一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维

摘要

一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维，所述方法包括碳纤维预处理和碳纤维镀膜，所述碳纤维预处理包括依次对碳纤维进行脱胶、粗化、中和、干燥处理，所述碳纤维预处理还包括对干燥处理后的碳纤维进行热处理；热处理在充满惰性气体的密闭环境中进行，热处理的温度为700℃‑800℃，热处理时间为1.5h‑5h；所述碳纤维镀膜包括在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层得到镀钛碳纤维和在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金与Fe3O4纳米颗粒复合镀层；其中在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金与Fe3O4纳米颗粒复合镀层采用双频超声模式。本发明镀膜方法制备的镀膜碳纤维与金属材料基体有良好地润湿性，而且具有中高频段和低频段的电磁屏蔽性能，可制备性能优良的磁屏蔽复合材料。

权利要求

1.一种碳纤维的表面镀膜方法，所述方法包括碳纤维预处理和碳纤维镀膜，所述碳纤维预处理包括依次对碳纤维进行脱胶、粗化、中和、干燥处理，其特征在于：所述碳纤维预处理还包括对干燥处理后的碳纤维进行热处理；热处理在充满惰性气体的密闭环境中进行，热处理的温度为700℃‑800℃，热处理时间为1.5h‑5h，热处理后在惰性气体保护下冷却至室温；

所述碳纤维镀膜包括在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层得到镀钛碳纤维和在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金与Fe3O4纳米颗粒复合镀层；

所述在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的具体操作是：

S21、按照以下成分配置电镀液：

NiSO4·6H2O 50‑60g/L、TiO(SO4) 3.5‑10.5g/L、H3BO3 30‑40g/L，C12H25OSO3 1.8‑2.5g/L、Na3C6H5O7 50‑60g/L、C4H5NO2 8‑10g/L、Fe3O4纳米颗粒20‑50g/L；

S22、将步骤s21配置的电镀液置于浴槽式超声波和探头式超声波联合作用下的双频超声场电解槽中，在电解槽中放入机械搅拌装置，打开浴槽式超声波发生器、探头式超声波发生器和机械搅拌装置的电源，对电镀液进行镀前均匀化处理；

S23、镍板作为阳极与交流电源的正极相连，碳纤维作为阴极与交流电源的负极相连，在保持浴槽式超声波发生器、探头式超声波发生器和机械搅拌装置工作的同时，将阴极和阳极浸入经过镀前均匀化处理的电镀液中，采用双频超声加机械搅拌的方式对阴极实施电镀，即得到表面为镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的碳纤维；

2

电镀参数如下：pH＝3‑5、电镀温度30‑40℃、阴极电流密度2‑4A/dm、电镀时间10‑20min浴槽式超声波发生器的功率范围为100‑400W，频率范围为50‑120kHz；

探头式超声波发生器的功率范围为300‑800W，频率范围为20‑60kHz；

机械搅拌装置的搅拌速度为300‑1500rpm。

2.根据权利要求1所述的碳纤维的表面镀膜方法，其特征在于：碳纤维预处理中去胶的具体操作是：先将碳纤维在400℃空气气氛下氧化30min，再将表面氧化后的碳纤维置于丙酮中室温浸泡3h。

3.根据权利要求1所述的碳纤维的表面镀膜方法，其特征在于：碳纤维预处理中粗化的具体操作是：将碳纤维置于浓硝酸中，加热至90℃进行粗化，粗化时间分别为20min。

4.根据权利要求1所述的碳纤维的表面镀膜方法，其特征在于：碳纤维预处理中中和的具体操作是：采用氢氧化钠溶液对碳纤维表面对粗化后的碳纤维进行碱洗，再用蒸馏水清洗、过滤。

5.根据权利要求1‑4任一所述的碳纤维的表面镀膜方法，其特征在于：所述在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层的具体操作是：S11、将盐酸与丙酮混合，得到混合溶液；其中盐酸∶丙酮的配比为1mL∶(5‑10)mL；

S12、将钛粉混入乙醇中研磨均匀，然后加入步骤s11制备的混合溶液中充分超声分散，得到钛粉悬浊液，其中钛粉的粒度为300‑400目；钛粉：乙醇：混合溶液的配比为1g：(3‑6)mL：(10‑20)ml；

