CN101092719A

CN101092719A - 泡沫金属喷射电铸制造方法及其装置

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Publication number: CN101092719A
Application number: CN 200710024756
Authority: CN
Inventors: 黄因慧; 田宗军; 陈劲松; 沈理达; 刘志东
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: CN100529193C

Abstract

一种泡沫金属喷射电铸制造方法及其装置，属于金属材料制造技术领域，其特征是首先将经过表面处理的阴极极板置于电铸槽中；其次，控制电铸液的温度在20～65℃之间(视不同情况而定)，并使之经过与阳极棒的中心腔相连的喷嘴以1.5～7.5m/s的速度喷向阴极极板，在阴极极板表面得到树枝状或海绵状金属沉积层，控制电流密度在200～750A/dm²，同时控制喷嘴在垂直方向、水平横向和水平纵向的运动，以便在阴极极板表面形成所需厚度和形状的、内部多孔连通的泡沫金属沉积层；最后，对所得泡沫金属沉积层进行干燥处理即可。本发明解决了现有的泡沫金属制造需通过辅助介质才能实现的问题，具有方法简单，制造方便的优点。

Description

泡沫金属喷射电铸制造方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种泡沫金属制造方法及设备，尤其是一种无需添加任何辅助介质即可形成泡沫金属的制造方法及设备，具体地说是一种泡沫金属喷射电铸制造方法及其装置。

背景技术

众所周知，泡沫金属是一种新型的工程材料，具有三维的网状结构，孔隙率高(40-98％，vol)、比表面积大，一般来说，泡沫金属材料具有以下特性：重量轻、通透性好、能量吸收性强、热传导率低、电磁屏蔽性好。现有的十几种泡沫金属制备方法可以大体划分为以下四类：液相法、固相法、气相法、电沉积法。液相法基本思路就是在液态金属凝固前，通过采用气体吹入、添加发泡剂或固体填充物等手段，形成多孔金属材料。液相法是目前应用最广泛的一类方法，比较成熟的工艺有气体吹入法、固体发泡剂法、熔模铸造法、渗流铸造法。液相法的最大优点就是容易实现规模化的生产，但是它的很多缺点也使其应用推广受到很大限制。该类方法的共同思路就是先引入某一过渡物质去影响金属的凝固过程，然后想办法去除这一过渡物质。这就带来了一些先天的缺点，比如工艺控制过程复杂，组织均匀性差，孔隙大小不易控制，前后辅助工序多等。固相法的原理类似于液相法，区别只是在制备过程中金属粉末保持固态，采用烧结或其他固态成型方法。这类方法除了液相法上述的一些缺点外，还有强度低的缺点。现在典型的几种固相法工艺是：粉末成型法，浆料发泡法，金属粉末烧结法。电沉积法是目前制备优质泡沫金属的最有效的方法，用该法制备的泡沫金属的孔隙率高，组织结构均匀，物理、机械性能优良。采用此法可以制备泡沫镍、铜、铁、铝、银、铅等多种泡沫材料。目前该工艺的基本步骤是：泡沫塑料预处理→电化学沉积所需金属→经后处理(化学或热处理)得到泡沫金属。泡沫金属不导电，泡沫塑料不导电，必须在电沉积前进行导电预处理，即粗化、敏化、活化、解胶或还原以及化学沉积，这些生产泡沫金属的方法的主要缺点在于：1、设备复杂；2、工艺繁琐；3、孔径不易控制。因此能否利用电沉积基本原理，改进制造工艺，比如，能否在普通阴极基体材料上，仅仅改变电沉积电解液的传质方式以及金属离子在电场中沉积方式，快速制备出泡沫金属，这种没有其他辅助材料介入的以自生长方式直接快速制造泡沫金属的新思路是非常具有可行性的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的泡沫金属制造方法均需借助于辅助介质材料，从而造成工艺复杂，孔与孔之间的孔隙率不高，孔径不易控制的问题，发明一种直接利用喷射电沉积原理制造泡沫金属的方法及其装置。

