CN105970157A - 泡沫金属及其制备方法和烹饪器具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种泡沫金属及其制备方法和烹饪器具，该泡沫金属的制备方法包括：S20：将多孔泡沫基材置于真空室中进行金属镀膜，得到具有导电层的多孔泡沫基材；S30：将具有导电层的多孔泡沫基材置于金属离子的电镀液中进行电镀，得到具有金属镀层的多孔泡沫基材，然后晾干；S40：对具有金属镀层的多孔泡沫基材进行烧结处理，得到泡沫金属；其中，S20具体包括：S202：将多孔泡沫基材置于真空室中进行蒸发镀膜；S204：将蒸发镀膜后得到的多孔泡沫基材置于真空室中进行溅射镀膜，得到具有导电层的多孔泡沫基材。本发明采用真空蒸发镀膜+真空溅射镀膜来制备导电层，简化了泡沫金属的制备工艺，且改善了泡沫金属的质量。

Description

泡沫金属及其制备方法和烹饪器具
技术领域
本发明涉及泡沫金属领域，具体而言，涉及一种泡沫金属及其制备方法及填充有该泡沫金属的烹饪器具。
背景技术
目前，豆浆机及电水壶使用时噪音大，需要降低噪音；电饭煲及电压力锅等烹饪器具需要提高加热均匀性。而泡沫金属作为一种新型多功能材料，因其多孔特性而具有良好的吸声性能和相变传热性能，这使得泡沫金属在降低噪音及提升受热均匀性等方面将有很大的应用。
但是，现有的泡沫金属，通常采用多孔泡沫塑料为基材进行电沉积的方法制备，需要经过预处理、化学沉积、电沉积和焚烧及热还原工艺来制成泡沫金属材料。由于化学沉积之前必须进行除油、粗化、亲水、敏化、活化、解胶处理，因而预处理工艺制程复杂，过程较难控制；且这种制备方法对环境不友好，而且成本高，需要浪费更多的贵金属催化剂。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种泡沫金属的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供一种采用上述泡沫金属的制备方法制备的泡沫金属。
本发明的又一个目的在于提供一种填充有上述泡沫金属的烹饪器具。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种泡沫金属的制备方法，包括：步骤S20：将多孔泡沫基材置于真空室中进行金属镀膜，得到具有导电层的多孔泡沫基材；步骤S30：将具有导电层的所述多孔泡沫基材置于金属离子的电镀液中进行电镀，得到具有金属镀层的多孔泡沫基材，然后晾干；步骤S40：对具有金属镀层的所述多孔泡沫基材进行烧结处理，得到泡沫金属；其中，所述步骤S20具体包括：步骤S202：将所述多孔泡沫基材置于真空室中进行蒸发镀膜；步骤S204：将蒸发镀膜后得到的所述多孔泡沫基材置于真空室中进行溅射镀膜，得到具有导电层的所述多孔泡沫基材。
本发明第一方面的实施例提供的泡沫金属的制备方法，采用真空蒸发镀膜+真空溅射镀膜来制备导电层，一方面显著简化了现有技术中化学沉积所必需的繁琐复杂的预处理工艺，从而简化了泡沫金属的制备工艺；另一方面，蒸发镀作为底层，可以改善多孔泡沫基材的镀层覆盖性，溅射镀可以进一步提高膜层的附着力及膜层的致密性，从而可以改善泡沫金属的质量，使得最终制得的泡沫金属孔隙率高、孔结构分布均匀、比表面积大、强度与韧性好。
具体制备过程中，先将洁净、干燥的多孔泡沫基材放入真空室中进行蒸发镀膜，以改善多孔泡沫基材的镀层覆盖性；然后在蒸发镀层的基础上进行溅射镀膜，来提高膜层(即金属导电层)的附着力及致密性；接着将具有导电层的多孔泡沫基材放入金属离子的电镀液中进行电沉积，使电镀液中的金属离子以金属的形式沉积在多孔泡沫基材上，当金属镀层达到所需厚度时，得到具有金属镀层的多孔泡沫基材；待具有金属镀层的多孔泡沫基材晾干后，对其进行焚烧处理，烧掉多孔泡沫基材，则得到的即是所需的泡沫金属材料。