S13、将预处理后的碳纤维加入步骤S12制备的钛粉悬浊液中，超声分散20‑30min后过滤并真空干燥，得到钛粉与碳纤维的混合物；其中碳纤 维与钛粉的质量比为1∶3‑4；

S14、将钛粉与碳纤维的混合物放入管式炉中，在惰性气体气氛下进行热处理，热处理温度为700℃‑800℃，热处理时间为0.5h‑2.5h，热处理后在惰性气体保护下冷却至室温，即得镀钛碳纤维。

6.根据权利要求1所述的碳纤维的表面镀膜方法，其特征在于：所述在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层所用的Fe3O4纳米颗粒粒径为

20nm‑50nm。

7.根据权利要求1所述的碳纤维的表面镀膜方法，其特征在于：所述在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的步骤S22中，镀前均匀化处理的参数如下：

浴槽式超声波发生器的功率范围为100‑400W，频率范围为50‑120kHz；

探头式超声波发生器的功率范围为300‑800W，频率范围为20‑60kHz；

机械搅拌装置的搅拌速度为300‑1500rpm；

镀前均匀化处理时间2‑3h。

8.一种镀膜碳纤维，其特征在于：所述镀膜碳纤维由权利要求1‑7任一镀膜方法制备而成。

说明书

一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维，属于复合材料技术领域。

背景技术

[0002] 碳纤维具有高的比强度、高比模量、耐高温、耐烧蚀、耐磨损、等一系列优异性能，是民航客机、直升飞机轻量化、高性能化的主要增强纤维，也开始应用于磁悬浮列车。

[0003] 碳纤维可作为车体上金属材料的增强纤维，但由于碳纤维的非金属性，使其与金属材料的结合成为该类复合材料发展的瓶颈。因其机械物理结合界面强度较低，承受载荷
时往往造成碳纤维的拔出、剥离或脱落，限制了复合材料的性能，为此要制备具有优良物理
性能、力学性能的复合材料关键在于改善金属基体与碳纤维之间的润湿性。

[0004] 而且，磁悬浮列车的动力是电能转换为磁能，在巨大的电磁能量转换过程中，电磁能量发射的辐射会严重影响列车本身的各种控制系统。所以，磁悬浮列车要解决的一个重
要问题就是电磁屏蔽问题。现有磁悬浮列车的车体结构主要以铝合金为主，具有一定的电
磁屏蔽作用，但对于电磁屏蔽要求高的关键位置，普通合金是无法满足电磁屏蔽要求的。而
在制备碳纤维增强的复合材料时，也要考虑电磁屏蔽的问题。

[0005] 为了促进碳纤维在磁悬浮列车上的应用，现有技术通过各种方法对碳纤维进行表面处理，其中表面金属化是最常用的处理方式。现有技术通常在碳纤维表面涂覆镍或铜等
金属，但都无法同时满足作为增强纤维和电磁屏蔽的技术要求。因此，亟需一种既可以使得
碳纤维与基体更好的结合，又能增强基体的电磁屏蔽作用的碳纤维表面处理方法。

发明内容

[0006] 本发明的发明目的是提供一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维，该镀膜方法制备的镀膜碳纤维与金属材料基体有良好地润湿性，而且可增强基体电磁屏蔽
性能。

[0007] 本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种碳纤维的表面镀膜方法，所述方法包括碳纤维预处理和碳纤维镀膜，所述碳纤维预处理包括依次对碳纤维进行脱胶、粗
化、中和、干燥处理；

[0008] 所述碳纤维预处理还包括对干燥处理后的碳纤维进行热处理；热处理在充满惰性气体的密闭环境中进行，热处理温度为700℃‑800℃，热处理时间为1.5h‑5h，热处理后在惰
性气体保护下冷却至室温；

[0009] 所述碳纤维镀膜包括在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层得到镀钛碳纤维和在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金与Fe3O4纳米颗粒复合镀层；

[0010] 所述在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的具体操作是：

[0011] S21、按照以下成分配置电镀液：

[0012] 六水硫酸镍NiSO4·6H2O 50‑60g/L、硫酸氧钛TiO(SO4)3.5‑10.5g/L、硼酸H3BO3 30‑40g/L，十二烷基苯磺酸钠C12H25OSO3 1.8‑2.5g/L、柠檬酸三钠Na3C6H5O7 50‑60g/L、丁二
酸亚胺C4H5NO2 8‑10g/L、Fe3O4纳米颗粒20‑50g/L；

