第21 卷第 1 期 中国有色金属学报 2011 年1月Vol.21 No.1 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Jan. 2011
文章编号:1004-0609(2011)01-0165-06
碳纤维表面镍镀层的 XPS 分析
华中胜, 姚广春, 马佳, 张志刚, 梁李斯
(东北大学 材料与冶金学院, 沈阳 110004)
摘要:采用电镀法制备镀镍碳纤维,应用 X 射线光电子能谱(XPS)分析技术研究涂层化学成分、元素化学状态
及其随镀层深度的变化.结果表明:镀层表面的镍被氧化成 NiO;中间镀层由单质镍组成,同时吸附少量 O2;在
镀层与碳纤维的界面处形成 Ni—C—O 键,此化学键为镀层与纤维之间提供了强大的界面结合力.基于对镀层的
XPS 分析,探讨镍在纤维表面的沉积过程.
关键词:碳纤维;镍镀层;XPS 分析;结合能
中图分类号:TQ342 文献标志码:A
XPS analysis of nickel layers on carbon fibers
HUA Zhong-sheng, YAO Guang-chun, MA Jia, ZHANG Zhi-gang, LIANG Li-si
(School of Materials & Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110004, China)
Abstract: Nickel coated carbon fibers were prepared by electroplating method. The chemical ingredients, chemical states
of various elements and their variation with the depth of the coating were studied by using X-ray photoelectron
spectroscopy (XPS). The results indicate that the nickel on the surface of the layers is oxidized into NiO. The
intermediate layers are composed of pure nickel, meanwhile absorbing a spot of O2. At the interface between the coatings
and carbon fibers, the nickel-carbon-oxygen bonds form, which provides the powerful binding force between nickel
layers and carbon fibers. Based on the XPS analysis of the nickel layers, the deposition process of nickel on carbon fibers
was discussed.
Key words: carbon fibers; nickel layers; XPS analysis; binding energy
碳纤维的高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀
和耐烧蚀等一系列优良性能使其成为理想的增强材
料[14]
.表面金属化的碳纤维在军事、小型大容量电容
器、磁性薄膜、电子设备的电磁屏蔽膜以及制造各种
功能性元器件等方面都具有广泛的用途[5]
.由于镍具
有较高的熔点,碳纤维表面镀镍后能有效地防止其在
高温环境中的氧化,此外,还可以改善纤维与基体材
料的润湿性[6]
.镀镍的方法主要有电镀法、化学镀法、
离子溅射法和真空蒸镀法等.其中电镀法具有操作温
度低、设备简单、成本低和可连续生产等特点,是一
种有应用前景的方法.
X 射线光电子能谱(XPS)是通过测量原子内层的
电子结合能来推知样品中所含元素的种类,并通过分
析结合能的化学位移,找到元素的价态变化或与电负
性不同原子结合的证据,因此,可通过对内层电子结
合能变化的分析,获得元素化学状态的变化情况.与

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