專利名稱：一種應用于非金屬材料的碳—金屬嵌滲式導電膜制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種應用于非金屬材料的導電膜的制備方法，屬于導電膜制備技術領域?？梢詰糜诤芏喾矫?，例如非金屬表面導電化處理、表面精飾、導電薄膜制備、電磁屏蔽材料和電池材料制造。本發(fā)明特別涉及ー種應用于非金屬材料的碳ー金屬嵌滲式導電膜制備方法，能夠在非金屬材料上形成ー層既有別于碳導電膜、又有別于金屬導電膜的碳ー金屬嵌滲式膜層，從而產生特殊的導電效果和功能。
背景技術：
伴隨世界信息技術、節(jié)能與新能源汽車技術、清潔環(huán)保技術和電池制造技術等的快速進步，對新材料不斷提出新的要求和新的挑戰(zhàn)。例如用于吸收或屏蔽電磁波的電磁屏蔽材料，用于鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池的三維多孔泡沫金屬材料和金屬纖維氈(金屬纖維無紡布)材料，用于汽車尾氣處理、化工等領域用的催化材料，用于環(huán)保、空氣清潔等 領域的過濾材料，已經形成新的市場需求。盡管這些技術領域有著顯著的區(qū)別，但它們都涉及非金屬材料的導電化處理技術，即在非金屬材料上制備導電膜的技術，然后再根據不同的用途繼續(xù)鍍覆不同的金屬鍍層。例如鍍覆鉛鍍層用于降低輻射強度，鍍覆銅鎳復合鍍層用于電磁屏蔽，鍍覆銅鍍層用于鋰離子電池負極的骨架材料，鍍覆鎳鍍層用于鎳氫電池或燃料電池的骨架材料等。在本發(fā)明所屬的技術領域中，通常采用四種方法在非金屬材料上制備導電膜，具體如下
I、化學鍍法首先對非金屬材料進行復雜的化學處理，如粗化、活化、敏化等，在非金屬上形成微觀尺度的粗糙表面和呈均勻分布的活化中心，位于活化中心的元素通常為鈀或銀等貴金屬；然后再將經化學處理的非金屬材料浸入含有還原劑的化學鍍液中，在一定的溫度和PH條件下實現(xiàn)自催化反應，形成一層連續(xù)而均勻的導電膜。用化學鍍法獲得的導電膜具有連續(xù)和均勻的優(yōu)點，“連續(xù)”是指該膜層在微觀尺度上是連續(xù)的，“均勻”是指該膜層的厚度是均勻的，因此，該導電膜具有導電均勻的優(yōu)點，但用化學鍍法制備導電膜的缺陷也是非常明顯的，主要表現(xiàn)為三點
(I)適用范圍狹窄。只能用化學鍍的方法制備鎳、銅、銀、錫等很少的幾重金屬元素導電膜，因為其它金屬元素的化學鍍方法不成功或不成熟，使得這種制備導電膜方法的エ業(yè)化應用受到了較大的限制。(2)導電膜不純凈(合金特性)?；瘜W鍍膜的微觀過程是還原劑離子或分子將金屬離子還原為原子或原子團、并在非金屬上電結晶的過程，這ー過程伴隨還原劑離子或分子的化合態(tài)變化，進而促成金屬和還原劑產物的共沉積過程(合金化)，制備的膜層通常不是純凈的金屬膜層。以化學鍍鎳為例，反應過程是次亞磷酸鈉還原鎳離子的過程，形成的化學鍍鎳膜實際上是含磷大于6%的鎳磷合金，其電阻率遠大于純鎳膜，所帯入的磷元素對電池電極反應過程的危害已經被電池業(yè)界認知，用化學鍍法對非金屬材料進行導電化處理的方法正在被電池制造業(yè)淘汰，但仍然是電磁屏蔽材料制造業(yè)的主要導電方法之一。