[0013] S22、将步骤s21配置的电镀液置于浴槽式超声波和探头式超声波联合作用下的双频超声场电解槽中，在电解槽中放入机械搅拌装置，打开浴槽式超声波发生器、探头式超声
波发生器和机械搅拌装置的电源，对电镀液进行镀前均匀化处理；

[0014] S23、镍板作为阳极与交流电源的正极相连，碳纤维作为阴极与交流电源的负极相连，在保持浴槽式超声波发生器、探头式超声波发生器和机械搅拌装置工作的同时，将阴极
和阳极浸入经过镀前均匀化处理的电镀液中，采用双频超声加机械搅拌的方式对阴极实施
电镀，即得到表面为镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的碳纤维；

[0015] 电镀参数如下：pH＝3‑5、电镀温度30‑40℃、阴极电流密度2‑4A/dm2、电镀时间10‑20min

[0016] 浴槽式超声波发生器的功率范围为100‑400W，频率范围为50‑120kHz；

[0017] 探头式超声波发生器的功率范围为300‑800W，频率范围为20‑60kHz；

[0018] 机械搅拌装置的搅拌速度为300‑1500rpm。

[0019] 与现有技术相比，上述技术方案的有益效果是：

[0020] 一、首先通过去胶、粗化、中和处理可以增加碳纤维表面的粗糙度，使碳纤维与镀层之间产生强的机械咬合力，有利于后续镀膜过程中金属离子快速高效地沉积在碳纤维表
面上。

[0021] 二、将干燥处理后的碳纤维置于充满惰性气体的密闭环境中，于700℃‑800℃热处理1.5h‑5h可去除碳纤维表面杂质，提高碳纤维的碳化程度，既提高了碳纤维表面的镀膜质
量，又可以提高碳纤维表面电荷的活跃度，提高镀膜后碳纤维的电磁屏蔽效果。

[0022] 三、申请人经过研究，决定采用Ti作为中间镀层，Ti原子核外电子结构排列：2 2 6 2 6 2 2 2 2
1s2s 2p3s 3p3d 4s四层电子，最外层是3d 4s ，因此化合价为+2、+3和+4。碳纤维中的碳
2 2 2 2 2 2 3
原子核外有六个电子：1s2s2p ，外层电子的2s2p ，可分别进行sp、sp和sp杂化，形成2、3
或4个共价键。通过钛原子先于碳键合形成过渡层，便于进一步以金属键将目标金属与钛结
合。经过经验及试验验证，Ti涂层大大提高了金属与非金属之间的结合效果。除了钛，铬也
有一定的促进金属与非金属结合的作用，但镀铬污染大，而镀钛工艺简单，环境友好，成本
低廉，方便推广应用。

[0023] 四、在镀钛碳纤维表面镀镍钛合金，相同金属相容性最好，镍钛合金中由于金属钛的存在，与碳纤维表面的钛结合良好，镀层更稳定；而且试验证明，所得镍钛合金层硬度、耐
磨度、抗蚀性均优于纯镍层，含有10‑30％钛的镍钛合金镀层，比相同厚度的100％镍镀层抗
蚀性提高40‑60％，且其韧性增长一倍以上。

[0024] 五、申请人经过大量试验，得到上述技术方案中制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的电镀液，无毒无污染，镀液稳定、不浑浊、抗杂质能力强；其中六水硫酸镍和硫酸氧
钛作为主盐，提供镍离子和钛离子，硼酸为缓冲剂，可稳定pH；采用十二烷基苯磺酸钠作为
阴离子表面活化剂，当这种活化剂溶于溶液中时，纳米颗粒表面可吸附作为分散剂的高分
子聚电解质及表面活性剂，从而表面能降低，减少团聚，维持比较良好的分散状态，有利于
纳米颗粒顺利进入镀层；采用柠檬酸三钠作为主配位剂，丁二酸亚胺作为辅助配位剂，最终
可在镀钛碳纤维表面形成了致密均匀且连续的镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层。