可以理解的是，由于聚氨酯等多孔泡沫基材本身是不导电的，故不能直接放入电镀液中作为待镀件，需要先对其进行前处理，使其导电化，然后才可以将其放入电镀液中作为阴极，即待镀件，进而金属离子才可以沉积在其上面并沉积到一定厚度形成金属镀层，之后将多孔泡沫基材烧掉以获得泡沫金属。现有技术中，使多孔泡沫基材导电化的工艺为化学沉积，即通过化学沉积的工艺在多孔泡沫基材表面镀上金属膜使其导电，但化学沉积工艺之前必须进行除油、粗化、亲水、敏化、活化、解胶处理等一系列预处理工艺，因而过程复杂难控，且由于需要很多贵金属催化剂导致成本高、环境不友好；而本申请提供的泡沫金属的制备方法，则将多孔泡沫基材的导电化工艺由化学沉积变为真空镀膜，具体为真空蒸发镀膜+真空溅射镀膜，而真空镀膜则不需要进行亲水、敏化、活化、解胶等预处理工艺，故而大大简化了泡沫金属的制备工艺，且不需要浪费贵金属催化剂，因而有效降低了泡沫金属的制备成本。
另外，本发明提供的上述实施例中的泡沫金属的制备方法还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，在所述步骤S202中，真空室中的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-2Pa，蒸发电流为2～5A，蒸发时间为30～60s；在所述步骤S204中，真空室中的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-2Pa，溅射功率为10～20kW，氩气流量为200～400sccm，成膜时间为10～20min，偏压为50～250V。
在真空蒸发镀膜过程中，合理选择真空度、蒸发电流及蒸发时间，对膜层的生长速度及成膜质量影响很大；在真空溅射镀膜过程中，合理选择真空度、溅射功率、氩气流量、成膜时间、是否偏压及偏压大小，对膜层的生长速度及成膜质量影响很大。当然，本领域的技术人员应当理解，上述工艺参数不局限于上述具体值，也可以根据实际情况自行调整，以保证金属导电层的质量。
在上述任一技术方案中，所述步骤S30具体包括：步骤S302：将具有导电层的所述多孔泡沫基材置于金属离子的电镀液中进行第一次电镀；步骤S304：对第一次电镀后的所述多孔泡沫基材进行第二次电镀，得到具有金属镀层的所述多孔泡沫基材，然后晾干。
将电镀过程分为第一次电镀和第二次电镀，即采用分步电镀的方法在多孔泡沫基材表面沉积金属，第一次电镀是正式电沉积之前的预镀过程，先进行预镀是因为前处理制得的导电层不一定是完整的晶体，故而导电性可能不够好，电阻较大，因此先进行预镀能够使微粒状的单质金属迅速迁移进入金属导电层的晶格，从而改善金属导电层的导电性，即改善多孔泡沫基材的导电性，再进行正常的电沉积，得到的镀层结构将更为均匀，从而提高了制得的泡沫金属的质量。当然，也可以直接采用一步电镀来得到所需厚度的金属镀层，该技术方案也没有脱离本发明的设计思想和宗旨，因此也在本发明的保护范围内。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S30中，所述金属离子的电镀液为铜离子的电镀液；在所述步骤S302中，电镀电压为4～6V，电镀时间为3～5min；在所述步骤S304中，表观电流密度为0.3～0.5A/cm2，电镀液的温度为40～50℃，电镀时间为20～30min。
当金属离子的电镀液为铜离子的电镀液时，沉积在多孔泡沫基材上的金属为铜，沉积形成的金属镀层为铜镀层，故而经烧结处理后得到的泡沫金属为泡沫铜，将电镀过程中的工艺参数设置为上述值时，能够保证得到的铜镀层具有较好的质量，进而保证制得的泡沫铜具有较好的质量；当然，本领域的技术人员应当理解，电镀液也可以为其他金属离子的电镀液，如镍离子的电镀液，则沉积在多孔泡沫基材上的是镍镀层，最终得到的泡沫金属为泡沫镍，这时只需适当调整电镀过程中的工艺参数，使其与相应的金属离子的电镀液相适配，即可保证制得的其他的泡沫金属也具有较好的质量。