(3)溶液的不穩(wěn)定性及環(huán)境危害。化學鍍所用的溶液是氧化劑(被鍍金屬的離子)和還原劑共存的混合溶液，處于熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)。當被鍍表面的活化中心迅速増加或金屬顆粒大量脫落后，將促使還原反應過程被迅速加快，容易失控(業(yè)內稱之為“分解”)。分解之后的溶液面臨重金屬和還原劑污染問題，因為含有絡合劑、螯合劑等有機物，廢棄溶液(還包括洗滌水)所造成的環(huán)境問題難以處理。2、導電膠法導電膠種類較多，但通常都采用碳導電膠，通過噴涂、浸涂、刷涂、輥涂或其它的施工方法在非金屬材料上涂覆導電膠，使其在非金屬材料上形成均勻的濕膜，再經干燥固化，形成碳導電膜。在非金屬材料上制備碳導電膜具有高效、均勻、可靠、低成本的優(yōu)點，高效是指施工過程可以在開放的室溫條件下用高效率的機械設備完成，均勻是指単位上膠量(用g*m_2表示)可以通過涂膠設備進行精確地控制，可靠是指尺度在納米級的導電微?？梢詽B透到基材的細微內部結構中，而亞微米尺度的導電粒子可形成亞微米或微米級的表面膜層，這種膜層穩(wěn)定、可靠、不易脫落。但碳導電膜的缺陷也是十分明顯的，主要表現(xiàn)為導電能力差和生長線不均齊。碳比金屬的導電能力通常要低2個數量級，當碳導電膜被溶液潤濕之后，這種差別還將進ー 步擴大。在電鍍過程中，受金屬析出過程過電位和非金屬材料上碳導電膜電阻差異的共同影響，總是存在金屬離子優(yōu)先放電的ー些區(qū)域，在這些區(qū)域內，金屬鍍層呈優(yōu)先生長趨勢，而在相鄰區(qū)域的生長趨勢則因為電阻的巨大差異而被抑制。因為陰極電流通常是從液面上方加載的，在液面下方的鍍區(qū)內，金屬鍍層將因為各個部位生長趨勢的不同而形成宏觀尺度上的樹枝狀或鋸齒狀分布(即“生長線不均齊”，參見圖2)。生長線不均齊意味著金屬鍍層的不均勻和結構強度的缺陷，進而造成電磁屏蔽材料或電極骨架材料嚴重的材料學缺陷。3、真空蒸鍍法在真空條件下將被鍍金屬加熱至蒸發(fā)，形成金屬蒸氣，然后再使金屬蒸氣冷凝在被鍍的非金屬材料上的方法。真空蒸鍍能夠形成均勻的純金屬導電膜，但主要缺陷表現(xiàn)為以下兩點
(I)適用范圍狹窄。盡管在理論上任何金屬都符合真空蒸鍍原理，但可エ業(yè)化的被蒸鍍金屬仍然被限定在低熔點金屬及熔點和沸點不高的金屬，當被蒸鍍金屬的熔點和沸點過高時，冷凝過程所釋放的熱量將導致非金屬材料尺寸的劇烈變化或熔化，因此，真空蒸鍍技術有明顯的局限性。(2)導電膜的附著力差。在真空蒸鍍過程中，驅動カ來自蒸氣的過冷度和濃度梯度，氣態(tài)金屬原子或原子團處于較低的能態(tài)，如同灰塵落在被鍍非金屬材料上一祥，形成一層自然堆積的膜層，這種導電膜的附著力較差，在后續(xù)的電鍍過程中容易受到溶液的浸蝕，導致溶解、脫落和漏鍍。4、真空磁控濺射法真空磁控濺射法是指在真空腔體內以被濺射的金屬作靶材(陰極)，以被電磁場電離和加速的惰性氣體離子轟擊靶材，激發(fā)出高能態(tài)的金屬原子團并濺射在被鍍非金屬材料上，形成ー層金屬導電膜的方法。真空磁控濺射法具有膜層薄、純凈、生產過程清潔環(huán)保，可用于制備導電膜的金屬元素種類多、范圍廣的特點，其主要缺點是導電膜層的可靠性和一致性差，此外，由于需要高真空環(huán)境和高強度的磁場、電場條件，導致制備成本高昂?