本发明的技术方案是：

一种泡沫金属喷射电铸制造方法，其特征是：

首先将经过表面处理的阴极极板置于电铸槽中；

其次，电铸液的温度因制备金属的种类不同有所区别，电铸液的一般控制在温度在20～65℃之间(其中电铸铜在20～30℃，电铸镍在45～65℃)，并使之经过与阳极棒的中心腔相连的喷嘴以1.5～7.5m/s的速度喷向阴极极板，在阴极极板表面得到树枝状或海绵状金属沉积层，控制阳极的电流密度在200～750A/dm²，同时控制喷嘴在垂直方向、水平横向和水平纵向的运动，以便在阴极极板表面形成所需厚度和形状的、内部多孔连通的泡沫金属沉积层；该金属沉积层中的金属与电铸液中主盐中的金属相同；

最后，对所得泡沫金属沉积层进行干燥处理即可。

所述的电铸液为含Cu、Ni、Fe、Al、Pb或它们各自合金的电铸液。。

所述的电铸液中在配制过程中添加有阳极活化剂和/或缓冲剂和/或光亮剂和/或润湿剂，阳极活化剂的添加量为电铸液总重量的3～6％，缓冲剂的添加量为电铸液总重量的2.5～5％，润湿剂的添加量为电铸液总重量的0.005～0.02％光亮剂的添加量为电铸液总重量的0.1～1％，所述的阳极活化剂为NiCl₂等，所述的缓冲剂为H₃BO₃、NH₄Cl等，所述的润湿剂为十二烷基硫酸钠、所述的光亮剂为糖精、硫脲、香豆素、1，4-丁炔二醇等。

在沉积过程中控制电铸液的pH值介于3.0～4.2之间。

所述的喷嘴的形状为圆形、长条形或多孔密排形。

本发明的与上述方法相适应的制造装置如下：

一种泡沫金属喷射电铸制造装置，包括储液槽7、电源装置2、泵6、过滤器5、水平工作台16、垂直升降机构17、温控仪8、加热器9，温控仪8的测温探头插入储液槽7中的电铸液中，加热器9的加热元件也插入储液槽7中的电铸液中，温控仪8的输出与加热器9的控制端相连，其特征是阴极极板14安装在电铸槽3中，电铸槽3安装在能在水平方向前后和左右移动的水平工作台16上，阴极极板14通过导线与电源装置2的负极相连，在电铸槽3和储液槽7之间设有使流经阴极极板14的电铸液流回储液槽7的回流管；在电铸槽3的上方安装有阳极腔12，阳极腔12安装在支座18上，支座18安装在带动其上下运动的垂直升降机构17上，阳极腔12在支座18的带动下作上下运动，阳极腔12中安装有阳极棒13，阳极棒13设有中心孔19，该中心孔19的下端与喷嘴11相通，喷嘴11的出口端伸出阳极腔12外与阴极极板14相对，阳极棒13的上端通过连接管道与过滤器5的输出端相连，过滤器5的输入端与泵6的输出端相连，泵6的输入端与储液槽7相连，阳极棒13通过导线与电源装置2的正极相连。