[0025] 六、影响电镀的主要因素有电镀液的酸碱度、电流密度、电镀时间以及镀液温度，通过大量实验对比分析得出上述最优的电镀工艺，在上述电镀工艺下得到的镍钛合金和
Fe3O4纳米颗粒复合镀层连续致密，镀层完整，结合稳定。

[0026] 七、Fe3O4具有良好的磁特性、导电性能和优异的吸波性能，在电磁屏蔽及吸波材料领域已有广泛的应用。上述技术方案在镀钛镍合金电镀液中添加Fe3O4纳米颗粒，在碳纤维
表面同时获得金属和纳米颗粒复合镀层，不仅使得碳纤维作为增强纤维更容易与金属基体
稳定复合，又使得碳纤维同时具有中高频段和低频段的电磁屏蔽性能，可制备性能优良的
磁屏蔽复合材料。

[0027] 八、单纯搅拌的方法虽然在一定程度上减少了纳米颗粒的团聚，但是对抑制纳米颗粒团聚和对纳米颗粒团聚体的分散效果并不十分理想，很难分散镀液中已经形成的纳米
颗粒团聚体。上述技术方案在制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层之前，采用双频超声+
机械搅拌的方法，双频超声可产生均匀声场，利用双频超声的机械效应、热效应、声流效应
和空化效应以及机械搅拌装置对电镀液的搅拌等多种因素共同作用来分散电镀液中Fe3O4
纳米颗粒，降低纳米颗粒团聚的几率，分散作用好。在电镀过程中，同样采用双频超声+机械
搅拌的方法，保证电镀过程中Fe3O4纳米颗粒在电镀液中的均匀分布，使纳米颗粒与基质金
属共沉积，得到的纳米复合镀层的基质金属晶粒细小均匀、结构致密。

[0028] 进一步，本发明所述碳纤维预处理中去胶的具体操作是：先将碳纤维在400℃空气气氛下氧化30min，再将表面氧化后的碳纤维置于丙酮中室温浸泡3h。

[0029] 进一步，本发明所述碳纤维预处理中粗化的具体操作是：将碳纤维置于浓硝酸中，加热至90℃进行粗化，粗化时间分别为20min。

[0030] 进一步，本发明所述碳纤维预处理中中和的具体操作是：采用氢氧化钠溶液对碳纤维表面对粗化后的碳纤维进行碱洗，再用蒸馏水清洗、过滤。

[0031] 进一步，本发明所述在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层的具体操作是：

[0032] S11、将盐酸(浓度为35％的浓盐酸)与丙酮(CH3COCH3)混合，得到混合溶液；其中盐酸∶丙酮的配比为1mL∶(5‑10)mL；

[0033] S12、将钛粉混入乙醇中研磨均匀，然后加入步骤s11制备的混合溶液中充分超声分散，得到钛粉悬浊液，其中钛粉的粒度为300‑400目；钛粉：乙醇：混合溶液的配比为1g：
(3‑6)mL：(10‑20)ml；

[0034] S13、将预处理后的碳纤维加入步骤S12制备的钛粉悬浊液中，超声分散20‑30min后过滤并真空干燥，得到钛粉与碳纤维的混合物；其中碳纤维与钛粉的质量比为1∶3‑4；

[0035] S14、将钛粉与碳纤维的混合物放入管式炉中，在惰性气体气氛下进行热处理，热处理温度为700℃‑800℃，热处理时间为0.5h‑2.5h，热处理后在惰性气体保护下冷却至室
温，即得镀钛碳纤维。

[0036] 上述制备工艺简单，成本低，可在碳纤维表面制备一层均匀分布的、由纳米钛颗粒组成钛膜，有利于后续碳纤维与金属涂层的结合。

[0037] 进一步，本发明所述在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层所用的Fe3O4纳米颗粒粒径为20nm‑50nm。

[0038] 实验验证，上述粒径的纳米颗粒可以更好地均匀地与镍钛金属镀层共沉积余镀钛碳纤维表面。

[0039] 进一步，本发明所述在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的步骤S22中，镀前均匀化处理的参数如下：