需要解释的是，由于第一次电镀只是预镀过程，是为了改善基材的导电性，而电镀液中并没有发生大规模的离子迁移，因此只需设置合适的电镀电压，使微粒状的单质铜具有迁移的动力，能够迅速迁移进入晶格即可，故而对表观电流密度及电镀液的温度没有特殊要求；而第二次电镀则是正常的电沉积过程，需要电镀液中的铜离子持续不断地向多孔泡沫基材移动，以沉积形成合适厚度的铜镀层，因而需设置合适的表观电流密度和电镀液的温度，以合理控制铜镀层的生长速度及铜镀层的质量，进而控制最终制得的泡沫铜的质量，由于表观电流密度比电镀电压对镀层的影响更为直观，因此在正式的电沉积过程中(即第二次电镀过程中)更多关注表观电流密度。
可以理解的是，表观电流密度指的是电极单位表观面积上流过的电流，当电镀电压和负载一定时，对应的表观电流密度是确定的，相应的，当负载和表观电流密度一定时，对应的电镀电压也是确定的。本技术方案中，第一次电镀只需给部分单质金属提供迁移动力，不涉及到镀层的形成过程，故而不需要限定表观电流密度，而第二次电镀则是金属镀层的形成过程，故而需要限定合理的表观电流密度，以保证镀层的质量。合理选择表观电流密度，是获得合格镀层、保持适当工作效率的关键因素，不同的配方、不同的镀种，其电流密度范围不尽相同。一般情况下，电流密度小，结晶细腻、柔软，但是沉积速度慢，生产效率低；电流密度大，则沉积速度快，生产效率高，但是结晶粗大、硬度高，严重时会烧焦或成为粉末状。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S20之前还包括：步骤S10：对多孔泡沫基材进行前处理，除去所述多孔泡沫基材表面和内部的油污，并烘干。
在上述任一技术方案中，所述步骤S10具体包括：步骤S102：将所述多孔泡沫基材置于除油液中浸泡，然后取出，用蒸馏水冲洗干净；步骤S104：将除油后得到的所述多孔泡沫基材放入烘箱中烘干。
在真空镀膜之前，先对多孔泡沫基材进行前处理，以除去多孔泡沫基材表面和内部的油污，一方面能够提高多孔泡沫基材的孔隙率，另一方面避免了油污的存在导致金属膜层不能有效地附着在多孔泡沫基材上的情况发生。具体地，先将多孔泡沫基材置于除油液中浸泡，利用除油液的成分来分解油污，使油污脱离多孔泡沫基材，然后取出用蒸馏水冲洗干净，最后烘干，得到洁净干燥的多孔泡沫基材。
优选地，除油过程中，可以向除油液中不断通入空气，使除油液鼓泡从而产生流动，这样可避免除油时产生的皂化颗粒堵塞多孔泡沫基材中的孔隙，同时还有利于除油液充分进入多孔泡沫基材中，可进一步提高除油效果。
当然，由于多孔泡沫基材多种多样，当多孔泡沫基材本身就比较洁净干燥时，则可以直接进行真空镀膜而不需进行前处理，因此前处理步骤不是必需的。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述步骤S102中，所述除油液的温度为40～60℃，浸泡时间为8～10min。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述步骤S104中，烘烤温度为130～150℃，烘烤时间为25～45min。
与室温相比，将除油液的温度适当提高至40～60℃，能够有效加快除油液与油污之间的反应速度，进而提高除油液的除油效率，以缩短浸泡时间，缩短产品的生产周期。当然，本领域的技术人员应当理解，由于除油液的成分多种多样，多孔泡沫基材上的油污量也是不确定的，因而在实际制备过程中，除油液的温度，尤其是浸泡时间应当根据实际情况进行合理的调整。
