CN101092718A - 一种泡沫金属复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泡沫金属复合材料及其制备方法，以海绵为基体，在海绵上进行导电处理，使海绵具有导电性，然后将经过导电处理的海棉置于镀铁电解液中电沉积铁，得到泡沫铁，再在泡沫铁上电镀镍，热处理得到泡沫铁镍金属复合材料，其孔率＞95％，铁的含量为50％～90％，余量为镍。本发明用复合材料组成简单，生产成本低，性能上可以达到泡沫镍的各项指标，完全可以取代泡沫镍，可应用于制造镍氢、镍镉电池基板。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属复合材料及其制造方法，具体地说是一种泡沫金属复合材料及其制造方法。
背景技术
我们知道，泡沫镍(Foam Nickel)是以海绵为基体，在海绵上电沉积镍再热处理而制成，工艺流程是海绵经导电处理后电沉积镍，再进行退火，辊压制成产品泡沫镍。由此制成的泡沫镍具有海绵的三维空间网状结构，其化学成分镍(Ni)＞99％，孔率＞95％，面密度一般大于200克/平方米，可制成各种厚度及形状。
由于泡沫镍的这些特殊性能，在很多领域取得了广泛的应用。尤其在二次电池领域，由于其高孔率的特点，已成功取代原烧结镍基板，普遍用于制造镍氢、镍镉电池基板。但是，近年来由于金属镍资源紧缺，价格暴涨，导致泡沫镍的价格居高不下，急需寻求泡沫镍材料的替代品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种组成简单，生产成本低，性能上可以达到泡沫镍的各项指标，完全可以取代泡沫镍的泡沫金属复合材料及其制造方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种泡沫金属复合材料，其特征是：其以海绵为基体，经导电处理的海绵上电沉积铁得到泡沫铁，再在泡沫铁上电沉积镍，热处理得到泡沫铁镍金属复合材料，其孔率＞95％，铁的含量为50％～95％，余量为镍。
本发明上述泡沫金属复合材料的制造方法是，其特征是：以海绵为基体，在海绵上进行导电处理，使海绵具有导电性，然后将经过导电处理的海棉置于下述镀铁电解液中电沉积铁：
电镀液配比：FeCl2·4H2O：350-400克/升
KCl：15-20克/升
MnCl2：2-5克/升
V2O5：0.05-0.1克/升
PH：1-1.5
温度：30-50℃
电流密度：15-20安/平方分米
电沉积铁后再置于下述镀镍电解液中电镀镍：
电镀液配比：NiSO4·7H2O：240-280克/升
NiCl2·6H2O：40-50克/升
HBO3：30-40克/升
PH：3.5-4
温度：40-50℃
电流密度：2-3安/平方分米
镀镍后在惰性或还原性气氛保护下，进行热处理，热处理温度为500-1000℃，得到泡沫铁镍复合材料。可压制、裁切成需要规格的成品。
由此制成的泡沫铁镍复合材料主要技术参数如下：
1、化学成分：铁(Fe)≥50％，镍(Ni)＜50％；
2、孔率＞95％
3、面密度：根据需要可制成各种密度，一般大于200克/平方米
4、可制成各种厚度及形状
本发明由于在海绵上先电沉积铁或铁合金，再在泡沫铁上电沉积镍，对照现有技术，本发明复合材料组成简单，电沉积铁和电沉积镍结合可靠，生产成本低，性能上可以达到泡沫镍的各项指标，完全可以取代泡沫镍，可广泛地应用于制造镍氢、镍镉电池基板。特别克服现有技术的偏见，在海绵上首先电沉积铁，并且复合材料以铁为主要成分，大幅度降低了制造成本，具有更加广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种泡沫金属复合材料，其以海绵为基体，经导电处理的海绵上电沉积铁得到泡沫铁，再在泡沫铁上电镀镍，热处理得到泡沫铁镍金属复合材料，其孔率＞95％，铁的含量为50％～95％，余量为镍。
本发明上述泡沫金属复合材料的制造方法是，其以海绵为基体，在海绵上进行导电处理，可以采用导电胶涂复、化学镀镍或真空镀的方法，使海绵具有导电性；然后将经过导电处理的海棉置于下述镀铁电解液中电沉积铁：
电镀液配比：FeCl2·4H2O：350-400克/升
KCl：15-20克/升
MnCl2：2-5克/升
V2O5：0.05-0.1克/升
PH：1-1.5
温度：30-50℃
电流密度：15-20安/平方分米
电沉积铁后再置于下述镀镍电解液中电镀镍：
电镀液配比：NiSO4·7H2O：240-280克/升
NiCl2·6H2O：40-50克/升
HBO3：30-40克/升
PH：3.5-4
温度：40-50℃
电流密度：2-3安/平方分米
镀镍后在惰性或还原性气氛保护下，一般选用氨分解气，进行热处理，热处理温度为500-1000℃，得到机械性能良好的泡沫铁镍复合材料，可压制、裁切成需要规格的成品。
实施例1：
取一片2毫米厚100毫米的正方形海棉，置于以石墨为主要成分的导电胶中浸泡，使石墨附着在表面上，取出烘干，然后按下述工艺电沉积铁25分钟：