[0040] 浴槽式超声波发生器的功率范围为100‑400W，频率范围为50‑120kHz；

[0041] 探头式超声波发生器的功率范围为300‑800W，频率范围为20‑60kHz；

[0042] 机械搅拌装置的搅拌速度为300‑1500rpm；

[0043] 镀前均匀化处理时间2‑3h。

[0044] 上述均匀化处理的双频超声波在空化过程中产生的空化核破裂时会朝着纳米团聚体表面产生高速喷射作用，由于空化泡破裂所产生的冲击波也会冲击、剥离、侵蚀团聚体
表面进而使其逐渐破碎并均匀分散到镀液中，从而实现对纳米团聚体的分散。

[0045] 本发明实现其发明目的还提供了一种镀膜碳纤维，所述镀膜碳纤维由上述镀膜方法制备而得。

具体实施方式

[0046] 实施例一

[0047] 一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维，所述方法包括碳纤维预处理和碳纤维镀膜，所述碳纤维预处理包括依次对碳纤维进行脱胶、粗化、中和、干燥处理；

[0048] 所述去胶的具体操作是：先将碳纤维在400℃空气气氛下氧化30min，再将表面氧化后的碳纤维置于丙酮中室温浸泡3h。

[0049] 所述粗化的具体操作是：将碳纤维置于浓硝酸中，加热至90℃进行粗化，粗化时间分别为20min。

[0050] 所述中和的具体操作是：采用氢氧化钠溶液对碳纤维表面对粗化后的碳纤维进行碱洗，再用蒸馏水清洗、过滤。

[0051] 所述碳纤维预处理还包括对干燥处理后的碳纤维进行热处理；热处理在充满惰性气体的密闭环境中进行，热处理的温度为750℃，热处理时间为3h，热处理后在惰性气体保
护下冷却至室温；

[0052] 所述碳纤维镀膜包括在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层得到镀钛碳纤维和在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层；

[0053] 在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层的具体操作是：

[0054] S11、将盐酸与丙酮混合，得到混合溶液；其中盐酸∶丙酮的配比为1mL∶8mL；

[0055] S12、将钛粉混入乙醇中研磨均匀，然后加入步骤s11制备的混合溶液中充分超声分散，得到钛粉悬浊液，其中钛粉的粒度为300‑400目；钛粉：乙醇：混合溶液的配比为1g：
5mL：15ml；

[0056] S13、将预处理后的碳纤维加入步骤S12制备的钛粉悬浊液中，超声分散25min后过滤并真空干燥，得到钛粉与碳纤维的混合物；其中碳纤维与钛粉的质量比为1∶3；

[0057] S14、将钛粉与碳纤维的混合物放入管式炉中，在惰性气体气氛下进行热处理，热处理温度为750℃，热处理时间为2h，热处理后在惰性气体保护下冷却至室温，即得镀钛碳
纤维。

[0058] 在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的具体操作是：

[0059] S21、按照以下成分配置电镀液：

[0060] NiSO4·6H2O 55g/L、TiO(SO4)7g/L、H3BO3 35g/L，C12H25OSO3 2g/L、Na3C6H5O7 55g/L、C4H5NO29g/L、Fe3O4纳米颗粒30g/L；其中，Fe3O4纳米颗粒的粒径为20nm‑50nm；

[0061] S22、将步骤s21配置的电镀液置于浴槽式超声波和探头式超声波联合作用下的双频超声场电解槽中，在电解槽中放入机械搅拌装置，打开浴槽式超声波发生器、探头式超声
波发生器和机械搅拌装置的电源，对电镀液进行镀前均匀化处理，镀前均匀化处理的参数
如下：

[0062] 浴槽式超声波发生器的功率为300W，频率为80kHz；

[0063] 探头式超声波发生器的功率为600W，频率为50kHz；

[0064] 机械搅拌装置的搅拌速度为1000rpm；

[0065] 镀前均匀化处理时间3h。

[0066] S23、镍板作为阳极与交流电源的正极相连，碳纤维作为阴极与交流电源的负极相连，在保持浴槽式超声波发生器、探头式超声波发生器和机械搅拌装置工作的同时，将阴极
和阳极浸入经过镀前均匀化处理的电镀液中，采用双频超声加机械搅拌的方式对阴极实施
电镀，即得到表面为镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的碳纤维；