而烘烤的目的是为了将除油后的多孔泡沫基材烘干，这样，多孔泡沫基材才能够置入真空室中进行金属镀膜。可以理解的是，烘烤的温度不能过低，以避免水分的去除速度过慢导致产品的生产周期过长；烘烤的温度也不能过高，以避免多孔材料软化变形。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述步骤S20中，所述多孔泡沫基材为孔隙率≥90％的聚氨酯泡沫。
采用聚氨酯软泡沫作为基材，取材方便，且价格低廉；采用的聚氨酯泡沫的孔隙率≥90％，则制得的泡沫金属也具有较高的孔隙率和较大的比表面积，以提高泡沫金属的消声效能和传热性能。当然，本领域的技术人员应当理解，多孔泡沫基材不局限于聚氨酯泡沫，也可以采用其他的多孔材料，如无纺布等塑料泡沫基体，由于均未脱离本发明的设计思想和宗旨，因而均在本发明的保护范围内。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述步骤S40中，烧结温度为580～700℃。
由于不同的多孔泡沫基材的燃点不同，因而其对应的烧结温度也有差异。将烧结温度设置在580～700℃，一方面保证了大多数的多孔泡沫基材均能够被有效除尽，另一方面能够有效提高泡沫金属的强度。
在上述任一技术方案中，可选地，在所述步骤S20中，所镀金属为铜、镍或不锈钢。
铜、镍或者不锈钢镀覆在多孔泡沫基材表面时，能够使多孔泡沫基材具有良好的导电性，进而在电沉积过程中，制备出质量优良的泡沫金属。当然，本领域的技术人员应当理解，所镀金属不局限于铜、镍或不锈钢，也可以为其他金属，如镁、铝、金、银等，同样能够使多孔泡沫基材导电，同样能够实现本发明的目的，因而也在本发明的保护范围内。
值得说明的是，当所镀金属为铜，且电镀液为铜离子的电镀液时，则导电层为铜膜，电沉积层为铜镀层，因而最终得到的泡沫金属为纯的泡沫铜，不含有其他成分；当所镀金属为铜以外的其他金属，而电镀液为铜离子的电镀液时，则导电层为其他材质的金属膜，电沉积层为铜镀层，因而最终得到的泡沫金属为含有少量其他成分的泡沫铜，但由于电沉积层的厚度要远大于导电层的厚度，因而泡沫铜仍然是主体，且其他材质同样为多孔材料，不会对泡沫铜的性能产生影响，因而也将其称之为泡沫铜。换言之，导电层的材质与电沉积层的材质可以不一致，导电层只是为了使多孔泡沫基材导电，以保证后续的电镀过程能够进行，故而对所镀金属的种类没有特别要求。
本发明第二方面的实施例提供了一种泡沫金属，采用如第一方面实施例中任一项所述的泡沫金属的制备方法制成。
本发明第二方面的实施例提供的泡沫金属，因采用上述第一方面实施例中任一项的泡沫金属的制备方法制成，因而孔隙率高、孔结构分布均匀、比表面积大，强度与韧性好，故其具有良好的吸声性能，能用于豆浆机、电水壶等需要降噪的烹饪器具中，且具有良好的相变传热性能，能用于电饭煲、电压力锅等小家电的快速传热，并提高这些烹饪器具的加热均匀性。
可以理解的是，泡沫金属是一种在金属基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型的多功能材料。泡沫金属的多孔特性使得其具有良好的吸声性能，当声波入射到多孔材料上，声波能顺着微孔进入材料的内部，引起孔隙中空气的振动。由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的摩擦和热传导作用，使相当一部分声能转化为热能而被损耗。因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸收声能。同时，泡沫金属的多孔性使其具有非常大的比表面积，从而在相变传热方面具有很多的应用，这对于电饭煲、电压力锅等小家电的快速传热及加热均匀性都具有良好的作用。
