一种超高孔隙率多孔金属材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超高孔隙率多孔金属材料及其制备方法，属于多孔金属材料制备技术领域。本发明专利技术将SiO2微球粉末敏化处理后进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末；将所述复合SiO2微球粉末烧结，将烧结得到的成型料在HF溶液中浸泡后干燥，得到超高孔隙率多孔金属材料；所述超高孔隙率多孔金属材料的孔隙率≥98％。本发明专利技术可通过对SiO2微球粉末、化学镀和烧结过程的控制，方便地获得孔隙率≥98％，且具有不同宏观外形、力学性能优异的超高孔隙率多孔金属材料。

A Porous Metal Material with Super High Porosity and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种超高孔隙率多孔金属材料及其制备方法
本专利技术涉及多孔金属材料制备
，特别涉及一种超高孔隙率多孔金属材料及其制备方法。
技术介绍
多孔金属材料是一类微观结构像海绵一样的低密度金属材料，一般是由连续或分离的孔和连续的金属韧带组成，且其孔径和韧带尺寸与材料宏观尺寸一般需要相差两个数量级以上。多孔金属材料在催化、电池、痕量检测、电磁屏蔽、降噪、国防研究等多个领域都有广泛地应用。多孔金属材料常用的制备方法包括熔体发泡法、造孔剂法、脱合金法、粉末冶金法、模板法等，但是这些方法一般不能制备出孔隙率大于90％的块体多孔金属。随着3D打印技术的兴起，以3D打印有机物骨架材料为牺牲模板，结合化学沉积、电化学沉积、原子层沉积等镀膜技术，可以获得孔隙率大于98％的多孔金属。但是，目前3D打印技术还无法获得孔径小于10微米，宏观块体尺寸在厘米级的具有跨尺度结构的多孔材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超高孔隙率多孔金属材料及其制备方法。本专利技术提供的制备方法可方便地获得孔隙率≥98％，孔径≤10μm且具有不同宏观外形、力学性能优异的超高孔隙率多孔金属材料。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种超高孔隙率多孔金属材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将SiO2微球粉末在敏化液中进行敏化处理，得到敏化的SiO2微球粉末；(2)将所述敏化的SiO2微球粉末在化学镀液中进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末；(3)将所述复合SiO2微球粉末烧结，得到成型料；(4)将所述成型料在HF溶液中浸泡后干燥，得到超高孔隙率多孔金属材料；所述超高孔隙率多孔金属材料的孔隙率≥98％。优选地，所述步骤(1)中SiO2微球粉末的直径≤10μm。优选地，所述步骤(1)中的敏化液为SnCl2的盐酸溶液；所述SnCl2的盐酸溶液由SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸配制而成，所述SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸的用量比为2～10g：50～100mL：20～80mL，所述盐酸的质量浓度为30～35％。优选地，所述步骤(1)中敏化处理的时间为1～10h。优选地，所述步骤(2)中金属层的材质为金、银、铜、铁或镍；所述金属层的厚度为100～200nm。优选地，所述步骤(2)中化学镀的时间为1～10h。优选地，所述步骤(3)中的烧结为放电等离子烧结，所述放电等离子烧结的温度为300～500℃，压力为20～40KN，时间为60～120s。优选地，所述步骤(4)中HF溶液的质量浓度为10～30％，所述浸泡的时间为10～24h。优选地，所述步骤(4)中的干燥为二氧化碳超临界干燥。本专利技术提供了以上技术方案所述的制备方法制备的超高孔隙率多孔金属材料。本专利技术提供了一种超高孔隙率多孔金属材料的制备方法，包括以下步骤：将SiO2微球粉末敏化处理后进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末；将所述复合SiO2微球粉末烧结，将烧结得到的成型料在HF溶液中浸泡后干燥，得到超高孔隙率多孔金属材料；所述超高孔隙率多孔金属材料的孔隙率≥98％。本专利技术可通过对SiO2微球粉末、化学镀和烧结过程的控制，方便地获得孔隙率≥98％，孔径≤10μm且具有不同宏观外形、力学性能优异的超高孔隙率多孔金属材料。附图说明图1为实施例1制备的超高孔隙率多孔金材料的微观结构图。具体实施方式本专利技术提供了一种超高孔隙率多孔金属材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将SiO2微球粉末进行敏化处理，得到敏化的SiO2微球粉末；(2)将所述敏化的SiO2微球粉末进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末；(3)将所述复合SiO2微球粉末烧结，得到成型料；(4)将所述成型料在HF溶液中浸泡后干燥，得到超高孔隙率多孔金属材料；所述超高孔隙率多孔金属材料的孔隙率≥98％。本专利技术将SiO2微球粉末进行敏化处理，得到敏化的SiO2微球粉末。在本专利技术中，所述SiO2微球粉末的直径优选≤10μm。本专利技术可通过调节SiO2微球粉末的直径，方便地调节所述超高孔隙率多孔金属材料的孔径，获得孔径不大于10μm的多孔金属材料。