在连接过滤器5和阳极棒13中心孔19上端的管道上安装在流量计15和压力表1，在过滤器5的出口端与储液槽7之间旁接有溢流阀4。

所述的水平工作台16和垂直升降机构17均与计算机控制系统10相连。

本发明的有益效果：

本发明完全改变了现有的生产方法和工艺，在常温、常压下采用电化学方法有关原理，结合喷射电沉积的基本工艺特点以及操作方法与泡沫金属制备技术，提出了一种新型的能直接制造泡沫金属的成型方法-泡沫金属喷射电沉积法，用本发明方法制作的泡沫金属厚度均匀，不产生裂纹或断裂，孔隙率高；孔径范围大。此外电沉积装置操作简便，占地少。本发明的方法的特点在于：1、电铸液在一定压力作用下高速从阳极腔高速喷向阴极界面，完全改变了金属离子的传质过程。与普通槽铸相比，高速冲液可以大大减小金属扩散层厚度，加快金属离子的扩散速度，提高了电沉积过程的极限电流密度。采用较大的电流密度，沉积速度也相应加快，浓差极化加剧，从而导致在阴极界面处缺乏足够的金属离子而产生树枝状或海绵状金属沉积层，显微分析表明，金属沉积层组织松散，呈疏松多孔结构，孔隙率高。另外，由于枝状晶体的延伸、对接作用，金属沉积层呈多孔连通现象。2、喷射电沉积工艺可以以远高于普通电沉积工艺的阴极电流密度进行电沉积，因此能够实现在阴极表面单位面积上的高速电沉积。3、阳极喷嘴有圆形(口径为0.1-1mm)、长条形、以及多孔密排等多种形状以满足不同情况的要求；另外在计算机控制下，可以实现喷嘴在垂直方向(Z向)以及水平方向内的横向(X向)和纵向(Y向)三个方向的相对运动。4、喷射电沉积利用在高的阴极电流密度下，能够自主生成树枝状或海绵状金属沉积层这一特性来进行泡沫金属的制造工作，因此同其他泡沫金属制造工艺相比，制造过程中没有其他辅助材料(比如，固体发泡济、有机塑料等)的介入。5、采用电沉积工艺制造的泡沫金属厚度均匀，不产生裂纹或断裂，生产的泡沫金属质量好。由于立式喷射电沉积方式，工作过程中阳极与阴极正对，两级间距几乎不发生变化.因而在泡沫金属两面沉积的金属均匀。6、电沉积装置操作容易、占地少。机床主体是立式结构，阳极棒是立式安装在阳极腔，阳极腔的上方敞开，没有障碍物，因而添加、更换阳极棒，调整两级间距等操作都非常容易进行给操作带来方便，提高工作效率。另外，立式机床占地面积小，节省基建投资。所以本发明的成功应用将对喷射电沉积技术以及泡沫金属制造工艺的发展与应用领域具有重大的意义。

利用本发明所得的金属沉积层的金属晶粒结构疏松、多孔，结晶方式呈树枝状。利用其制备的泡沫镍可以运用作多种工业电化学反应电极和燃料电池电极，作为触媒载体可用来净化机动车尾气和工业废气、废水，还可用作过滤、加热、热交换、减震、消声等的器件。

本发明的制造装置具有造价低廉，结构简单易于实现等特点，它能制备出泡沫金属厚度均匀，不产生裂纹或断裂，孔隙率高，尺寸范围在几百纳米与上百微米之间的泡沫金属；此外，还可以根据泡沫金属的实际用途，选择不同的金属材料以及电沉积溶液配方，成形材料的范围广。

本发明综合运用了电化学有关原理，喷射电沉积利用在高的阴极电流密度下，能够自主生成树枝状或海绵状金属沉积层这一特性来进行泡沫金属的制造工作，因此同其他泡沫金属制造工艺相比，制造过程中没有其他辅助材料(比如，固体发泡济、有机塑料等)的介入。

本发明为拓宽泡沫金属的应用领域提供了基础。

附图说明

图1是本发明的制造装置的结构示意图。

图2是本发明的阳极单元升降机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种泡沫金属喷射电铸制造方法，它包括以下步骤：

首先将经过表面处理的阴极极板置于电铸槽中；

其次，电铸液的温度因制备金属的种类不同有所区别，电铸液的一般控制在温度在20～65℃之间，(其中电铸铜在20～30℃，电铸镍在45～65℃)并使之经过与阳极棒的中心腔相连的喷嘴以1.5～7.5m/s的速度喷向阴极极板，在阴极极板表面得到树枝状或海绵状金属沉积层，控制电流密度在200～750 A/dm²，同时控制喷嘴在垂直方向、水平横向和水平纵向的运动，以便在阴极极板表面形成所需厚度和形状的、内部多孔连通的泡沫金属沉积层；