；谡婵沾趴貫R射原理，被激發(fā)出的高能態(tài)原子團為納米級尺度，基于成本的考慮，膜層的厚度一般控制在300納米以內，這樣的原子團堆積后形成的膜層，活性大、膜層薄，在后續(xù)加工過程中易于被氧化、溶解、腐蝕或碰觸破損，這在高一致性要求的エ業(yè)化大批生產時表現(xiàn)出可靠性和一致性差的缺點。在真空磁控濺射過程中，金屬原子團來自金屬靶材，由于靶材不斷地受到被電磁場加速的高能惰性氣體離子的轟擊，金屬原子團就不斷地從靶材上被激發(fā)出來，因此，靶材的表面狀態(tài)在隨時發(fā)生變化，這種變化通常會改變電カ線和磁力線在靶材表面上的分布。隨著靶材的消耗，靶材表面上的電場分布和磁場分布的不均勻度在增強，這種結果直接導致了惰性氣體離子所受到的電場カ和洛倫茲力的變化，這種變化進ー步導致了被激發(fā)出的金屬原子團能量的和數量的改變。金屬原子團的能量在微觀上表現(xiàn)為轟擊非金屬材料的能力，在宏觀上則表現(xiàn)為金屬導電膜的附著力，而原子團數量(濺射速率)則表現(xiàn)為導電膜的厚度。因此，在濺射量(用g*m_2表示)相同的情況下，金屬原子團能量變化的直接宏觀效果是使金屬導電膜的附著力產生差異，亦即使金屬導電膜的導電能力產生差異，這種導電 能力的差異在后續(xù)的電鍍加工過程中將被放大；此外，這種差異還將導致耐液性的差異，附著力差的金屬導電膜容易被溶液腐蝕和溶解，進而形成漏鍍缺陷。當靶材為鎳、鐵、鈷等磁性材料時，濺射速率隨作業(yè)時間的不同而產生更加明顯的變化。磁性靶材本身對磁場有屏蔽作用，屏蔽作用的大小與靶材的厚度直接相關，隨著作業(yè)時間的延長，新靶材逐步被消耗而變薄，這導致不同作業(yè)時段內靶材表面磁場強度的劇烈變化，進而導致惰性氣體離子所受洛倫茲カ劇烈變化，對連續(xù)勻速運行的被鍍非金屬帶材而言，這種劇烈變化將使導電膜的一致性和不可靠變差。以豐田混合動カ汽車(HEV)鎳氫動力電池組用的連續(xù)式泡沫鎳為例，豐田只允許用導電膠エ藝(以碳膜作為聚氨酯海綿的導電膜)制造的泡沫鎳用于ffiV，而排除了真空磁控濺射エ藝(以真空磁控濺射的金屬膜作為聚氨酯海綿的導電膜)用于的可能性。機械涂覆的碳導電膜是微米尺度的，有足夠的厚度，這對導電能力而言具有足夠的可靠性，盡管導電膠エ藝存在生長線不均齊的缺陷，但仍然比真空磁控濺射エ藝具有相對較高的可靠性。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種以碳導電膜為載體的、以金屬原子團為輔助導電微粒的、通過金屬原子團的嵌滲作用增強導電能力的、能夠克服碳導電膜自身技術缺陷的非金屬材料基材上導電膜制備方法。其目的還在于為非金屬材料的后續(xù)電鍍加工提供ー種適用范圍廣、導電性均勻、可靠性高的導電方法。對于在非金屬纖維編織物上沉積銅鎳復合鍍層的電磁屏蔽材料而言，需要在編織物上均勻地沉積ー層厚度一定的銅鍍層，以響應特定頻率的電信號，然后再繼續(xù)沉積一定厚度的鎳鍍層，以吸收或降低各種強度的磁信號，從而使這種沉積在非金屬材料上的銅鎳復合鍍層具有吸收電磁波或降低電磁輻射的效果。通?？衫没瘜W鍍技術來實現(xiàn)加工目的，但所獲得的復合鍍層不是純銅和純鎳的復合，而是銅合金與鎳合金的復合；另ー種加工方法是以真空磁控濺射鍍膜為導電膜，再進行后續(xù)的焦磷酸鹽鍍銅和瓦特鍍鎳。