本发明第三方面的实施例提供了一种烹饪器具，填充有如第二方面实施例所述的泡沫金属。
本发明第三方面的实施例提供的烹饪器具，因填充有第二方面实施例中的泡沫金属，因而噪声小、传热快且加热均匀。
在上述技术方案中，所述烹饪器具为豆浆机、电水壶、电饭煲、电压力锅中的一种。
在豆浆机、电水壶等需要降低噪音的烹饪器具的内部填充上述泡沫金属，可有效改善豆浆机、电水壶等烹饪器具工作时的噪音问题，提升用户的使用舒适度。具体地，在豆浆机、电水壶等烹饪器具的外壳与内胆之间填充上述泡沫金属，由于泡沫金属中均匀分布着大量的孔洞，因而声波能够顺着孔洞进入泡沫金属内部引起空气振动，从而消耗掉部分声能，起到降噪的作用。
在电饭煲、电压力锅等需要提高受热均匀性的烹饪器具的内部填充上述泡沫金属，可有效提高产品的加热均匀性，进而提高食物的烹饪效果。具体地，将电饭煲、电压力锅等烹饪器具的锅具设计成双层结构，并在双层结构之间填充上述泡沫金属和液态相变工质(如水、氨气或正己烷等)，液态相变工质能够在到达一定温度时汽化挥发，并将热量传递给锅具后冷凝液化，然后重新受热挥发、冷凝液化，如此循环往复，在此过程中，由于泡沫金属的多孔性使其一端为冷凝端，另一端为蒸发端，因而能够使液态相变工质在泡沫金属中循环流动，进而使锅具的各个部位均匀受热，从而有效地保证了锅具的加热均匀性。
当然，本领域的技术人员应当理解，泡沫金属的应用并不局限于上述几种烹饪器具，还可以用于其他需要降噪或者提高加热均匀性的厨具，如用于电磁炉上的锅具等。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例所述的泡沫金属的制备方法的流程示意图；
图2是本发明另一个实施例所述的泡沫金属的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1和图2描述根据本发明一些实施例所述的泡沫金属的制备方法，采用该制备方法制备的泡沫金属及填充有该泡沫金属的烹饪器具。
如图1所示，本发明第一方面的实施例提供的泡沫金属的制备方法，包括：
步骤S20：将多孔泡沫基材置于真空室中进行金属镀膜，得到具有导电层的多孔泡沫基材；
步骤S30：将具有导电层的所述多孔泡沫基材置于金属离子的电镀液中进行电镀，得到具有金属镀层的多孔泡沫基材，然后晾干；
步骤S40：对具有金属镀层的所述多孔泡沫基材进行烧结处理，得到泡沫金属；
其中，所述步骤S20具体包括：
步骤S202：将所述多孔泡沫基材置于真空室中进行蒸发镀膜；
步骤S204：将蒸发镀膜后得到的所述多孔泡沫基材置于真空室中进行溅射镀膜，得到具有导电层的所述多孔泡沫基材。
优选地，在所述步骤S202中，真空室中的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-2Pa，蒸发电流为2～5A，蒸发时间为30～60s。
优选地，在所述步骤S204中，真空室中的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-2Pa，溅射功率为10～20kW，氩气流量为200～400sccm，成膜时间为10～20min，偏压为50～250V。
本发明第一方面的实施例提供的泡沫金属的制备方法，采用真空蒸发镀膜+真空溅射镀膜来制备导电层，一方面显著简化了现有技术中化学沉积所必需的繁琐复杂的预处理工艺，从而简化了泡沫金属的制备工艺；另一方面，蒸发镀作为底层，可以改善多孔泡沫基材的镀层覆盖性，溅射镀可以进一步提高膜层的附着力及膜层的致密性，从而可以改善泡沫金属的质量，使得最终制得的泡沫金属孔隙率高、孔结构分布均匀、比表面积大、强度与韧性好。
