一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种多孔三元Cu‑ZnNi合金材料及其制备方法和应用，属于多孔金属材料领域。本发明专利技术在铜镀层上电镀锌镍合金镀层，有效提高了多孔铜镍材料的力学性能，在孔隙率相当的条件下，表现出了更好的力学性能和耐腐蚀性能，应用前景更加广阔，可在腐蚀环境下作为抗冲击材料使用。此外，本发明专利技术还具有如下优势：所得多孔三元Cu‑ZnNi合金材料的孔径大，孔分布均匀；与传统的化学镀处理相比，具有工艺流程简单的优势，降低了生产成本，且对环境基本无污染；采用电镀的方法沉积铜镀层和锌镍合金镀层，均镀和深镀能力好，且沉积均匀，镀层结合力强。

A porous ternary Cu ZnNi alloy material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及多孔金属材料
，尤其涉及一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料及其制备方法和应用。
技术介绍
多孔金属由连续的金属相和孔隙组成，与传统的金属材料相比，其特有的孔隙结构使多孔金属具有质量轻、比表面积大、能量吸收性好等特点。根据孔隙是否连通还可分为开孔多孔金属和闭孔多孔金属。开孔多孔金属具有良好的渗透、吸声、散热等性能，闭孔多孔金属具有导热率低、抗冲击性强、高阻尼等特点。因此，多孔金属在化工、机械、建筑、航空等领域中有着广泛的应用前景。其中现有技术公开的多孔铜材料的制备方法往往存在工艺复杂、成本高和环境污染的问题，如专利CN104087975A专利技术了一种泡沫铜的制备方法，该工艺采用聚氨酯泡沫作为基体，经过除油、一次粗化、二次粗化、敏化、活化、解胶等复杂的表面处理后进行化学镀铜，再经过电镀加厚镀层，最后固化得到泡沫铜材料；文献《电沉积法制备多层泡沫铜/镍》(张秋利等，有色金属，2009年)通过对聚氨酯泡沫基体的预处理、化学镀以及电镀制备了泡沫铜镍复合材料，但其预处理过程包括粗化、敏化、活化和解胶等过程，工艺繁杂，且未经固化，聚氨酯泡沫基体仍留在金属材料中，影响其导电能力等性能。2017年公开的专利CN107419243A专利技术了一种多孔Cu-Ni复合材料的制备方法，该方法采用聚氨酯泡沫作为基体，通过除油、粗化、涂覆导电胶、电沉积和固化等处理步骤得到了多孔Cu-Ni复合材料。该工艺虽然解决了表面处理过程复杂的问题，但是该工艺仅通过交替沉积的方式提高多孔金属的耐腐蚀性能和力学性能，当沉积层过厚时，材料的孔隙率就会下降，因而很难得到孔隙率高、耐腐蚀性能好，且具有良好力学性能的多孔金属材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料及其制备方法和应用，本专利技术所提供的多孔三元Cu-ZnNi合金材料孔隙率高，力学性能优异，且耐腐蚀性好。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多孔三元Cu-ZnNi合金材料的制备方法，包括如下步骤：将开孔软质聚氨酯泡沫依次进行去脂处理和粗化处理，得到粗化软质聚氨酯泡沫；将所述粗化软质聚氨酯泡沫浸涂导电胶，然后进行固化，得到硬质聚氨酯泡沫；将所述硬质聚氨酯泡沫交替进行电镀铜和电镀锌镍合金，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体；所述电镀锌镍合金所用的锌镍合金镀液为锌盐、镍盐和硼酸的混合水溶液；所述锌盐和镍盐的浓度以金属离子的浓度计，所述锌盐的浓度为0.14～0.74mol/L，所述镍盐的浓度为0.61～0.78mol/L，所述硼酸的浓度为1.45～1.62mol/L；所述交替进行电镀铜和电镀锌镍合金的次数为1次以上；将所述多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体在保护气氛中于300～500℃进行煅烧，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料。优选地，所述电镀锌镍合金的电流密度为0.005～0.035A/cm2，温度为20～80℃，时间为1～3h。优选地，所述电镀铜的电流密度为0.002～0.005A/cm2，时间为0.5～2h。优选地，所述电镀铜用铜镀液为铜盐、氨水和草酸的混合水溶液；所述铜盐的浓度以其中铜离子的浓度计为0.12～0.25mol/L；配制铜镀液所用氨水的质量浓度为25～28％，配制铜镀液所用氨水的量为50～60mL/L；所述草酸的浓度为0.55～0.89mol/L。优选地，所述煅烧的时间为1～2h；升温至所述煅烧的温度的升温速率为5～10℃/min。优选地，所述去脂处理包括依次进行的碱洗和酸洗；所述碱洗用碱洗液的pH值≥10，所述碱洗的时间为20～30min；所述酸洗用酸洗液的pH值≤2，所述酸洗的时间为2～10min。优选地，所述粗化处理用粗化液为三氧化铬和浓硫酸的混合水溶液；所述三氧化铬的浓度为3～10g/L，所述浓硫酸的用量为1～3mL/L；所述粗化处理在室温进行，所述粗化处理的时间为20～30h。优选地，所述导电胶为石墨导电胶；所述浸涂的导电胶厚度为5～20μm；所述固化的温度为150～200℃，时间为5～10h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的多孔三元Cu-ZnNi合金材料。本专利技术还提供了上述技术方案所述的多孔三元Cu-ZnNi合金材料作为抗冲击材料的应用。本专利技术在铜镀层上电镀锌镍合金镀层，有效提高了多孔铜镍材料的力学性能，在孔隙率相当的条件下，表现出了更好的力学性能和耐腐蚀性能，应用前景更加广阔。