一種碳纖維表面缺陷的修補方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于碳纖維制造工藝改進技術，特別是一種對碳纖維現有生產工藝中形成的表面缺陷進行處理和修補的方法。
【背景技術】
[0002]碳纖維(或石墨纖維)在加工生產過程中，特別是以聚丙烯晴原絲為原料而加工生產的碳纖維。由于原絲本身的缺陷以及加工過程中均勻性原因造成表面孔洞的形成，這些孔洞造成纖維受力時的應力集中現象，亦是單絲斷裂的主要因素。對這些表面孔洞的恢復一直是碳纖維生產領域內十分關注的問題，但至今沒有很好的方法，所以目前只能犧牲已有孔洞的單絲，從而造成碳纖維整體力學性能指標的明顯下降。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種碳纖維表面缺陷的修補方法，具體地說是用碳涂層來進行修補的方法，以克服孔洞現象，大幅提高碳纖維的力學性能。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
本發明的一種碳纖維表面缺陷的修補方法，是利用射頻聚焦裝置將碳纖維感應加熱。而在已形成的孔洞附近會由于孔洞的原因造成磁力線壓縮，而溫度明顯升高，這時將石英管式反應器中營造一個乙炔氣體的反應環境。乙炔在高溫環境下裂解生成氫氣和游離碳原子，碳原子沉積在高溫的碳纖維表面。由于孔洞處溫度高碳原子沉積快，從而實現對孔洞的修復作用，有效地消除或消弱應力集中現象，大大提高了碳纖維的力學性能指標。
【附圖說明】
[0005]圖1為本發明射頻加熱裝置的結構示意圖。
[0006]其中:1.高頻電源，2.射頻匹配器，3.射頻電纜，4.為形成線性聚焦電磁場的對稱稱合腔，5.石英管式反應器，5A.乙炔氣充入口，5B.氫氣抽出口，5C、5D.氫氣充入口，6.乙炔氣源，6A.氣體流量計，6C.氣體緩沖室，7.碳纖維，8、9.收發絲機構。
【具體實施方式】
[0007]如附圖1所示，本發明的具體實施例，主要包括以下步驟:將要做表面處理的碳纖維7穿過石英管式反應器5設置在收發絲機構8、9之間，在強大聚焦電磁場感應下降碳纖維7加熱至1000— 1300°C之間，此時由充氣口 5C、?之間充入的氬氣保證外部氧氣不能進入反應器5，而由充氣口 5A處以每小時0.9—1.2升的乙炔氣體逆著碳纖維運動方向進入石英反應器5，并與高溫下的碳纖維接觸產生裂解反應，反應生成的游離碳原子沉積在碳纖維的表面及空洞中。碳纖維7在石英反應器內的進行線速度為2—3米/分，可有效地保證碳纖維7表面沉積過程中的修復目的，兩端充入氬氣的流量為0.5升/小時。
[0008]還可以根據碳纖維缺陷的重重程度，適當地調整溫度，絲速度和乙炔流量儀保證修復的效果。
[0009]經過修復后的碳纖維或石墨纖維其抗拉強度和彈性模量均有明顯的提高，是對碳纖維生產工藝質量控制的一個有益補充。
【主權項】
1.一種碳纖維表面缺陷的修補方法，該方法借助專用射頻線性聚焦設備。
2.其特征在于:將碳纖維利用聚焦電磁場感應加熱，碳纖維加熱后，同時在碳纖維所運動通過的石英管式反應器中制造一個乙炔氣體充斥的反應環境，乙炔裂解后生成碳原子沉積在碳纖維表面及空洞處完成缺陷修補。
【專利摘要】本發明公開了一種碳纖維表面缺陷的修補方法，具體說是對碳纖維及石墨化碳纖維質量控制的一種方法，是對碳纖維在加工后產生的表面空洞缺陷進行氣相沉積法修復的一道補充工序，具體是將碳纖維利用聚焦電磁場感應加熱后，并制造一個乙炔反應環境，使乙炔在高溫碳纖維附近裂解為氫氣和碳原子。碳原子沉積在碳纖維表面，特別是其空洞處達到修復缺陷的目的。
【IPC分類】D01F11-12, D01F11-16
【公開號】CN104651981
【申請號】CN201310599191
【發明人】鞠洪建
【申請人】大連惟康科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月25日