由于真空磁控濺射鍍銅層容易與氧原子復合成氧化物分子，難以獨立地承擔導電能力，該方法以鎳原子團堆積層作為非金屬材料的導電膜，為保證導電膜不被迅速溶解和不與銅離子發(fā)生置換反應，必須選擇酸性溫和的焦磷酸鹽體系、以無氧銅為陽極緩慢地完成銅的電鍍過程，這影響了生產的效率。根據公知技術，在硫酸和硫酸銅混合溶液中采用不溶性陽極進行電解加工，可在陰極上獲得厚度均勻、沉積速度快的銅鍍層，對于非金屬材料而言，問題的關鍵在于其表面的導電膜的適應性，除了化學鍍銅，目前還找不到其它合適的導電方法，碳導電膜的生長線不均齊問題在強酸介質中會更加突出，漏鍍缺陷難以避免。若能夠將銅原子團嵌滲到碳導電膜中、形成無數個呈彌散分布的金屬微粒導電中心，問題就能得到解決。對于在非金屬材料上鍍鉛、錫、銀、金等交換電流密度大、電極電位正的金屬鍍層，通常采用強酸和相應金屬可溶鹽的混合溶液作為電鍍液，如果先在非金屬材料上制備ー層碳導電膜，然后再使相應金屬的原子團通過嵌滲的方式進入碳導電膜內部、形成眾多彌散分布的導電中心，就能在強酸性介質中完成后續(xù)電鍍加工過程。

本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的(I)以炭黑或納米碳纖維或人造石墨或天然石墨或改性石墨五類碳材料中的任意一種或是上述五類碳材料中的任意兩種或多種的混合物為導電劑，通過研磨、分級、粒子提取、分散等現(xiàn)有粉體加工エ業(yè)技術及設備制成精細的碳導電膠(也可直接購買市售的碳導電膠)，采用噴涂、浸涂、刷涂、輥涂或其它的施工方法先在非金屬材料上形成均勻濕膜，然后再在< 350°C條件下干燥固化，形成碳導電膜；(2)再將上述涂覆碳導電膜的非金屬材料轉移至真空磁控濺射設備中進行真空磁控濺射，通過從金屬靶材表面上激發(fā)出的高能態(tài)金屬原子團的轟擊作用，使金屬原子團嵌滲到碳導電膜內部，形成碳ー金屬嵌滲式導電膜。本發(fā)明適用的非金屬材料包括非金屬纖維編織物或由非金屬纖維制成的無紡織布或聚氨酯海綿或塑料板材或塑料薄膜以及其它任何可涂覆碳導電膜的非金屬材料，非金屬材料的形狀可以是連續(xù)的帶材，也可以是不連續(xù)的片狀物。碳導電膜是微米尺度的，原子團是納米尺度的，兩者的尺度差別約為3 4個數量級。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于碳ー金屬嵌滲式導電膜，它不是在碳導電膜的表面上又覆蓋了ー層金屬膜(例如在碳導電膜上真空蒸鍍某種金屬)的概念，而是通過真空磁控濺射辦法所提供的高能態(tài)的金屬原子團的轟擊作用，使金屬導電微粒嵌滲到碳導電膜內部，在碳導電膜表面以下的一定深度范圍內呈彌散分布，形成以碳導電膜為分散介質、以金屬導電微粒為分散質的固態(tài)分散體系，每ー個金屬微粒相當于ー個導電中心，其宏觀效果是在碳導電膜內分散了無數個金屬微粒導電中心。因受尺度和能量(動能)的限制，從靶材上激發(fā)出的金屬原子團不足以穿透碳導電膜，碳導電膜仍然呈連續(xù)分布狀態(tài)、承擔主要的導電作用，呈彌散分布的金屬微粒導電中心起輔助導電作用，但其主要作用在于促使碳導電膜的導電能力均勻化，尤其是在后續(xù)的電鍍加工過程中，這種均勻化的優(yōu)勢尤為明顯，能夠在整個鍍區(qū)內迅速形成均齊的生長線(參見圖3)。