具体制备过程中，先将洁净、干燥的多孔泡沫基材放入真空室中进行蒸发镀膜，以改善多孔泡沫基材的镀层覆盖性；然后在蒸发镀层的基础上进行溅射镀膜，来提高膜层(即金属导电层)的附着力及致密性；接着将具有导电层的多孔泡沫基材放入金属离子的电镀液中进行电沉积，使电镀液中的金属离子以金属的形式沉积在多孔泡沫基材上，当金属镀层达到所需厚度时，得到具有金属镀层的多孔泡沫基材；待具有金属镀层的多孔泡沫基材晾干后，对其进行焚烧处理，烧掉多孔泡沫基材，则得到的即是所需的泡沫金属材料。
可以理解的是，由于聚氨酯等多孔泡沫基材本身是不导电的，故不能直接放入电镀液中作为待镀件，需要先对其进行前处理，使其导电化，然后才可以将其放入电镀液中作为阴极，即待镀件，进而金属离子才可以沉积在其上面并沉积到一定厚度形成金属镀层，之后将多孔泡沫基材烧掉以获得泡沫金属。现有技术中，使多孔泡沫基材导电化的工艺为化学沉积，即通过化学沉积的工艺在多孔泡沫基材表面镀上金属膜使其导电，但化学沉积工艺之前必须进行除油、粗化、亲水、敏化、活化、解胶处理等一系列预处理工艺，因而过程复杂难控，且由于需要很多贵金属催化剂导致成本高、环境不友好；而本申请提供的泡沫金属的制备方法，则将多孔泡沫基材的导电化工艺由化学沉积变为真空镀膜，具体为真空蒸发镀膜+真空溅射镀膜，而真空镀膜则不需要进行亲水、敏化、活化、解胶等预处理工艺，故而大大简化了泡沫金属的制备工艺，且不需要浪费贵金属催化剂，因而有效降低了泡沫金属的制备成本。
在真空蒸发镀膜过程中，合理选择本底真空度、蒸发电流及蒸发时间，对膜层的生长速度及成膜质量影响很大；在真空溅射镀膜过程中，合理选择本地真空度、溅射功率、氩气流量、成膜时间、是否偏压及偏压大小，对膜层的生长速度及成膜质量影响很大。
当然，本领域的技术人员应当理解，上述工艺参数不局限于上述具体值，也可以根据实际情况自行调整，以保证金属导电层的质量。
在本发明的一些实施例中，优选地，如图2所示，所述步骤S30具体包括：
步骤S302：将具有导电层的所述多孔泡沫基材置于铜离子的电镀液中进行第一次电镀；
步骤S304：对第一次电镀后的所述多孔泡沫基材进行第二次电镀，得到具有铜镀层的所述多孔泡沫基材，然后晾干。
在上述实施例中，将电镀过程分为第一次电镀和第二次电镀，即采用分步电镀的方法在多孔泡沫基材表面沉积金属，第一次电镀是正式电沉积之前的预镀过程，先进行预镀是因为前处理制得的导电层不一定是完整的晶体，故而导电线可能不够好，电阻较大，因此先进行预镀能够使微粒状的单质金属迅速迁移进入导电层的晶格，从而改善金属导电层的导电性，即改善多孔泡沫基材的导电性，再进行正常的电沉积，得到的镀层结构将更为均匀，从而提高了制得的泡沫金属的质量。
当然，也可以直接采用一步电镀来得到所需厚度的金属镀层，该技术方案也没有脱离本发明的设计思想和宗旨，因此也在本发明的保护范围内。
在本发明的一个实施例中，在步骤S30中，金属离子的电镀液为铜离子的电镀液；在所述步骤S302中，电镀电压为4～6V，电镀时间为3～5min；在所述步骤S304中，表观电流密度为0.3～0.5A/cm2，电镀液的温度为40～50℃，电镀时间为20～30min。
在该实施例中，当金属离子的电镀液为铜离子的电镀液时，沉积在多孔泡沫基材上的金属为铜，沉积形成的金属镀层为铜镀层，故而经烧结处理后得到的泡沫金属为泡沫铜，将电镀过程中的工艺参数设置为上述值时，能够保证得到的铜镀层具有较好的质量，进而保证制得的泡沫铜具有较好的质量。
当然，本领域的技术人员应当理解，电镀液也可以为其他金属离子的电镀液，如镍离子的电镀液，则沉积在多孔泡沫基材上的是镍镀层，最终得到的泡沫金属为泡沫镍，这时只需适当调整电镀过程中的工艺参数，使其与相应的金属离子的电镀液相适配，即可保证制得的其他的泡沫金属也具有较好的质量。