最后，对所得泡沫金属沉积层进行干燥处理即可。

本发明的基本原理是：根据泡沫金属的实际用途，选择不同的金属材料以及电沉积溶液配方，然后采用电铸液喷射的方式从阳级高速喷向阴极，在阴极极板表面通过电沉积镍、电沉积铜或者其他不同的金属，通常在较大的电流密度下(如电流密度介于120～1000A/dm²时)，电结晶的形式由低电流密度时的层状、块状转变为树枝状。这种树枝状结构的结晶层逐渐加厚、延伸，最终渐渐形成了疏松、多孔的泡沫结构，其中泡沫金属的形状与厚度，通过控制成形轨迹以及沉积时间来加以控制。为了能够实现泡沫金属沉积层的疏松、多孔为主要特点的树枝状结构，提高泡沫金属的孔隙率，保证空隙之间相互连通、增大表面积。还应考虑成形工艺的参数(比如，阴极电流密度、轨迹移动的速度，喷射的距离与速度)对泡沫金属微观结构以及宏观性能的影响。对多孔材料的电沉积来说，应尽可能获得均匀的沉积层，以保证泡沫金属性能的一致性。然而，在实际制备过程中，由于受电化学和几何等因素的影响，电流在阴极表面分布是不均匀的，镀层厚度也不会均匀，因此为了进一步提高泡沫金属的沉积质量。在制备过程中，铸液中除主盐外，还要增加阳极活化剂和/或缓冲剂和/或光亮剂和/或润湿剂，阳极活化剂的添加量为电铸液总重量的3～6％，缓冲剂的添加量为电铸液总重量的2.5～5％，润湿剂的添加量为电铸液总重量的0.005～0.02％光亮剂的添加量为电铸液总重量的0.1～1％，所述的阳极活化剂为NiCl₂，所述的缓冲剂为H₃BO₃、NH₄Cl，所述的润湿剂为十二烷基硫酸钠，所述的光亮剂为糖精、硫脲、香豆素、1，4-丁炔二醇。

在电沉积过程中，电流密度控制在一定的范围内(可在120～1000A/dm²之间)选择：根据实际成形发现电流密度在200～750 A/dm²容易形成疏松多孔的枝晶结构，还应严格控制pH值在3.0～4.2之间，pH值低于3.0时，阴极上大量析出氢，电流效率低；pH值高于4.2时，电铸液中金属离子会发生沉淀现象。电沉积过程中温度对镀层的内应力、分散能力、镀速也有影响，故应通过相应的温控仪和加热器进行调节，使电铸液的温度控制在20～65℃之间。电沉积过程中通过将电铸槽中的电铸液引回到储液槽中使电铸液保持循环状态，其作用在于使孔隙内的电铸液及时得到更新，维持沉积层的均匀性，通过强烈对流、扩散，加速镀液的传输过程，同时也有利于氢气的逸出。

具体实施时，本发明还可进一步分解为以下步骤：

1、阴极极板的表面处理。包括对阴极极板依次进行抛光、除油、钝化、水洗、干燥处理。其中抛光可采用1、机械抛光，2、电解抛光，3、化学抛光，其目的是彻底除去极板表面的氧化层、不易去除污迹以及微小毛刺。根据尺寸大小以及形状要求，可以选择上述抛光方法的一种或者几种方法。用丙酮或无水乙醇反复清洗芯模表面，以对其进行除油处理，然后将极板置于稀硫酸浸蚀一段时间，最后用蒸馏水多次冲洗后干燥。

2、金属电沉积成形。其工作过程是使经过加热、控温的电铸液经磁力泵和过滤器的加压和过滤，经小口径喷嘴以喷射的形式高速喷向固定在电沉积槽中的阴极极板表面，最后流经阴极极板的电铸液经过回流管回到储液槽中。电源接通后，金属阳极在阳极腔溶解，金属离子沉积在阴极极板上，形成电沉积金属层。整个过程实行计算机控制，计算机控制系统可以根据成型泡沫金属的实际三维尺寸控制步进电极驱动机床的工作台的水平运动机构和垂直运动机构，使得喷嘴与阴极产生X、Y、Z向的相对运动，实现喷嘴对阴极表面的扫描。

电铸液上应采用去离子蒸馏水配制，配置过程中严格避免污染物或杂质的进入，配制完毕后，需对电铸液进行除杂质处理。

本实施例中，适合于制作泡沫金属的金属材质包括Cu、Ni、Fe、Al、Pb及其合金等。

3、金属后处理。其工序为将泡沫金属依次进行净化、干燥处理。净化可先后采用化学试剂清洗净化、超声波振荡净化、清水循环冲洗等步骤，其目的是彻底除去进入金属空隙以及残留在金属表面的电铸液以及其他杂质。然后将金属制品放置在干燥机中进行干燥处理，干燥时间视干燥机类型及产品尺寸来确定。干燥温度一般为100-300℃。干燥时间一般在3个小时左右。

