一种复合金属多孔体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合金属多孔体及其制备方法，尤其是采用热浸铝的方法制备复合金属多孔铝。该复合金属多孔体，是以泡沫金属或泡沫合金为骨架进行热浸金属或合金制成的复合金属多孔体，其中：泡沫金属或泡沫合金的成分含量４０～９５（ｗｔ）％，余量为热浸的金属或合金。该方法包括下述步骤：首先以泡沫材料为芯膜，在该芯膜上沉积一种、或二种、或二种以上金属制备多孔金属或多孔合金；之后再以多孔金属或多孔合金为骨架，在该骨架上采用热浸方法进行热浸金属或合金，即可制备出复合金属多孔体。本发明专利技术的优点是：该方法制备出的金属多孔体、特别是复合金属多孔铝，孔隙率高（≥９０％），孔径为０．２～１０ｍｍ，生产工艺简单、制备成本低并易于工业化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是，尤其是采用热浸金属的方法制备复合金属多孔体及其制备方法。
技术介绍
金属多孔体以其密度小、孔隙率高、比表面积大并具有三维网状结构而广泛应用于过滤、屏蔽、吸音及二次电池和载体等方面。金属多孔体的制备方法可以采用粉末冶金、电沉积(电铸)、气相沉积及金属熔炼浇铸(渗流)和金属发泡等方法进行制备。现广泛使用的金属多孔体有泡沫镍(铜)、泡沫钛(合金)以及泡沫铝等。泡沫镍的制备方法主要是采用电沉积(电铸)的方法进行制备，其工艺首先是制备导电层，即将聚氨酯泡沫塑料经涂敷导电涂料(或化学镀、气相沉积金属等处理)后，使非导电的聚氨酯泡沫塑料具有导电性；之后采用电沉积(电铸)的方法在泡沫塑料上沉积金属镍，最后通过热处理除去有机物并改善金属性能以制备出泡沫镍。泡沫镍主要用于二次电池电极基板和载体。泡沫钛(合金)的制备方法主要是采用粉末冶金的方法进行制备，即选用一定粒径的金属或金属合金粉末，经压制成型后进行烧结处理。泡沫钛(合金)主要用于过滤。金属多孔铝(泡沫铝)制备方法目前主要采用的是金属熔炼浇铸(渗流)法和金属发泡法。金属熔炼浇铸(渗流)法主要是将熔化的铝(铝合金)融液浇铸(渗流)在装有非金属球的容器里，使铝液进入到非金属球的间隙中，待金属铝(铝合金)冷却凝固后再除去非金属球，从而制备出金属多孔铝。金属发泡法就是将发泡剂置于铝(铝合金)熔体里或借助外部气体(如氮气等)，通过控制温度及搅拌速度使发泡剂分解以产生气体，从而铝(铝合金)发泡成为金属多孔铝。金属多孔铝(泡沫铝)主要用于屏蔽及吸音。上述金属多孔体的制备方法是制备金属多孔体的主要方法，针对不同的用途可采用不同的方法进行制备金属多孔体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种孔隙率高的复合金属多孔体、特别是复合金属铝(铝合金)多孔体。本专利技术的另一个目的是提供一种复合金属多孔体、特别是复合金属铝(铝合金)多孔体的制备方法，其生产工艺简单并易于工业化。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种复合金属多孔体，是以泡沫金属或泡沫合金为骨架进行热浸金属或合金制成的复合金属多孔体，其中，泡沫金属或泡沫合金的成分含量40～95(wt)％，余量为热浸的金属或合金。在复合金属多孔体中，所述的复合金属多孔体的孔径为0.2～10.0mm，孔隙率不小于90％，厚度在1.5～10.0mm。在复合金属多孔体中，对泡沫金属中的金属，泡沫合金中的合金并没有限定，其中，优选的是所述的泡沫金属为镍、铁、铜、铅、锌等金属；泡沫合金为镍-铁、或铜-铁、或镍-铜等合金。其中，二元合金可以，三元以上合金也可以。在复合金属多孔体中，所述的热浸金属包括铝、锡、锌和铅等金属中的任意一种。其中，优选金属是铝。在复合金属多孔体中，所述的热浸合金包括铝-锌或铅-锡等合金。其中，优选合金是铝-锌合金。一种制备复合金属多孔体的方法，该方法包括下述步骤首先以泡沫材料为芯膜，在该芯膜上沉积一种、或二种、或二种以上金属制备多孔金属或多孔合金；之后再以多孔金属或多孔合金为骨架，在该骨架上采用热浸方法进行热浸金属或合金。本专利技术方法的专利技术点在于将电沉积(电铸)和热浸工艺结合起来制备复合金属多孔体。即以泡沫材料为芯膜，在该芯膜上沉积金属制备多孔金属或多孔合金，再以其为骨架，在该骨架上采用热浸方法进行热浸金属或合金，即可制备出复合金属多孔体。