡5分钟,得到粗化后的碳纤维丝。
71.(4)敏化处理:将粗化后的碳纤维丝放置于二氯化锡与盐酸按照质量比等质量比1:1混合而成的溶液中浸泡1分钟,得到敏化处理后的碳纤维丝。
72.(5)活化处理:将敏化处理后的碳纤维丝放置于二氯化钯溶液和盐酸溶液质量比1:1混合而成的溶液中浸泡3分钟,得到活化后的碳纤维丝;其中二氯化钯溶液为0.5%质量分数的溶液,盐酸溶液为 1%质量分数的溶液。
73.(6)还原处理:将活化后的碳纤维丝放置于以10g/l硫酸铜, 20g/l酒石酸钾钠,
15g/l乙二胺四乙酸二钠,10ml/l甲醛,10mg/l 亚铁氰化钾混合而成的溶液中浸泡20min,在碳纤维丝表面形成一层铜镀层,得到镀铜碳纤维丝。
74.(7)清洗:用去离子水将镀铜碳纤维丝的镀铜层表面进行冲洗。
75.(8)镀锡处理:将清洗后的镀铜碳纤维丝放置于以氯化亚锡,柠檬酸钠,乙二胺四乙酸二钠,氨基三乙酸和三氯化钛混合的镀锡液中进行镀锡,镀锡温度为60℃,镀覆时间为10min,得到镀锡铜碳纤维丝。
76.(9)二次清洗:将镀锡铜碳纤维丝用去离子水进行冲洗并进行烘干,烘干温度为200℃。
77.(10)第一次热处理:将烘干后的镀锡铜碳纤维丝放置于真空管式炉中进行保温处理,真空管式炉的真空度为负0.3mpa,保护气体为高纯氩气,氩气流速为每分钟0.8l。从常温进行升温,升温速率为10℃/min,升温到270℃时,进行热处理,保温时间为5h。
78.(11)第二次热处理:降低炉温至常温后升温,升温速率为8℃/min,升温到800℃之间时,进行热处理,保温时间为8h。
79.(12)焊接处理:将镀锡铜碳纤维与金属丝进行平行重叠放置,使用电烙铁熔化碳纤维丝表面的镀锡层,金属丝与镀锡后的碳纤维丝焊接在一起。
80.(13)压接处理:将焊接后的接头放置于卡箍上,卡箍的两端分别置于碳纤维丝和金属丝的交联聚乙烯绝缘层上,中间置于焊接接头上,均匀的压下卡箍的压接点,使焊接后的接头与绝缘层形成整体结构。
81.(14)套接处理:截取长度适当的双壁热缩管套接在碳纤维丝接头处,两头分别处于碳纤维丝和金属丝的聚乙烯绝缘层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回加热,将第一层双壁热缩管热缩成型;截取长度略长于第一层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属丝的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回扫描,将第二层双壁热缩管热缩成型;截取长度远长于第二层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属导线的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回扫描,将第三层双壁热缩管热缩成型。
82.实施例2
83.具体包括以下步骤:
84.(1)剥皮处理:通过剥皮设备对碳纤维发热丝和金属丝进行剥皮处理,剥除碳纤维发热丝和金属丝的pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和硅胶绝缘层,是碳纤维丝露出15~20mm,硅胶绝缘层露出5~6mm,聚乙烯绝缘层露出5~6mm;使镀锡铜导线露出15~20mm,聚乙烯绝缘层露出5~6mm。
85.(2)脱脂处理:使用高温热风枪,调节出风温度为500~550℃,烘烤碳纤维丝露出部分30s,去处露出的碳纤维丝表面树脂,得到碳纤维丝。
86.(3)粗化处理:将碳纤维丝放于浓硝酸、浓硫酸等比例混合的粗化液中浸泡5分钟,得到粗化后的碳纤维丝。
87.(4)配置电镀液:以用量比为100g:20g:180g:24g:0.1g: 0.27g:1l配置主要含量为cuso4
·
5h2o、c4h4o6kna
·
4h2o、 c6h5na3o7
·
2h2o、kno3、聚乙二醇、nacl和水的电镀液。
88.(5)电镀处理:在电镀槽内盛放电镀液,将电极接到电源的正极,将碳纤维发热线
的一端接到电源的负极,将电极浸入到电镀液中,将另一端碳纤维丝部分浸入到电镀液中,通电进行电镀。电流密度保持在0.80ma/cm2,电压为1.5v,电镀温度为10℃,电镀60min,得到镀铜碳纤维丝。
89.(6)清洗:用去离子水将镀铜碳纤维丝的镀铜层表面进行冲洗。
90.(7)镀锡处理:将清洗后的镀铜碳纤维丝放置于以氯化亚锡,柠檬酸钠,乙二胺四乙酸二钠,氨基三乙酸和三氯化钛混合的镀锡液中进行镀锡,镀锡温度为60℃,镀覆时间为10min,得到镀锡铜碳纤维丝。
91.(8)二次清洗:将镀锡铜碳纤维丝用去离子水进行冲洗并进行烘干,烘干温度为200℃。
92.(9)第一次热处理:将烘干后的镀锡铜碳纤维丝放置于真空管式炉中进行保温处理,真空管式炉的真空度为负0.3mpa,保护气体为高纯氩气,氩气流速为每分钟0.8l。从常温进行升温,升温速率为10℃/min,升温到270℃时,进行热处理,保温时间为5h。
