CN102618745A - 一种铜多孔材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种铜多孔材料的制备方法，属于金属多孔材料制备领域。该方法采用粉末冶金途径，主要工艺步骤包括：在铜粉中均匀混入造孔剂，经过粉末压制、烧结、去除造孔剂制备出铜基多孔材料。孔隙率的大小可以通过调整造孔剂的加入量来控制。去除造孔剂的方法有两种：一是高温烧结；二是通过水解去除。与传统制备铜基多孔材料的方法相比，具有工艺简单、流程短、成本低、易于实现规模化生产的特点。
Description
技术领域：本发明涉及一种铜多孔材料的制备方法，特别是采用粉末冶金途径制备铜多孔材料的方法，属于金属多孔材料制备领域。
背景技术：铜多孔材料由于其具有优良的导热性能,因此广泛用于电机、电器及电子元器件的导热散热元件。同时, 铜多孔材料的导电性和延展性好，并且比镍便宜，将其用于电池作电极的基体材料，具有一些明显的优点。又由于铜多孔材料的结构特性及对人体基本无害的特性,使其成为一种优良的医学过滤材料如血液透析及水净化过滤材料。铜多孔材料的许多特性如轻质、比表面积大、冲击吸收能力强等是传统的结构材料所无法比拟的。
铜多孔材料的制备方法有很多，如熔体金属发泡法、化学和物理沉积法、定向凝固法。熔体金属发泡法很难控制孔的结构均匀性，且只适用于制备闭孔材料；化学和物理沉积法只适用于制备薄膜多孔材料；定向凝固法工艺复杂，难以控制，很难保证孔贯通。各种工艺方法所制备出的多孔铜具有不同的结构和性能特征，因而可用于不同的领域。本研究采用造孔剂与金属粉末混合、压制、结法的工艺技术制备多孔铜，
发明内容：
本发明的目的就是为了克服上述技术存在的缺点而提供的一种铜多孔材料的制备方法，本方法工艺简单、成本较低廉。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：将金属粉末与造孔剂按比例混合均匀，放入钢模套中压制成块，在烧结炉中烧结到一定程度，然后以水解和高温分解的方法去除造孔剂。具体的制备工艺步骤如下：
（1）将铜粉和造孔剂按体积比1～4：9～6混合均匀，并加入乙醇；
（2）将混合均匀的粉末放入普通钢模中压实，模筒上下两端覆盖碳粉或铁
粉封盖压紧以防铜粉氧化；
（3）将步骤（2）的整个钢模放入烧结炉中，以10～20℃/min的速率升温
至800～850℃保温3～5小时，随炉冷却后从钢模中取出烧结样品，放入清水中浸泡冲洗使造孔剂充分溶解，最后将样品干燥，即得到铜的多孔材料。
所述铜粉的纯度为99.9%，粒度在200～400目。
所述造孔剂为碳酸钾，粒径50～100μm，溶于水，分解温度为891℃。
所述步骤（1）中加入混合粉末中1～3wt%的乙醇，乙醇浓度为98～100wt%。所述步骤（2）中压制采用的压力为300～450MPa，保压时间10～20min。
所述步骤（3）中的烧结样品在清水中浸泡和冲洗5～8小时。
所述步骤（3）中样品在120～150℃的温度下干燥3～5小时。
本发明的原理：采用粉末冶金技术，通过在铜粉中添加造孔剂，压坯烧结使铜粉冶金结合后，去除造孔剂获得铜多孔材料。
本发明的优点和积极效果：该技术工艺流程短、设备要求低，可以制备高孔隙率（孔隙率达90%）的铜多孔材料，适宜制备各种孔尺寸和孔隙率要求的块状铜基多孔材料，可用于作为散热材料和过滤材料。
附图说明：
图1为本发明多孔铜的制备工艺流程图；
图2为本发明实施例1制备的多孔铜的SEM 图。
具体实施方式:
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明不限于以下所述范围。
实施例1：
本实施例铜多孔材料的制备具体步骤如下：
（1）将铜粉（纯度为99.9%，粒度为200目）和造孔剂碳酸钾（粒径50～100μm，溶于水，分解温度为891℃）按体积比1： 9混合均匀，混料时在粉末中加入混合粉末1wt%浓度为100wt%的乙醇；