此外，本专利技术还具有如下优势：所得多孔三元Cu-ZnNi合金材料的孔径大，孔分布均匀；与传统的化学镀处理相比，具有工艺流程简单的优势，降低了生产成本，且对环境基本无污染；采用电镀的方法沉积铜镀层和锌镍合金镀层，均镀和深镀能力好，且沉积均匀，镀层结合力强。实验结果表明，本专利技术所提供的制备方法得到的多孔三元Cu-ZnNi合金材料的压缩强度为0.071～0.095MPa，杨氏模量为12.17～15.11MPa。附图说明图1为实施例2所得多孔三元Cu-ZnNi合金材料的实物图；图2为多孔三元Cu-ZnNi合金材料中锌镍合金镀层中镍含量与电镀锌镍合金温度的关系图。具体实施方式本专利技术提供了一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料的制备方法，包括如下步骤：将开孔软质聚氨酯泡沫依次进行去脂处理和粗化处理，得到粗化软质聚氨酯泡沫；将所述粗化软质聚氨酯泡沫浸涂导电胶，然后进行固化，得到硬质聚氨酯泡沫；将所述硬质聚氨酯泡沫交替进行电镀铜和电镀锌镍合金，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体；所述电镀锌镍合金所用的锌镍合金镀液为锌盐、镍盐和硼酸的混合水溶液；所述锌盐和镍盐的浓度以金属离子的浓度计，所述锌盐的浓度为0.14～0.74mol/L，所述镍盐的浓度为0.61～0.78mol/L，所述硼酸的浓度为1.45～1.62mol/L；所述交替进行电镀铜和电镀锌镍合金的次数为1次以上；将所述多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体在保护气氛中于300～500℃进行煅烧，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料。本专利技术将开孔软质聚氨酯泡沫依次进行去脂处理和粗化处理，得到粗化软质聚氨酯泡沫。本专利技术对所述开孔软质聚氨酯泡沫的孔隙率没有特殊限定，本领域技术人员可以根据需要选择合适的孔隙率，在本专利技术实施例中，所述开孔软质聚氨酯泡沫的孔隙率优选≥80％，更优选为80～95％。本专利技术优选将所述开孔软质聚氨酯泡沫进行预水洗，再进行去脂处理；本专利技术对所述预水洗的具体操作方式没有特殊限定，可以为任意水洗方式，所述预水洗能够将开孔软质聚氨酯泡沫中的不溶性固体污染物(如有机物颗粒、灰尘等)去除；在本专利技术实施例中，所述预水洗的方式优选为浸泡洗涤，所述浸泡洗涤过程优选为辅以超声处理，所述预水洗用水优选为蒸馏水，所述预水洗的时间优选为5～10min，所述预水洗过程中的超声处理的功率优选为20～40kH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将开孔软质聚氨酯泡沫依次进行去脂处理和粗化处理，得到粗化软质聚氨酯泡沫；/n将所述粗化软质聚氨酯泡沫浸涂导电胶，然后进行固化，得到硬质聚氨酯泡沫；/n将所述硬质聚氨酯泡沫交替进行电镀铜和电镀锌镍合金，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体；所述电镀锌镍合金所用的锌镍合金镀液为锌盐、镍盐和硼酸的混合水溶液；所述锌盐和镍盐的浓度以金属离子的浓度计，所述锌盐的浓度为0.14～0.74mol/L，所述镍盐的浓度为0.61～0.78mol/L，所述硼酸的浓度为1.45～1.62mol/L；所述交替进行电镀铜和电镀锌镍合金的次数为1次以上；/n将所述多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体在保护气氛中于300～500℃进行煅烧，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将开孔软质聚氨酯泡沫依次进行去脂处理和粗化处理，得到粗化软质聚氨酯泡沫；
将所述粗化软质聚氨酯泡沫浸涂导电胶，然后进行固化，得到硬质聚氨酯泡沫；
将所述硬质聚氨酯泡沫交替进行电镀铜和电镀锌镍合金，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体；所述电镀锌镍合金所用的锌镍合金镀液为锌盐、镍盐和硼酸的混合水溶液；所述锌盐和镍盐的浓度以金属离子的浓度计，所述锌盐的浓度为0.14～0.74mol/L，所述镍盐的浓度为0.61～0.78mol/L，所述硼酸的浓度为1.45～1.62mol/L；所述交替进行电镀铜和电镀锌镍合金的次数为1次以上；
将所述多孔三元Cu-ZnNi合金材料前驱体在保护气氛中于300～500℃进行煅烧，得到多孔三元Cu-ZnNi合金材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电镀锌镍合金的电流密度为0.005～0.035A/cm2，温度为20～80℃，时间为1～3h。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电镀铜的电流密度为0.002～0.005A/cm2，时间为0.5～2h。


4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述电镀铜用铜镀液为铜盐、氨水和草酸的混合水溶液；所述铜盐的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮莹，杨碧莲，李星吾，魏炳波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61