镀液配方：FeCl2·4H2O：350克/升
KCl：15克/升
MnCl2：3克/升
V2O5：0.05克/升
PH：1.5
温度：45℃
电流密度：20安/平方分米
清洗后再按下述工艺电镀镍15分钟：
镀液配比：NiSO4·7H2O：240克/升
NiCl2·6H2O：45克/升
HBO3：30克/升
PH：3.5
温度：40℃
电流密度：2安/平方分米
然后置于电炉中，在氨分解气氛中加热至900℃，保温15分钟，自然冷却至100℃以下，就制得了泡沫铁镍复合材料，技术参数如下：
1、外观：具有金属镍的光泽
2、主要成分：铁(Fe)：90％，镍(Ni)：10％
3、面密度：450克/平方米
4、厚度：1.8毫米
5、孔率：97％
这样规格的泡沫铁镍复合材料可以取代泡沫镍用于二次电池极板制造。如制造二次电池-AA1600镍氢电池。具体是取一片厚度1.8毫米，长80毫米宽40毫米，面密度为450克/平方米泡沫铁镍复合材料，在长度方向的中部点焊一片4毫米宽20毫米长的镍片做极耳，用机械方法均匀填充7克覆钴球型氢氧化亚镍，在专用辊压机上压至厚度为0.7毫米，这样就制成了电池的正极；取一片厚度为0.06毫米，长110毫米宽40毫米的专用冲孔镀镍钢带，用机械方法均匀涂复9克储氢合金粉在钢带两面，在专用辊压机上压至厚度为0.3毫米，这样就制成了电池的负极；用长190毫米44毫米厚1.5毫米的聚丙烯隔膜将正、负极片卷入AA钢壳中，加入2.7克比重为1.3的氢氧化钾溶液，焊上电池盖冒再封口，就制成了容量为1600毫安时的镍氢充电电池。电池各项技术参数均满足GB-T1500的要求。
实施例2：
取一片边长为100毫米、2毫米厚的正方形海棉，置于以石墨为主要成分的导电胶中浸泡，使石墨附着在表面上，取出烘干，然后按下述工艺电沉积铁15分钟：
镀液配方：FeCl2·4H2O：360克/升
KCl：20克/升
MnCl2：5克/升
V2O5：0.1克/升
PH：1
温度：30℃
电流密度：15安/平方分米
清洗后再按下述工艺电镀镍15分钟：
镀液配比：NiSO4·7H2O：280克/升
NiCl2·6H2O：50克/升
HBO3：40克/升
PH：3.5
温度：45℃
电流密度：2.5安/平方分米
然后置于电炉中，在氨分解气氛中加热至600℃，保温15分钟，自然冷却至100℃以下，就制得了泡沫铁镍复合材料，技术参数是：外观：具有金属镍的光泽；主要成分：铁(Fe)：60％，镍(Ni)：40％；面密度：390克/平方米；厚度：1.8毫米；孔率：97％。这样规格的泡沫铁镍复合材料可以取代泡沫镍用于二次电池极板制造。
实施例3：
取一片边长为100毫米、2毫米厚的正方形海棉，置于以石墨为主要成分的导电胶中浸泡，使石墨附着在表面上，取出烘干，然后按下述工艺电沉积铁15分钟：
镀液配方：FeCl2·4H2O：400克/升
KCl：18克/升
MnCl2：2克/升
V2O5：0.08克/升
PH：1.2
温度：38℃
电流密度：19安/平方分米
清洗后再按下述工艺电镀镍15分钟：
镀液配比：NiSO4·7H2O：270克/升
NiCl2·6H2O：48克/升
HBO3：36克/升
PH：4
温度：50℃
电流密度：3安/平方分米
然后置于电炉中，在氨分解气氛中加热至1000℃，保温15分钟，自然冷却至100℃以下，就制得了泡沫铁镍复合材料，技术参数是：外观：具有金属镍的光泽；主要成分：铁(Fe)：60％，镍(Ni)：40％；面密度：390克/平方米；厚度：1.8毫米；孔率：97％。
这样规格的泡沫铁镍复合材料可以取代泡沫镍用于二次电池极板制造。
Claims (2)
1.一种泡沫金属复合材料，其特征是：其以海绵为基体，经导电处理的海绵上电沉积铁得到泡沫铁，再在泡沫铁上电沉积镍，热处理得到泡沫铁镍金属复合材料，其孔率＞95％，铁的含量为50％～90％，余量为镍。
2.一种泡沫金属复合料的制备方法，其特征是：以海绵为基体，在海绵上进行导电处理，使海绵具有导电性，然后将经过导电处理的海棉置于下述镀铁电解液中电沉积铁：
电镀液配比：FeCl2·4H2O：350-400克/升
KCl：15-20克/升
MnCl2：2-5克/升
V2O5：0.05-0.1克/升
PH：1-1.5
温度：30-50℃
电流密度：15-20安/平方分米
电沉积铁后再置于下述镀镍电解液中电镀镍：
电镀液配比：NiSO4·7H2O：240-280克/升
NiCl2·6H2O：40-50克/升
HBO3：30-40克/升
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电流密度：2-3安/平方分米
镀镍后在惰性或还原性气氛保护下，进行热处理，热处理温度为500-1000℃，得到泡沫铁镍复合材料。
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