以在I. 8mm厚的聚氨酯海綿上制備導電膜和后續(xù)鍍鎳加工為例，若單獨采用真空磁控濺射法，則需控制鎳導電膜的表面電阻< 25歐姆(表面電阻測量方法參見圖I)、對應鎳的濺射量> lg*m_2，才能保證后續(xù)的鍍鎳加工過程不產生明顯的漏鍍缺陷并具有均齊的生長線；若單獨采用碳導電膜，則需控制表面電阻< 1500歐姆，才能在后續(xù)鍍鎳加工過程中獲得可靠的鍍鎳層，但生長線是樹枝狀或鋸齒狀的(參見圖2)。當對表面電阻< 1500歐姆的碳導電膜進行真空磁控濺射、控制鎳的濺射量在0. 5g*m-2時，就獲得了表面電阻分布范圍在13(T1000歐姆之間的碳一金屬嵌滲式導電膜，電阻值的分布范圍表明，這仍然是碳導電膜的導電特性，后續(xù)的鍍鎳加工過程則提供更為充分的證據可靠的鍍鎳層、均齊的生長線、以及比在単獨碳導電膜上施鍍時低得多的槽電壓。在對非金屬纖維編織布、無紡織布和PET薄膜酸性鍍銅和氟硼酸鹽鍍鉛的試驗中得到了與上述聚氨酯海綿鍍鎳過程相同的效果碳ー銅嵌滲式導電膜能夠耐受高達200g じ1硫酸的浸蝕、在硫酸和硫酸銅的混合溶液中得了厚度均勻的銅鍍層；碳一鉛嵌滲式導電膜能夠耐受氟硼酸的浸蝕、在氟硼酸和氟硼酸鉛混合溶液中獲得了均勻的鉛鍍層(參見圖3)。技術效果
I、克服了碳導電膜的技術缺陷，為非金屬材料提供了ー種新的導電膜制備方法碳材料不易氧化、耐酸堿腐蝕、不易與金屬材料發(fā)生化學作用，碳微粒容易分散在水性介質或非水介質中形成相對穩(wěn)定(動力學穩(wěn)定)的多相分散體系(碳導電膠)，被廣泛用作非金屬材料 的導電膜。但碳是非金屬導電材料，與金屬的導電能力至少相差2個數量級，當碳導電膜經歷電鍍加工時，就會顯出自身所固有的缺陷鍍層的生長線不均齊(參見圖2)，甚至在強酸性電鍍液中難以獲得正常的電鍍層。本發(fā)明是在碳導電膜的基礎上，通過真空磁控濺射的方法將金屬原子團嵌滲到碳導電膜內部，形成碳ー金屬嵌滲式導電膜，通過無數個呈彌散分布的金屬微粒導電中心的輔助導電作用實現(xiàn)了碳導電膜導電能力的均勻化，消除了后續(xù)電鍍加工過程中的樹枝狀或鋸齒狀生長線(參見圖3)，使金屬鍍層在整個鍍區(qū)內沿陰極電流加載方向呈均勻生長的趨勢，并使施鍍槽電壓大幅度降低。2、適用范圍廣本發(fā)明提供的碳ー金屬嵌滲式導電膜的制備方法適用于既能在水溶液中電沉積、又能制成靶材的所有金屬元素，包括銅、鋅、鎳、鈷、鎘、鉛、錫、金、銀等，本發(fā)明為以非金屬材料為基材的電磁屏蔽材料和電池材料的制造過程提供ー種新的、適用范圍廣泛的導電膜制備方法。3、實現(xiàn)了非金屬材料在強酸介質中的電鍍加工能夠從水溶液中電沉積的金屬元素當中，除鐵、鈷、鎳之外，通常都具有較大的交換電流密度和較低的沉淀PH值，為獲得均勻致密的鍍層，通常需要在強酸介質中施鍍，如酸性鍍銅、氟硼酸鹽鍍鉛等?？紤]到強酸介質中碳導電膜的漏鍍缺陷和金屬導電膜的溶解、置換反應等不利因素的影響，非金屬材料在強酸介質中的電鍍加工過程是非常困難的，甚至為了回避困難而不得不采用其他它代用方法，例如，電磁屏蔽材料要求在非金屬纖維編織物上鍍覆銅鎳復合鍍層，除化學鍍銅方法之外，目前采用的最為普遍的導電方法是真空磁控濺射法鍍覆鎳導電膜，然后再采用焦磷酸鹽鍍銅，若按本發(fā)明所述方法直接在非金屬纖維編織物上制備碳ー銅嵌滲式導電膜，則可直接進行均勻高效的酸性鍍銅作業(yè)。4、對于高一致性、高可靠性要求的エ業(yè)化連續(xù)大批量生產情況而言，本發(fā)明給出了一條有效的解決途徑，克服了單純采用真空磁控濺射法技術所存在的不可靠、不穩(wěn)定、不均勻的缺點。


