一种Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ni‑Sn‑P‑Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对聚氨酯泡沫预处理；(2)制备主盐溶液A和还原溶液B；(3)将改性聚氨酯泡沫浸入到主盐溶液A中，升温并持续搅拌，搅拌时同步滴加还原溶液B，反应结束后，取出产品，反复洗涤后干燥得到镀覆Ni‑Sn‑P‑Cr镀层的聚氨酯泡沫材料；(4)将镀覆Ni‑Sn‑P‑Cr镀层的聚氨酯泡沫材料加热去除聚氨酯泡沫得到初品泡沫金属材料；(5)在还原性气氛下，加热还原处理初品泡沫金属材料，即得到Ni‑Sn‑P‑Cr多孔合金泡沫金属材料。本发明专利技术中采用还原的方式可以使复合镀层中Ni‑Sn‑P‑Cr之间相互扩散，使得镀层更加致密与光滑，更有利于复合镀层的抗氧化性能的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法
本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种泡沫金属材料的制备方法。
技术介绍
泡沫金属是一种内部分布大量孔洞的特殊金属材料。由于其独特的三维网络结构，泡沫金属具有比表面积大、孔隙率高、电磁屏蔽、吸声、吸能等一系列优异的结构和功能双重特性，因此泡沫金属不仅可作为结构材料，还可作为功能材料使用，是随着人类科技逐步发展起来的一类新型材料。目前，金属泡沫材料已广泛应用于航空发动机油气过滤、轨道交通轻量化、催化剂及催化剂载体、保温、电磁屏蔽材料等领域。泡沫金属具有传统金属材料材料所不具备的优点：孔隙率高、比表面积大、三维结构孔结构规整和孔径大小设计可控。近年来，泡沫金属的研究和应用主要集中在金属泡沫镍上。但泡沫镍不仅易氧化，而且耐腐蚀性能差，这些性能上的不足极大地限制泡沫镍的应用。并且，目前泡沫镍的制备工艺主要是电沉积法，但电沉积过程要求基体必须是导电的，基体形状不规则以及电荷分布不均匀很可能导致镀层的不均匀沉积。因此，为了拓宽泡沫镍的应用范围，关键在于寻找一种能在泡沫镍中引入第二种金属元素以获得优异的结构和功能特性，并开发出一种新的泡沫镍制备工艺。目前，Ni-Sn-P-Cr四元镀层的研究引起了国内外科研工作者的广泛重视。化学镀更是一种有效的表面改性方法，它不仅可以应用于导电和非导电部件，并且对基体的几何形状没有特殊要求。利用化学镀法制备Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫的相关研究较少，制备得到的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫的抗氧化等性能欠佳。r>
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种抗氧化好的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对聚氨酯泡沫进行除油、活化和敏化处理得到改性聚氨酯泡沫；除油可以去除聚氨酯泡沫表面的油污，可以通过调整浸泡时间、浓度和温度的方式来达到最佳除油效果；活化和敏化处理有利于聚氨酯泡沫表面更容易镀覆复合金属镀层；(2)将硫酸镍、四氯化锡、柠檬酸钠、氯化铬和乳酸通过搅拌得到主盐溶液A；将包括次磷酸钠的还原剂与水混合，通过超声震荡混合均匀获得还原溶液B；(3)将改性聚氨酯泡沫浸入到主盐溶液A中，升温并持续机械搅拌，搅拌时同步滴加还原溶液B，反应结束后，取出产品，反复洗涤后干燥得到镀覆Ni-Sn-P-Cr镀层的聚氨酯泡沫材料；上述搅拌可以保证镀覆过程中镀层厚度的均匀性；(4)将镀覆Ni-Sn-P-Cr镀层的聚氨酯泡沫材料在管式炉中加热去除聚氨酯泡沫得到初品泡沫金属材料；(5)在还原性气氛下，加热还原处理初品泡沫金属材料，即得到Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料。上述制备方法中，优选的，所述聚氨酯泡沫的纯度为99.9％，孔隙率为10-50PPI，厚度为0.4-0.5mm。上述孔隙率和厚度对生成的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的性能有较大的影响，上述孔隙率和厚度可以保证Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的抗氧化性能。上述制备方法中，优选的，所述主盐溶液A中，硫酸镍的浓度为10-40g/L，四氯化锡的浓度为5-40g/L，氯化铬的浓度为20-50g/L，柠檬酸钠的浓度为10-40g/L，乳酸的浓度为20-50g/L；所述还原剂包括水合肼、甲醛、酒石酸钾钠、硫酸肼、乙二胺、乙二醛、硼氢化钠、内缩醛、三乙醇胺、丙三醇、鞣酸或米吐尔中的至少一种和次磷酸钠的混合物；所述还原剂的浓度为10-40g/L。还原剂加入完毕后，控制每升主盐溶液A中，还原剂的浓度为10-40g/L。我们研究表明，镀层中各元素的比例关系对镀层的性能有较大的影响，通过化学镀，可以调整各元素之间的配比，以得到抗氧化性能更好的镀层。上述制备方法中，优选的，所述还原剂由鞣酸、米吐尔和次磷酸钠按质量比为1：5：10混合而成。我们研究表明，采用上述配比的还原剂组成，各还原剂相互协同作用，可以保证镀层的综合性更优异，抗氧化性能更好。上述制备方法中，优选的，所述步骤(4)中加热去除聚氨酯泡沫时，控制加热温度为300-600℃。