以下是几个利用上述方法制造泡沫金属的实例，但不仅限于下述所举实例，本领域的技术人员可根据本发明实施例的提示在前述参数范围内对本发明进行具体实施。

实施例1：

选用不锈钢(1Cr18Ni9Ti)作为阴极极板，对极板表面依次进行，抛光、除油、钝化、水洗、干燥处理，然后采用喷射电沉积工艺在其表面均匀沉积到预期厚度。

电铸液配制配方(以配制1000克的电铸液为例)：

硫酸铜250克，硫酸50克，糖精1克(光亮剂)，余量699克为去离子蒸馏水。

金属电沉积成形工艺：

喷嘴形状为长条形，规格为1×20mm(视具体情况)，电铸液喷射速度v＝7.5m/s，阴极电流密度为J＝250A/dm²。沉积过程中控制电铸液的PH值为4，电铸液温度T＝25℃，成形时间t＝4h(根据形状要求而定)

后处理步骤：

干燥温度T＝200℃，干燥时间t＝2h。

实施例2

电铸液配制配方(以配制1000克的电铸液为例)：

硫酸铜250克，硫酸55克，糖精(光亮剂)1克，十二烷基硫酸钠(润湿剂)0.05克，余量为去离子蒸馏水693.95克。

金属电沉积成形工艺：

喷嘴形状为长条形，规格为1×20mm(视具体情况)，电铸液喷射速度v＝1.5m/s，阴极电流密度为J＝200A/dm²。沉积过程中控制电铸液的PH值为3，电铸液温度T＝20℃，成形时间t＝4h(形状要求而定)。

后处理步骤：

干燥温度T＝200℃，干燥时间t＝2h。

实施例3

电铸液配制配方(以配制1000克的电铸液为例)：

硫酸铜250克，硫酸60克，硫脲(光亮剂)10克、NH₄Cl(缓冲剂)40克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)0.2克，余量为639.8克的去离子蒸馏水。

金属电沉积成形工艺：

喷嘴形状为长条形，规格为1×20mm(视具体情况)，电铸液喷射速度v＝7.5m/s，阴极电流密度为J＝750A/dm²。沉积过程中控制电铸液的PH值为4.2，电铸液温度T＝30℃，成形时间t＝4h(根据形状要求而定)。

后处理步骤：

干燥温度T＝200℃，干燥时间t＝2h。

实施例4

选用不锈钢(1Cr18Ni9Ti)作为阴极极板，对极板表面依次进行抛光、除油、钝化、水洗、干燥处理，然后采用喷射电沉积工艺在其表面均匀沉积到预期厚度。

电铸液配置配方(以配制1000克的电铸液为例)：

硫酸镍250克、氯化镍(阳极活化剂)35克、硼酸(缓冲剂)30克，十二烷基硫酸钠(润湿剂)0.1克、糖精(光亮剂)1克、去离子蒸馏水683.9克；

金属电沉积成形工艺：

喷嘴形状为长条形，规格为1×20mm(同例1)，电铸液喷射速度v＝1.5m/s，阴极电流密度为J＝200A/dm²。沉积过程中控制电铸液的PH值为4，电铸液温度T＝40℃，成形时间t＝4 h；

后处理步骤：

干燥温度T＝200℃，干燥时间t＝2h。

实施例5

阴极极板的选用与处理同例1

电铸液配置配方(以配制1000克的电铸液为例)：

硫酸镍250克、氯化镍(阳极活化剂)30克、硼酸(缓冲剂)20克，十二烷基硫酸钠(润湿剂)0.05克、硫脲(光亮剂)1克、去离子蒸馏水698.95克：

金属电沉积成形工艺：

喷嘴形状为长条形，规格为1×20mm(同例1)，电铸液喷射速度v＝1.5m/s，阴极电流密度为J＝200A/dm²。电铸液温度T＝45℃，沉积过程中控制电铸液的pH值为3，成形时间t＝4h；