[0067] 电镀参数如下：pH＝4、电镀温度35℃、阴极电流密度3A/dm2、电镀时间15min

[0068] 浴槽式超声波发生器的功率为300W，频率为80kHz；

[0069] 探头式超声波发生器的功率为600W，频率为50kHz；

[0070] 机械搅拌装置的搅拌速度为1000rpm。

[0071] 采用FD‑MT‑A磁天平对本实施例制备的镀膜碳纤维的磁性性能进行分析，室温下进行测试，外加磁场为2T，测得本例制备的镀膜碳纤维的饱和磁化强度高达45emu/g。由此
可见，本例制备的镀膜碳纤维具有较高的磁导率，较好的电磁屏蔽性能。

[0072] 实施例二

[0073] 一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维，所述方法包括碳纤维预处理和碳纤维镀膜，所述碳纤维预处理包括依次对碳纤维进行脱胶、粗化、中和、干燥处理；

[0074] 所述去胶的具体操作是：先将碳纤维在400℃空气气氛下氧化30min，再将表面氧化后的碳纤维置于丙酮中室温浸泡3h。

[0075] 所述粗化的具体操作是：将碳纤维置于浓硝酸中，加热至90℃进行粗化，粗化时间分别为20min。

[0076] 所述中和的具体操作是：采用氢氧化钠溶液对碳纤维表面对粗化后的碳纤维进行碱洗，再用蒸馏水清洗、过滤。

[0077] 所述碳纤维预处理还包括对干燥处理后的碳纤维进行热处理；热处理在充满惰性气体的密闭环境中进行，热处理的温度为700℃，热处理时间为5h，热处理后在惰性气体保
护下冷却至室温；

[0078] 所述碳纤维镀膜包括在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层得到镀钛碳纤维和在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层；

[0079] 在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层的具体操作是：

[0080] S11、将盐酸与丙酮混合，得到混合溶液；其中盐酸∶丙酮的配比为1mL∶5mL；

[0081] S12、将钛粉混入乙醇中研磨均匀，然后加入步骤s11制备的混合溶液中充分超声分散，得到钛粉悬浊液，其中钛粉的粒度为300‑400目；钛粉：乙醇：混合溶液的配比为1g：
3mL：10ml；

[0082] S13、将预处理后的碳纤维加入步骤S12制备的钛粉悬浊液中，超声分散20min后过滤并真空干燥，得到钛粉与碳纤维的混合物；其中碳纤维与钛粉的质量比为1∶4；

[0083] S14、将钛粉与碳纤维的混合物放入管式炉中，在惰性气体气氛下进行热处理，热处理温度为700℃，热处理时间为2.5h，热处理后在惰性气体保护下冷却至室温，即得镀钛
碳纤维。

[0084] 在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的具体操作是：

[0085] S21、按照以下成分配置电镀液：

[0086] NiSO4·6H2O 50g/L、TiO(SO4)3.5g/L、H3BO3 30g/L，C12H25OSO3 1.8g/L、Na3C6H5O7 50g/L、C4H5NO28g/L、Fe3O4纳米颗粒20g/L；其中，Fe3O4纳米颗粒的粒径为20nm‑50nm；

[0087] S22、将步骤s21配置的电镀液置于浴槽式超声波和探头式超声波联合作用下的双频超声场电解槽中，在电解槽中放入机械搅拌装置，打开浴槽式超声波发生器、探头式超声
波发生器和机械搅拌装置的电源，对电镀液进行镀前均匀化处理，镀前均匀化处理的参数
如下：

[0088] 浴槽式超声波发生器的功率为400W，频率为50kHz；

[0089] 探头式超声波发生器的功率为800W，频率为20kHz；

[0090] 机械搅拌装置的搅拌速度为300rpm；

[0091] 镀前均匀化处理时间2h。

[0092] S23、镍板作为阳极与交流电源的正极相连，碳纤维作为阴极与交流电源的负极相连，在保持浴槽式超声波发生器、探头式超声波发生器和机械搅拌装置工作的同时，将阴极
和阳极浸入经过镀前均匀化处理的电镀液中，采用双频超声加机械搅拌的方式对阴极实施
电镀，即得到表面为镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的碳纤维；