附圖I :本發(fā)明所涉及的非金屬材料導電膜的表面電阻測量方法的圖示；
附圖2 :經導電化處理的非金屬材料在后續(xù)電鍍加工過程中鍍層生長線不均齊情況的圖示；
附圖3 :經導電化處理的非金屬材料在后續(xù)電鍍加工過程中鍍層生長線均齊的圖示。
具體實施例實施例I :
在聚氨酯海綿上制備碳ー鎳嵌滲式導電膜(后續(xù)加工為瓦特鍍鎳)
1、根據聚氨酯海綿的潤濕性來決定是否需要進行化學粗化處理，以提高導電膜與海綿基體之間的附著力(本步驟不構成本發(fā)明所述方法的必要組成步驟);
2、采用輥涂方法涂覆碳導電膠，待輥涂的濕膜均勻后，在<200°C的隧道式烘干窯內干 燥固化，此步驟可以重復進行，直至獲得表面電阻< 1500歐姆的碳導電膜為止；
3、將完成步驟2作業(yè)的聚氨酯海綿轉移至真空磁控濺射設備中，以金屬鎳為靶材，調節(jié)濺射量所對應的電流，控制鎳的濺射量在0. 5±0. lg*m-2范圍，待濺射過程結束后，取出聚氨酯海綿，并校驗表面電阻，阻值應在13(T1000歐姆范圍，即完成了碳ー鎳嵌滲式導電膜的制備過程。
將完成步驟3作業(yè)的聚氨酯海綿轉入后續(xù)的瓦特鍍鎳加工エ序，連續(xù)的非金屬帶材鍍鎳槽的鍍區(qū)結構參見圖3。為實現(xiàn)足夠高的鍍鎳效率，通常采用ー級預鍍和多級主鍍的串聯(lián)鍍鎳方式，預鍍和主鍍的鍍區(qū)結構、陽極結構及溶液組成完全相同，只是預鍍槽的鍍區(qū)高度和陽極高度比較小而己。在鍍鎳過程中觀察到的預鍍槽鍍區(qū)內的鎳鍍層生長線與圖3所示的效果基本一致(生長線均齊)。實施例2
在非金屬纖維編織物上制備碳ー銅嵌滲式導電膜(后續(xù)加工為酸性鍍銅)
1、根據非金屬纖維編織物的潤濕性來決定是否需要進行化學粗化處理，以提高導電膜與非金屬纖維編織物基體之間的附著力(本步驟不構成本發(fā)明所述方法的必要組成步驟);
2、采用輥涂方法涂覆碳導電膠，待輥涂的濕膜均勻后，<200°C的隧道式烘干窯內干燥固化，此步驟可以重復進行，直至獲得表面電阻< 1200歐姆的碳導電膜為止；
3、將完成步驟2作業(yè)的非金屬纖維編織物轉移至真空磁控濺射設備中，以致密的無氧銅為靶材，調節(jié)濺射量所對應的電流，控制銅的濺射量在0. 5±0. lg*m-2范圍，待濺射過程結束后，取出非金屬纖維編織物，并校驗表面電阻，阻值應在10(T1000歐姆范圍，即完成了碳ー銅嵌滲式導電膜的制備過程。將完成步驟3作業(yè)的非金屬纖維編織物轉入后續(xù)的酸性鍍銅加工エ序，連續(xù)的非金屬帶材鍍銅槽的鍍區(qū)結構參見圖3，可采用不溶性陽極。為實現(xiàn)足夠高的鍍銅效率，通常采用ー級預鍍一級主鍍的串聯(lián)鍍銅方式，預鍍和主鍍的鍍區(qū)結構、陽極結構和溶液組成完全相同，只是預鍍槽的鍍區(qū)高度和陽極高度比較小而己。在酸性鍍銅過程中觀察到的預鍍槽鍍區(qū)內的銅鍍層生長線與圖3所示的效果基本一致(生長線均齊)。實施例3
在PET薄膜上制備碳ー鉛嵌滲式導電膜(后續(xù)加工為氟硼酸鹽鍍鉛)
I根據PET薄膜的潤濕性來決定是否需要進行化學粗化處理，以提高導電膜與PET薄膜基體之間的附著力(本步驟不構成本發(fā)明所述方法的必要組成步驟);