上述制备方法中，优选的，所述步骤(5)中，加热还原处理初品泡沫金属材料时在含有氢气的气氛下进行还原反应，控制还原温度为300-550℃，还原时间为1-3h。上述还原温度有利于镀层中的Ni-Sn-P-Cr之间会发生元素之间的扩散，使镀层变得更加致密。温度过高或过低难以保证致密度。上述制备方法中，优选的，所述步骤(3)中干燥为在50-80℃干燥12-24h。上述制备方法中，优选的，所述除油处理是将聚氨酯泡沫放入50-120g/L的碱性溶液中，再加热至70-90℃处理1-3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性。上述制备方法中，优选的，所述敏化处理是将除油处理后的聚氨酯泡沫加入敏化液中超声处理，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，于70-90℃下干燥12-24h；所述敏化液为氯化亚锡与盐酸的混合溶液。上述制备方法中，优选的，所述活化处理将敏化处理后的聚氨酯泡沫加入活化液中超声处理30-120min，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，干燥后得到改性聚氨酯泡沫；所述活化液为PdCl2与盐酸的混合溶液。本专利技术的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料是将聚氨酯作为原料，采用柠檬酸钠-乳酸混合体系，通过化学镀的方法在聚氨酯泡沫表面同时镀覆Ni-Sn-P-Cr，再将其进行热处理去除聚氨酯泡沫，将去除聚氨酯泡沫的泡沫金属材料在管式炉进一步进行镀层的还原，还原气体易进入材料内部，在还原的同时镀层中的Ni-Sn-P-Cr之间会发生元素之间的扩散，使镀层变得更加致密，从而得到抗氧化性能更好的复合金属镀层的泡沫金属材料。并且，本专利技术中，由于采用化学镀的方式，易于通过调控四种元素中质量分数的比例可以制备出具有良好抗氧化性能的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术制备方法的实验流程简单，安全可靠，设备简单，易于实现连续化制备。2、本专利技术中使用聚氨酯泡沫作为基体，通过敏化和活化处理为后续的复合镀层的形成提供更多的形核位点，有利复合镀层的形成。3、本专利技术中采用化学镀的方式，通过调整主盐溶液中各个金属盐之间的配比来调控复合镀层中，各个元素之间的比例和镀覆层的厚度，以得到抗氧化性能好的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料。并且，通过化学镀的方法制备的Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料具有结构均匀、摩擦系数低、耐蚀性和抗氧化性优异等特点，对于改善传统金属泡沫镍材料具有重要意义。4、本专利技术中采用还原的方式可以使复合镀层中Ni-Sn-P-Cr之间相互扩散，使得镀层更加致密与光滑，更有利于复合镀层的抗氧化性能的提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)对聚氨酯泡沫进行除油、活化和敏化处理得到改性聚氨酯泡沫；/n(2)将硫酸镍、四氯化锡、柠檬酸钠、氯化铬和乳酸通过搅拌得到主盐溶液A；将包括次磷酸钠的还原剂与水混合，通过超声震荡混合均匀获得还原溶液B；/n(3)将改性聚氨酯泡沫浸入到主盐溶液A中，升温并持续搅拌，搅拌时同步滴加还原溶液B，反应结束后，取出产品，反复洗涤后干燥得到镀覆Ni-Sn-P-Cr镀层的聚氨酯泡沫材料；/n(4)将镀覆Ni-Sn-P-Cr镀层的聚氨酯泡沫材料加热去除聚氨酯泡沫得到初品泡沫金属材料；/n(5)在还原性气氛下，加热还原处理初品泡沫金属材料，即得到Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对聚氨酯泡沫进行除油、活化和敏化处理得到改性聚氨酯泡沫；
(2)将硫酸镍、四氯化锡、柠檬酸钠、氯化铬和乳酸通过搅拌得到主盐溶液A；将包括次磷酸钠的还原剂与水混合，通过超声震荡混合均匀获得还原溶液B；
(3)将改性聚氨酯泡沫浸入到主盐溶液A中，升温并持续搅拌，搅拌时同步滴加还原溶液B，反应结束后，取出产品，反复洗涤后干燥得到镀覆Ni-Sn-P-Cr镀层的聚氨酯泡沫材料；
(4)将镀覆Ni-Sn-P-Cr镀层的聚氨酯泡沫材料加热去除聚氨酯泡沫得到初品泡沫金属材料；
(5)在还原性气氛下，加热还原处理初品泡沫金属材料，即得到Ni-Sn-P-Cr多孔合金泡沫金属材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫的纯度为99.9％，孔隙率为10-50PPI，厚度为0.4-0.5mm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述主盐溶液A中，硫酸镍的浓度为10-40g/L，四氯化锡的浓度为5-40g/L，柠檬酸钠的浓度为10-40g/L，氯化铬的浓度为20-50g/L，乳酸的浓度为20-50g/L；所述还原剂包括水合肼、甲醛、酒石酸钾钠、硫酸肼、乙二胺、乙二醛、硼氢化钠、内缩醛、三乙醇胺、丙三醇、鞣酸或米吐尔中的至少一种和次磷酸钠的混合物；所述还原剂的浓度为10-40g/L。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：甘雪萍，赵琪，刘晨虹，李周，周科朝，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43