本专利技术对所述SiO2微球粉末的来源没有特别的要求，根据孔径需求选用相应的市售产品即可。在本专利技术中，所述敏化处理用敏化液优选为SnCl2的盐酸溶液；所述SnCl2的盐酸溶液优选由SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸配制而成，所述SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸的用量比为优选为2～10g：50～100mL：20～80mL，更优选为6～8g：60～80ml：50～60ml，所述盐酸的质量浓度优选为30～35％，更优选为35％。本专利技术对所述SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸的来源没有特别的要求，采用市售的相应产品即可。在本专利技术中，所述敏化液中优选还包括锡粒；所述锡粒的直径优选为3mm，所述锡粒的用量优选为2～5颗。本专利技术优选通过在敏化液中加入锡粒，防止敏化液中的二价锡离子氧化为四价锡离子，影响敏化效果。在本专利技术中，所述敏化处理的时间优选为1～10h，更优选为2～8h。本专利技术优选将所述SiO2微球粉末分散于敏化液中，在搅拌条件下进行敏化处理；所述搅拌优选为磁力搅拌；所述搅拌的转速优选为400～800r/min，更优选为500～600r/min；本专利技术对所述搅拌的时间没有特别的要求，使SiO2微球粉末均匀分散在敏化液中即可。本专利技术通过敏化处理在SiO2微球粉末表面形成锡离子附着层，作为化学镀的活性点。敏化处理后，本专利技术优选将所述敏化的SiO2微球粉末用去离子水进行清洗，所述清洗优选采用离心的方法进行；本专利技术对所述清洗的次数没有特别的要求，保证将所述敏化的SiO2微球粉末清洗干净即可。清洗完成后，本专利技术将所得敏化的SiO2微球粉末进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末。在本专利技术中，所述金属层的材质优选为金、银、铜、铁或镍；所述金属层的厚度优选为100～200nm，更优选为120～180nm。在本专利技术中，当所述金属层的材质为金时，所述化学镀用化学镀液的组成优选包括以下成分：去离子水150～300mL；盐酸羟胺0.2～0.8g；氯金酸溶液1～2mL；所述氯金酸溶液的浓度优选为0.4mol/L；所述化学镀液与SiO2微球粉末的用量比优选为300～500mL：1g。本专利技术优选先将所述去离子水加入敏化的SiO2微球粉末中，再依次加入所述盐酸羟胺和氯金酸溶液，进行化学镀。本专利技术以盐酸羟胺为还原剂，将氯金酸还原为金属金沉积在敏化的SiO2微球粉末表面形成致密的金镀层。在本专利技术中，当所述金属层的材质为银时，所述化学镀用化学镀液的组成优选包括以下成分：所述化学镀液与SiO2微球粉末的用量优选为300～500mL：1g。本专利技术优选先将所述硝酸银加入氨水和部分去离子水中形成银氨溶液，然后将剩余去离子水加入敏化的SiO2微球粉末中，再依次加入所述银氨溶液和葡萄糖，进行化学镀。本专利技术以葡萄糖为还原剂，将硝酸银还原为金属银沉积在敏化的SiO2微球粉末表面形成致密的银镀层。在本专利技术中，所述金属层的材质还可以为铜、铁或镍。当所述金属层的材质为铜、铁或镍时，本专利技术对相应的化学镀用化学镀液没有特别的要求，采用本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高孔隙率多孔金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将SiO2微球粉末进行敏化处理，得到敏化的SiO2微球粉末；(2)将所述敏化的SiO2微球粉末进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末；(3)将所述复合SiO2微球粉末烧结，得到成型料；(4)将所述成型料在HF溶液中浸泡后干燥，得到超高孔隙率多孔金属材料；所述超高孔隙率多孔金属材料的孔隙率≥98％。

【技术特征摘要】
1.一种超高孔隙率多孔金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将SiO2微球粉末进行敏化处理，得到敏化的SiO2微球粉末；(2)将所述敏化的SiO2微球粉末进行化学镀，在SiO2微球表面形成金属层，得到复合SiO2微球粉末；(3)将所述复合SiO2微球粉末烧结，得到成型料；(4)将所述成型料在HF溶液中浸泡后干燥，得到超高孔隙率多孔金属材料；所述超高孔隙率多孔金属材料的孔隙率≥98％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中SiO2微球粉末的直径≤10μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中敏化处理用敏化液为SnCl2的盐酸溶液；所述SnCl2的盐酸溶液由SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸配制而成，所述SnCl2·2H2O、去离子水和盐酸的用量比为2～10g：50～100mL：20～80mL，所述盐酸的质量浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛高，徐习斌，袁磊，谭秀兰，罗江山，唐兴，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51