后处理步骤：

干燥温度T＝200℃，干燥时间t＝2h。

实施例6

阴极极板的选用与处理同例1

电铸液配置配方(以配制1000克的电铸液为例)：

硫酸镍250克、氯化镍(阳极活化剂)60克、硼酸(或NH₄Cl缓冲剂)50克，十二烷基硫酸钠(润湿剂)0.2克、香豆素和1，4-丁炔二醇(光亮剂)共10克、去离子蒸馏水629.8克；

金属电沉积成形工艺：

喷嘴形状为长条形，规格为1×20mm(同例1)，电铸液喷射速度v＝7.5m/s，阴极电流密度为J＝750A/dm²。电铸液温度T＝65℃，沉积过程中控制电铸液的pH值为4.2，成形时间t＝4h；

后处理步骤：

干燥温度T＝200℃，干燥时间t＝2h。

实施例7。

实施例1～6中的铜和镍分别用Fe、Al、Pb来代替就构成了本发明的新的实施例。

本发明的制造装置如图1、2所示。

图中：1为压力表，2为电源装置，3为电铸槽、4为溢流阀，5为过滤器，6为磁力泵，7为储液槽、8为温控仪，9为加热器，10为计算机控制系统，11为阳极喷嘴，12为阳极腔，13为阳极棒，14为阴极极板，15为流量计，16为X-Y工作台、17为Z轴垂直机构、18为支座、19为阳极中心孔。

一种泡沫金属喷射电铸制造装置，包括储液槽7、电源装置2、泵6(具体实施时可采用磁力泵)、过滤器5、水平工作台16、垂直升降机构17、温控仪8(型号为：PT100)、加热器9等，如图1所示，温控仪8的测温探头插入储液槽7中的电铸液中，加热器9的加热元件也插入储液槽7中的电铸液中，温控仪8的输出与加热器9的控制端相连，阴极极板14安装在电铸槽3中，电铸槽3安装在能在水平方向前后和左右移动的水平工作台16上，阴极极板14通过导线与电源装置2的负极相连，在电铸槽3和储液槽7之间设有使流经阴极极板14的电铸液流回储液槽7的回流管；在电铸槽3的上方安装有阳极腔12，阳极腔12安装在支座18上，支座18安装在带动其上下运动的垂直升降机构17上，阳极腔12在支座18的带动下作上下运动(如图2)，阳极腔12中安装有阳极棒13，阳极棒13设有中心孔19，该中心孔19的下端与喷嘴11相通，喷嘴11的出口端伸出阳极腔12外与阴极极板14相对，阳极棒13的上端通过连接管道与过滤器5的输出端相连，过滤器5的输入端与泵6的输出端相连，泵6的输入端与储液槽7相连，阳极棒13通过导线与电源装置2的正极相连。在连接过滤器5和阳极棒13中心孔19上端的管道上安装在流量计15和压力表1，在过滤器5的出口端与储液槽7之间旁接有溢流阀4。其中的水平工作台16和垂直升降机构17可采用现有技术中的数控装置加以实现，使它们在计算机控制系统10的控制下按程序设定的轨迹运动，以获得满意形状和厚度的泡沫状金属沉积层。

本实施例中未详述的加热器9、磁力泵6、电源装置2、过滤器5、计算机控制系统10等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

本制造装置采用可导电的芯模(如不锈钢等)作阴极材料，在电铸前，需对芯模进行打磨、抛光、清洗等预处理。采用绝缘材料制作阳极腔，采用高纯度的金属棒材加工制成阳极棒，电铸液循环过滤4～7遍，并通过加热温控装置8、9对电铸液加热、保温。其工作过程是经过加热、控温的电铸液经磁力泵和过滤器的加压和过滤，经小口经喷嘴以喷射的形式高速喷向固定在电铸槽中的阴极表面，最后流经阴极的电铸液经过回流管回到储液槽中。直流电源接通后，阳极棒开始溶解，在阴极极板上金属离子沉积，形成电铸金属层。整个过程实行计算机控制，计算机控制系统可以根据成型泡沫金属的实际三维尺寸控制步进电机驱动机床的X-Y工作台和Z轴垂直机构，使得喷嘴与阴极产生X、Y、Z向的相对运动，实现喷嘴对阴极表面的扫描。采用上述方法，加快了金属离子的传质速度，减小了阴极沉积区域的离子扩散层厚度，大幅度提高了阴极电流密度，这样就改变了金属离子的结晶方式，有利于形成孔隙率高的泡沫金属材料。