在上述方法中，在制备多孔金属或多孔合金步骤中，所述泡沫材料为聚氨酯泡沫塑料、纺织或无纺织布料、纤维毡等。在上述方法中，在上述芯膜上沉积一种、或二种、或二种以上金属，对所沉积的金属并没有限定，其中，优选的是所述的金属为镍、铁、铜、铅、锌等中的任意一种金属、或二种、或二种以上金属，在沉积二种、或二种以上金属时，接着进行热处理，通过热处理实现金属的合金化，成为镍-铁、或铜-铁、或镍-铜等合金。在上述方法中，所述的热浸金属包括铝、锡、锌和铅等金属中的任意一种，其中，优选金属是铝。所述的热浸合金包括铝-锌或铅-锡等合金，其中，优选合金是铝-锌合金。在上述方法中，所述的热浸方法是在空气中进行，或在非氧化性气氛下进行，或在真空条件下进行。在上述方法中，所述的热浸方法包括采用浇铸或渗流的方式进行。在上述方法中，所述的泡沫金属或泡沫合金为采用粉末冶金、电沉积(电铸)或气相沉积等方法制备出泡沫金属或泡沫合金。本专利技术的优点是该方法制备出的复合金属多孔体、特别是复合金属铝(铝合金)多孔体为三维网状结构，孔隙率高(≥90％)，孔径为0.2～10.0mm，与泡沫铝的制备工艺相比较，具有生产工艺简单、制备成本低并易于工业化。具体实施例方式制备复合金属多孔体，先制备多孔金属或多孔合金，首先将泡沫材料处理使其具有导电性，其步骤可以是(1)将泡沫材料在含有氧化剂的溶液里进行氧化处理，之后再对泡沫材料进行还原，目的就是改善泡沫材料的润湿性及亲水性，提高开孔率；(2)通过化学镀或涂导电浆料、气相沉积、喷镀、真空镀等方法使非导电的泡沫材料具有导电性。或直接将泡沫材料采用(2)的方法制备导电层。其次采用电沉积(电铸)的方法将金属沉积在泡沫材料上，通过电流、沉积时间和溶液浓度等参数的调节以控制金属沉积量。第三将沉积有金属的泡沫材料通过热处理(烧解及还原处理)即可制备出泡沫金属。泡沫合金的制备可以按上述方法首先制备出泡沫金属，之后再电沉积(电铸)上一种、或二种、或两种以上的其它金属；也可以在上述第二步后，即电沉积(电铸)一种金属之后再进行电沉积(电铸)另一种或两种以上的其它金属，接着进行热处理。通过热处理实现金属的合金化，改善其性能。泡沫合金的成分可以按要求比例进行调整。多孔金属或多孔合金热浸金属或合金，优选是热浸铝、或铝合金。在热浸铝、或铝合金过程中，就是在装有铝或铝合金熔体的容器中将多孔金属或多孔合金浸渍其中，通过控制时间及温度等参数以决定铝或铝合金的沉积量。为了改善多孔铝的性能，在热浸铝的过程中可以加入一些添加剂。热浸铝的方法还可以采用浇铸或渗流方式进行，即将熔化的铝(铝合金)液浇铸在泡沫金属上或在一定的压力下使铝(铝合金)液通过泡沫金属，从而形成复合金属铝(铝合金)的金属多孔体。本专利技术对采用粉末冶金、电沉积(电铸)、气相沉积等方法制备出的多孔金属或多孔合金进行热浸铝或铝合金、以及热浸其他金属及合金同样适用。下面通过举例对本专利技术复合金属多孔体及其制备方法作进一步说明。实施例1在一种铁-镍泡沫合金为骨架上进行热浸铝。制备方法如下取厚度为2.0mm、孔径不低于0.5mm的聚氨酯泡沫塑料，尺寸11.0cm×9.0cm。首先在高锰酸钾的酸性溶液里浸泡0.5～5min，再于草酸溶液里进行还原0.5～5min；其次制备导电层，将已洗涤甩干的泡沫塑料浸于含碳的导电涂料中2～5min，挤净残余的涂料并烘干。第三步进行电沉积铁，在含硫酸亚铁150～350g/l，硫酸铵80～200g/l，PH值为2.0～5.5，温度15～60℃，电流密度3～8A/dm2的条件下进行电沉积铁；第四步在瓦特液里以电流密度3～8A/dm2，温度40～45℃，进行电沉积镍，使镍包覆于铁上；第五步通过热处理即在300～500℃于空气中进行热分解去除泡沫塑料芯膜，在850～1000℃于还原性气氛中还原10～30min形成镍-铁合金；第六步在装有纯铝的坩埚里于720本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合金属多孔体，其特征在于：是以泡沫金属或泡沫合金为骨架进行热浸金属或合金制成的复合金属多孔体，其中，泡沫金属或泡沫合金的成分含量４０～９５（ｗｔ）％，余量为热浸的金属或合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：惠志林，崔舜，高云，康志君，汪礼敏，李明，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]