93.(10)第二次热处理:降低炉温至常温后升温,升温速率为8℃ /min,升温到800℃之间时,进行热处理,保温时间为8h。
94.(11)焊接处理:将镀锡铜碳纤维与金属丝进行平行重叠放置,使用电烙铁熔化碳纤维丝表面的镀锡层,金属丝与镀锡后的碳纤维丝焊接在一起。
95.(12)压接处理:将焊接后的接头放置于卡箍上,卡箍的两端分别置于碳纤维丝和金属丝的交联聚乙烯绝缘层上,中间置于焊接接头上,均匀的压下卡箍的压接点,使焊接后的接头与绝缘层形成整体结构。
96.(13)套接处理:截取长度适当的双壁热缩管套接在碳纤维丝接头处,两头分别处于碳纤维丝和金属丝的聚乙烯绝缘层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回加热,将第一层双壁热缩管热缩成型;截取长度略长于第一层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属丝的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回扫描,将第二层双壁热缩管热缩成型;截取长度远长于第二层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属导线的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回扫描,将第三层双壁热缩管热缩成型。
97.实施例3
98.一种实现碳纤维丝与金属丝的连接方法,具体包括以下步骤:
99.(1)剥皮处理:通过剥皮设备对碳纤维发热丝和金属丝进行剥皮处理,剥除碳纤维发热丝和金属丝的pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和硅胶绝缘层,是碳纤维丝露出17mm,硅胶绝缘层露出6mm,聚乙烯绝缘层露出6mm;使镀锡铜导线露出17mm,聚乙烯绝缘层露出 6mm。
100.(2)脱脂处理:使用高温热风枪,调节出风温度为570℃,烘烤碳纤维丝露出部分28s,去处露出的碳纤维丝表面树脂,得到碳纤维丝。
101.(3)粗化处理:将碳纤维丝放于浓硝酸、浓硫酸等比例混合的粗化液中浸泡7min,得到粗化后的碳纤维丝。
102.(4)敏化处理:将粗化后的碳纤维丝放置于二氯化锡与盐酸按照质量比等质量比1:1混合而成的溶液中浸泡2分钟,得到敏化处理后的碳纤维丝。
103.(5)活化处理:将敏化处理后的碳纤维丝放置于二氯化钯溶液和盐酸溶液质量比1:1混合而成的溶液中浸泡4分钟,得到活化后的碳纤维丝;其中二氯化钯溶液为0.5%质量
分数的溶液,盐酸溶液为 1%质量分数的溶液。
104.(6)还原处理:将活化后的碳纤维丝放置于以15g/l硫酸铜, 24g/l酒石酸钾钠,20g/l乙二胺四乙酸二钠,13ml/l甲醛,15mg/l 亚铁氰化钾混合而成的溶液中浸泡20min,在碳纤维丝表面形成一层铜镀层,得到镀铜碳纤维丝。
105.(7)清洗:用去离子水将镀铜碳纤维丝的镀铜层表面进行冲洗。
106.(8)镀锡处理:将清洗后的镀铜碳纤维丝放置于以氯化亚锡,柠檬酸钠,乙二胺四乙酸二钠,氨基三乙酸和三氯化钛混合的镀锡液中进行镀锡,镀锡温度为70℃,镀覆时间为15min,得到镀锡铜碳纤维丝。
107.(9)二次清洗:将镀锡铜碳纤维丝用去离子水进行冲洗并进行烘干,烘干温度为240℃。
108.(10)第一次热处理:将烘干后的镀锡铜碳纤维丝放置于真空管式炉中进行保温处理,真空管式炉的真空度为负0.3mpa,保护气体为高纯氩气,氩气流速为每分钟0.8l。从常温进行升温,升温速率为10℃/min,升温到270℃时,进行热处理,保温时间为5h。
109.(11)第二次热处理:降低炉温至常温后升温,升温速率为8℃ /min,升温到800℃之间时,进行热处理,保温时间为8h。
110.(12)焊接处理:将镀锡铜碳纤维与金属丝进行平行重叠放置,使用电烙铁熔化碳纤维丝表面的镀锡层,金属丝与镀锡后的碳纤维丝焊接在一起。
111.(13)压接处理:将焊接后的接头放置于卡箍上,卡箍的两端分别置于碳纤维丝和金属丝的交联聚乙烯绝缘层上,中间置于焊接接头上,均匀的压下卡箍的压接点,使焊接后的接头与绝缘层形成整体结构。
112.(14)套接处理:截取长度适当的双壁热缩管套接在碳纤维丝接头处,两头分别处于碳纤维丝和金属丝的聚乙烯绝缘层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回加热,将第一层双壁热缩管热缩成型;截取长度略长于第一层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属丝的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回扫描,将第二层双壁热缩管热缩成型;截取长度远长于第二层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属导线的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回扫描,将第三层双壁热缩管热缩成型。