Claims

1、一种泡沫金属喷射电铸制造方法，其特征是：

首先将经过表面处理的阴极极板置于电铸槽中；

其次，根据制备金属的种类的不同控制电铸液的温度在20～65℃之间，并使之经过与阳极棒的中心腔相连的喷嘴以1.5～7.5m/s的速度喷向阴极极板，在阴极极板表面得到树枝状或海绵状金属沉积层，控制阳极的电流密度在200～750A/dm²，同时控制喷嘴在垂直方向、水平横向和水平纵向的运动，以便在阴极极板表面形成所需厚度和形状的、内部多孔连通的泡沫金属沉积层；

最后，对所得泡沫金属沉积层进行干燥处理即可。

2、根据权利要求1所述的泡沫金属喷射电铸制造方法，其特征是：所述的电铸液为含Cu、Ni、Fe、Al、Pb或它们各自合金的电铸液。

3、根据权利要求1或2所述的泡沫金属喷射电铸制造方法，其特征是：所述的电铸液在配制过程中添加有阳极活化剂和/或缓冲剂和/或光亮剂和/或润湿剂，阳极活化剂的添加量为电铸液总重量的3～6％，缓冲剂的添加量为电铸液总重量的2～5％，润湿剂的添加量为电铸液总重量的0.005～0.02％光亮剂的添加量为电铸液总重量的0.1～1％，所述的阳极活化剂为NiCl₂，所述的缓冲剂为H₃BO₃、NH₄Cl，所述的润湿剂为十二烷基硫酸钠、所述的光亮剂为糖精、硫脲、香豆素、1，4-丁炔二醇。

4、根据权利要求1所述的泡沫金属喷射电铸制造方法，其特征是：在沉积过程中控制电铸液的pH值介于3.0～4.2之间。

5、根据权利要求1所述的泡沫金属喷射电铸制造方法，其特征是所述的喷嘴的形状为圆形、长条形或多孔密排形。

6、一种泡沫金属喷射电铸制造装置，包括储液槽(7)、电源装置(2)、泵(6)、过滤器(5)、水平工作台(16)、垂直升降机构(17)、温控仪(8)、加热器(9)，温控仪(8)的测温探头插入储液槽(7)中的电铸液中，加热器(9)的加热元件也插入储液槽(7)中的电铸液中，温控仪(8)的输出与加热器(9)的控制端相连，其特征是阴极极板(14)安装在电铸槽(3)中，电铸槽(3)安装在能在水平方向前后和左右移动的水平工作台(16)上，阴极极板(14)通过导线与电源装置(2)的负极相连，在电铸槽(3)和储液槽(7)之间设有使流经阴极极板(14)的电铸液流回储液槽(7)的回流管；在电铸槽(3)的上方安装有阳极腔(12)，阳极腔(12)安装在支座(18)上，支座(18)安装在带动其上下运动的垂直升降机构(17)上，阳极腔(12)中安装有阳极棒(13)，阳极棒(13)设有中心孔(19)，该中心孔(19)的下端与喷嘴(11)相通，喷嘴(11)的出口端伸出阳极腔(12)外与阴极极板(14)相对，阳极棒(13)的上端通过连接管道与过滤器(5)的输出端相连，过滤器(5)的输入端与泵(6)的输出端相连，泵(6)的输入端与储液槽(7)相连，阳极棒(13)通过导线与电源装置(2)的正极相连。

7、根据权利要求6所述的泡沫金属喷射电铸制造装置，其特征是在连接过滤器(5)和阳极棒(13)中心孔(19)上端的管道上安装在流量计(15)和压力表(1)，在过滤器(5)的出口端与储液槽(7)之间旁接有溢流阀(4)。

8、根据权利要求6所述的泡沫金属喷射电铸制造装置，其特征是所述的水平工作台(16)和垂直升降机构(17)均与计算机控制系统(10)相连。