[0093] 电镀参数如下：pH＝3、电镀温度30℃、阴极电流密度4A/dm2、电镀时间10min

[0094] 浴槽式超声波发生器的功率为400W，频率为50kHz；

[0095] 探头式超声波发生器的功率为800W，频率为20kHz；

[0096] 机械搅拌装置的搅拌速度为300rpm。

[0097] 实施例三

[0098] 一种碳纤维的表面镀膜方法及其所制备的镀膜碳纤维，所述方法包括碳纤维预处理和碳纤维镀膜，所述碳纤维预处理包括依次对碳纤维进行脱胶、粗化、中和、干燥处理；

[0099] 所述去胶的具体操作是：先将碳纤维在400℃空气气氛下氧化30min，再将表面氧化后的碳纤维置于丙酮中室温浸泡3h。

[0100] 所述粗化的具体操作是：将碳纤维置于浓硝酸中，加热至90℃进行粗化，粗化时间分别为20min。

[0101] 所述中和的具体操作是：采用氢氧化钠溶液对碳纤维表面对粗化后的碳纤维进行碱洗，再用蒸馏水清洗、过滤。

[0102] 所述碳纤维预处理还包括对干燥处理后的碳纤维进行热处理；热处理在充满惰性气体的密闭环境中进行，热处理的温度为800℃，热处理时间为1.5h，热处理后在惰性气体
保护下冷却至室温；

[0103] 所述碳纤维镀膜包括在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层得到镀钛碳纤维和在镀钛碳纤维表面制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层；

[0104] 在预处理后的碳纤维表面制备钛纳米涂层的具体操作是：

[0105] S11、将盐酸与丙酮混合，得到混合溶液；其中盐酸∶丙酮的配比为1mL∶10mL；

[0106] S12、将钛粉混入乙醇中研磨均匀，然后加入步骤s11制备的混合溶液中充分超声分散，得到钛粉悬浊液，其中钛粉的粒度为300‑400目；钛粉：乙醇：混合溶液的配比为1g：
6mL：20ml；

[0107] S13、将预处理后的碳纤维加入步骤S12制备的钛粉悬浊液中，超声分散30min后过滤并真空干燥，得到钛粉与碳纤维的混合物；其中碳纤维与钛粉的质量比为1∶3；

[0108] S14、将钛粉与碳纤维的混合物放入管式炉中，在惰性气体气氛下进行热处理，热处理温度为750℃，热处理时间为2h，热处理后在惰性气体保护下冷却至室温，即得镀钛碳
纤维。

[0109] 在镀钛碳纤维表面通过复合电镀方法制备镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的具体操作是：

[0110] S21、按照以下成分配置电镀液：

[0111] NiSO4·6H2O 60g/L、TiO(SO4)10.5g/L、H3BO3 40g/L，C12H25OSO3 2.5g/L、Na3C6H5O7 60g/L、C4H5NO210g/L、Fe3O4纳米颗粒50g/L；其中，Fe3O4纳米颗粒的粒径为20nm‑50nm；

[0112] S22、将步骤s21配置的电镀液置于浴槽式超声波和探头式超声波联合作用下的双频超声场电解槽中，在电解槽中放入机械搅拌装置，打开浴槽式超声波发生器、探头式超声
波发生器和机械搅拌装置的电源，对电镀液进行镀前均匀化处理，镀前均匀化处理的参数
如下：

[0113] 浴槽式超声波发生器的功率为100W，频率为120kHz；

[0114] 探头式超声波发生器的功率为300W，频率为60kHz；

[0115] 机械搅拌装置的搅拌速度为1500rpm；

[0116] 镀前均匀化处理时间3h。

[0117] S23、镍板作为阳极与交流电源的正极相连，碳纤维作为阴极与交流电源的负极相连，在保持浴槽式超声波发生器、探头式超声波发生器和机械搅拌装置工作的同时，将阴极
和阳极浸入经过镀前均匀化处理的电镀液中，采用双频超声加机械搅拌的方式对阴极实施
电镀，即得到表面为镍钛合金和Fe3O4纳米颗粒复合镀层的碳纤维；

[0118] 电镀参数如下：pH＝5、电镀温度40℃、阴极电流密度2A/dm2、电镀时间20min

[0119] 浴槽式超声波发生器的功率为100W，频率为120kHz；

[0120] 探头式超声波发生器的功率为300W，频率为60kHz；

[0121] 机械搅拌装置的搅拌速度为1500rpm。