113.实施例4
114.(1)剥皮处理:通过剥皮设备对碳纤维发热丝和金属丝进行剥皮处理,剥除碳纤维发热丝和金属丝的pvc防腐层、聚乙烯绝缘层和硅胶绝缘层,是碳纤维丝露出20mm,硅胶绝缘层露出6mm,聚乙烯绝缘层露出6mm;使镀锡铜导线露出20mm,聚乙烯绝缘层露出 6mm。
115.(2)脱脂处理:使用高温热风枪,调节出风温度为550℃,烘烤碳纤维丝露出部分25s,去处露出的碳纤维丝表面树脂,得到碳纤维丝。
116.(3)粗化处理:将碳纤维丝放于浓硝酸、浓硫酸等比例混合的粗化液中浸泡7分钟,得到粗化后的碳纤维丝。
117.(4)配置电镀液:以用量比为100g:20g:180g:24g:0.1g:0.27g:1l配置主要含量为cuso4
·
5h2o、c4h4o6kna
·
4h2o、 c6h5na3o7
·
2h2o、kno3、聚乙二醇、nacl和水的电镀液。
118.(5)电镀处理:在电镀槽内盛放电镀液,将电极接到电源的正极,将碳纤维发热线的一端接到电源的负极,将电极浸入到电镀液中,将另一端碳纤维丝部分浸入到电镀液中,
通电进行电镀。电流密度保持在0.80ma/cm2,电压为1.5v,电镀温度为10℃,电镀60min,得到镀铜碳纤维丝。
119.(6)清洗:用去离子水将镀铜碳纤维丝的镀铜层表面进行冲洗。
120.(7)镀锡处理:将清洗后的镀铜碳纤维丝放置于以氯化亚锡,柠檬酸钠,乙二胺四乙酸二钠,氨基三乙酸和三氯化钛混合的镀锡液中进行镀锡,镀锡温度为60℃,镀覆时间为10min,得到镀锡铜碳纤维丝。
121.(8)二次清洗:将镀锡铜碳纤维丝用去离子水进行冲洗并进行烘干,烘干温度为200℃。
122.(9)第一次热处理:将烘干后的镀锡铜碳纤维丝放置于真空管式炉中进行保温处理,真空管式炉的真空度为负0.3mpa,保护气体为高纯氩气,氩气流速为每分钟0.8l。从常温进行升温,升温速率为10℃/min,升温到270℃时,进行热处理,保温时间为5h。
123.(10)第二次热处理:降低炉温至常温后升温,升温速率为8℃ /min,升温到800℃之间时,进行热处理,保温时间为8h。
124.(11)焊接处理:将镀锡铜碳纤维与金属丝进行平行重叠放置,使用电烙铁熔化碳纤维丝表面的镀锡层,金属丝与镀锡后的碳纤维丝焊接在一起。
125.(12)压接处理:将焊接后的接头放置于卡箍上,卡箍的两端分别置于碳纤维丝和金属丝的交联聚乙烯绝缘层上,中间置于焊接接头上,均匀的压下卡箍的压接点,使焊接后的接头与绝缘层形成整体结构。
126.(13)套接处理:截取长度适当的双壁热缩管套接在碳纤维丝接头处,两头分别处于碳纤维丝和金属丝的聚乙烯绝缘层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回加热,将第一层双壁热缩管热缩成型;截取长度略长于第一层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属丝的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,向两头来回扫描,将第二层双壁热缩管热缩成型;截取长度远长于第二层的双壁热缩管套接在碳纤维冷热线接头处,两头分别处于碳纤维发热线和金属导线的pvc防腐层上,使用热风枪从中间开始,自两头来回扫描,将第三层双壁热缩管热缩成型。
127.本发明以上实施例提供的碳纤维丝与金属丝连接方法,在碳纤维丝表面镀覆铜锡双镀层,通过热处理工艺形成复合镀层可以改善碳纤维与基体润湿性,提高短碳纤维在金属液中的浸润性,阻止短碳纤维与基体界面反应,保证了短碳纤维的完整性,同时短碳纤维表面形成复合镀层有利于其分散在基体中,承受更多的载荷,充分发挥了短碳纤维增强作用。
128.并借助热处理工艺制备复合镀层使铜镀层外层形成抗氧化复合涂层,提高铜镀层抗氧化能力,增强了镀层的稳定性,从而直接增强了后续焊接工艺中焊接质量的稳定性,从而增加了最终连接成型的导电能力。
129.需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
130.上面对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方
式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
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