（2）将混合均匀的粉末放入普通钢模中压实（压力为300MPa，保压时间
10min），模筒上下两端覆盖碳粉或铁粉封盖压紧以防铜粉氧化；
（3）将步骤（2）的整个钢模放入炉中，以20℃/min的速率升温至850℃保温4小时，随炉冷却后从钢模中取出烧结样品，放入清水中浸泡冲洗5小时使造孔剂充分溶解，最后将样品在120℃的温度下干燥3小时，即得到孔隙率为80～85%的铜的多孔材料。如图2所示。
实施例2.：
本实施例铜多孔材料的制备具体步骤如下：
（1）将铜粉（纯度为99.9%，粒度为300目）和造孔剂碳酸钾（粒径50～100μm，溶于水，分解温度为891℃）按体积比4：6混合均匀，混料时在粉末中加入混合粉末2wt%浓度为98wt%的乙醇；
（2）将混合均匀的粉末放入普通钢模中压实（压力为400MPa，保压时间
15min），模筒上下两端覆盖碳粉或铁粉封盖压紧以防铜粉氧化；
（3）将步骤（2）的整个钢模放入炉中，以15℃/min的速率升温至820℃
保温3小时，随炉冷却后从钢模中取出烧结样品，放入清水中浸泡冲洗6小时使造孔剂充分溶解，最后将样品在130℃的温度下干燥4小时，即得到孔隙率为70～75&的铜的多孔材料。
实施例3：
本实施例铜多孔材料的制备具体步骤如下：
（1）将铜粉（纯度为99.9%，粒度为400目）和造孔剂碳酸钾（粒径50～100μm，溶于水，分解温度为891℃）按体积比3：7混合均匀，混料时在粉末中加入混合粉末3wt%浓度为99wt%的乙醇；
（2）将混合均匀的粉末放入普通钢模中压实（压力为450MPa，保压时间
20min），模筒上下两端覆盖碳粉或铁粉封盖压紧以防铜粉氧化；
（3）将步骤（2）的整个钢模放入炉中，以10℃/min的速率升温至800℃保温5小时，随炉冷却后从钢模中取出烧结样品，放入清水中浸泡冲洗8小时使造孔剂充分溶解，最后将样品在150℃的温度下干燥5小时，即得到孔隙率为78%～82%的铜的多孔材料。
Claims (7)
1.一种铜多孔材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）将铜粉和造孔剂按体积比1～4：9～6混合均匀，并加入乙醇；
（2）将混合均匀的粉末放入普通钢模中压实，模筒上下两端覆盖碳粉或铁
粉封盖压紧以防铜粉氧化；
（3）将步骤（2）的整个钢模放入炉中，以10～20℃/min的速率升温至800～
850℃保温3～5小时，随炉冷却后从钢模中取出烧结样品，放入清水中浸泡冲洗使造孔剂充分溶解，最后将样品干燥，即得到铜的多孔材料。
2.根据权利要求1所述的铜多孔材料的制备方法，其特征在于：所述铜粉的纯度为99.9%，粒度为 200～400目。
3.根据权利要求1所述的铜多孔材料的制备方法，其特征在于：所述造孔剂为碳酸钾，粒径50～100μm，溶于水，分解温度为891℃。
4.根据权利要求1所述的铜多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加入混合粉末中1～3wt%的乙醇，乙醇浓度为98～100wt%。
5.根据权利要求1所述的铜多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中压制采用的压力为300～450MPa，保压时间10～20min。
6.根据权利要求1所述的铜多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的烧结样品在清水中需要浸泡和冲洗5～8小时。
7.根据权利要求1所述的铜多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中样品在120～150℃的温度下干燥3～5小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120801 |