2、采用噴涂的方法涂覆市售的碳導電膠，待形成均勻的濕膜后，在<100°C的隧道式烘干窯內干燥固化，此步驟可以重復進行，直至獲得表面電阻< 800歐姆的碳導電膜為止；
3、將完成步驟2作業(yè)的PET薄膜轉移至真空磁控濺射設備中，以經過軋制加工的致密的電解鉛為靶材，調節(jié)濺射量所對應的電流，控制鉛的濺射量在0. 9±0. lg*m_2范圍，待濺射過程結束后，取出PET薄膜，并校驗表面電阻，阻值應在20(T350歐姆范圍，即完成了碳ー鉛嵌滲式導電膜的制備過程。將完成步驟3作業(yè)的PET薄膜轉入后續(xù)的氟硼酸鹽鍍鉛加工エ序，連續(xù)的非金屬帶材鍍鉛槽的鍍區(qū)結構參見圖3，為實現(xiàn)足夠高的鍍鉛效率，通常采用ー級預鍍和多級主鍍·的串聯(lián)鍍鉛方式，預鍍和主鍍的鍍區(qū)結構、陽極結構及溶液組成完全相同，只是預鍍槽的鍍區(qū)高度和陽極高度比較小而己。在鍍鉛過程中觀察到的預鍍槽鍍區(qū)內的鉛鍍層生長線，與圖3所示的效果基本一致(生長線均齊)。
權利要求
1.一種應用于非金屬材料的碳一金屬嵌滲式導電膜制備方法，其特征是(1)先在非金屬材料上形成碳導電膜；(2)用高能態(tài)的金屬原子團轟擊非金屬材料上的碳導電膜，使金屬原子團嵌滲到碳導電膜內部，形成碳一金屬嵌滲式導電膜。
2.按權利要求I所述的一種應用于非金屬材料的碳一金屬嵌滲式導電膜制備方法，其特征是所述的非金屬材料是指非金屬纖維編織物或由非金屬纖維制成的無紡織布或聚氨酯海綿或塑料板材或塑料薄膜，形狀可以是連續(xù)的帶材，也可以是不連續(xù)的片狀物。
3.按權利要求I所述的一種應用于非金屬材料的碳一金屬嵌滲式導電膜制備方法，其特征是所述的碳是指炭黑或納米碳纖維或人造石墨或天然石墨或改性石墨五類碳材料中的任意一種，也可以是上述五類碳材料中的任意兩種或多種的混合物。
4.按權利要求I所述的一種應用于非金屬材料的碳一金屬嵌滲式導電膜制備方法，其特征是所述的碳導電膜是用炭黑或納米碳纖維或人造石墨或天然石墨或改性石墨五類碳材料中的任意一種，或者是其中兩種或兩種以上的混合物制成漿狀物，通過噴涂、浸涂、刷涂、輥涂或其它的施工方法先形成均勻濕膜，然后在小于350°C的溫度條件下干燥所形成的膜層。
5.按權利要求I所述的一種應用于非金屬材料的碳一金屬嵌滲式導電膜制備方法，其特征是所述的高能態(tài)的金屬原子團是通過真空磁控濺射辦法獲得的。
全文摘要
一種應用于非金屬材料的碳—金屬嵌滲式導電膜制備方法，先在非金屬材料上形成碳導電膜，再用高能態(tài)的金屬原子團轟擊非金屬材料上的碳導電膜，使金屬原子團嵌滲到碳導電膜內部，形成碳—金屬嵌滲式導電膜。本發(fā)明涉及一種應用于非金屬材料的碳—金屬嵌滲式導電膜制備方法。本發(fā)明能夠在非金屬材料上形成一層既有別于碳導電膜、又有別于金屬導電膜的碳—金屬嵌滲式膜層，從而產生特殊的導電效果和功能。
文檔編號H01B1/04GK102810347SQ20121008979
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權日2012年3月30日
發(fā)明者朱彥文, 穆俊江, 吳天和, 鄭秀玉, 區(qū)柱石, 謝赟, 何愛忠 申請人:梧州三和新材料科技有限公司