需要解释的是，由于第一次电镀只是预镀过程，是为了改善基材的导电性，而电镀液中并没有发生大规模的离子迁移，因此只需设置合适的电镀电压，使微粒状的单质铜具有迁移的动力，能够迅速迁移进入晶格即可，故而对表观电流密度及电镀液的温度没有特殊要求；而第二次电镀则是正常的电沉积过程，需要电镀液中的铜离子持续不断地向多孔泡沫基材移动，以沉积形成合适厚度的铜镀层，因而需设置合适的表观电流密度和电镀液的温度，以合理控制铜镀层的生长速度及铜镀层的质量，进而控制最终制得的泡沫铜的质量。由于表观电流密度比电镀电压对镀层的影响更为直观，因此在正式电沉积过程中(即第二次电镀过程中)更多关注表观电流密度。
可以理解的是，表观电流密度指的是电极单位表观面积上流过的电流，当电镀电压和负载一定时，对应的表观电流密度是确定的，相应的，当负载和表观电流密度一定时，对应的电镀电压也是确定的。本实施例中，第一次电镀只需给部分单质金属提供迁移动力，不涉及到镀层的形成过程，故而不需要限定表观电流密度，而第二次电镀则是金属镀层的形成过程，故而需要限定合理的表观电流密度，以保证镀层的质量。合理选择表观电流密度，是获得合格镀层、保持适当工作效率的关键因素，不同的配方、不同的镀种，其电流密度范围不尽相同。一般情况下，电流密度小，结晶细腻、柔软，但是沉积速度慢，生产效率低；电流密度大，则沉积速度快，生产效率高，但是结晶粗大、硬度高，严重时会烧焦或成为粉末状。
在本发明的一些实施例中，优选地，如图2所示，在所述步骤S20之前还包括：
步骤S10：对多孔泡沫基材进行前处理，除去所述多孔泡沫基材表面和内部的油污，并烘干。
其中，如图2所示，所述步骤S10具体包括：
步骤S102：将所述多孔泡沫基材置于除油液中浸泡，然后取出，用蒸馏水冲洗干净；
步骤S104：将除油后得到的所述多孔泡沫基材放入烘箱中烘干。
优选地，在所述步骤S102中，所述除油液的温度为40～60℃，浸泡时间为8～10min。
优选地，在所述步骤S104中，烘烤温度为130～150℃，烘烤时间为25～45min。
在上述实施例中，在真空镀膜之前，先对多孔泡沫基材进行前处理，以除去多孔泡沫基材表面和内部的油污，一方面能够提高多孔泡沫基材的孔隙率，另一方面避免了油污的存在导致金属膜层不能有效地附着在多孔泡沫基材上的情况发生。
具体地，先将多孔泡沫基材置于除油液中浸泡，利用除油液的成分来分解油污，使油污脱离多孔泡沫基材，然后取出用蒸馏水冲洗干净，最后烘干，得到洁净干燥的多孔泡沫基材。
与室温相比，将除油液的温度适当提高至40～60℃，能够有效加快除油液与油污之间的反应速度，进而提高除油液的除油效率，以缩短浸泡时间，缩短产品的生产周期。
当然，本领域的技术人员应当理解，由于除油液的成分多种多样，多孔泡沫基材上的油污量也是不确定的，因而在实际制备过程中，除油液的温度，尤其是浸泡时间应当根据实际情况进行合理的调整。
优选地，除油过程中，可以向除油液中不断通入空气，使除油液鼓泡从而产生流动，这样可避免除油时产生的皂化颗粒堵塞多孔泡沫基材中的孔隙，同时还有利于除油液充分进入多孔泡沫基材中，可进一步提高除油效果。
而烘烤的目的是为了将除油后的多孔泡沫基材烘干，这样，多孔泡沫基材才能够置入真空室中进行金属镀膜。可以理解的是，烘烤的温度不能过低，以避免水分的去除速度过慢导致产品的生产周期过长；烘烤的温度也不能过高，以避免多孔材料软化变形。
当然，由于多孔泡沫基材多种多样，当多孔泡沫基材本身就比较洁净干燥时，则可以直接进行真空镀膜而不需进行前处理，因此前处理步骤不是必需的。
在本发明的一些实施例中，优选地，在所述步骤S20中，所述多孔泡沫基材为孔隙率≥90％的聚氨酯泡沫。
在上述实施例中，采用聚氨酯软泡沫作为基材，取材方便，且价格低廉；采用的聚氨酯泡沫的孔隙率≥90％，则制得的泡沫金属也具有较高的孔隙率和较大的比表面积，以提高泡沫金属的消声效能和传热性能。
当然，本领域的技术人员应当理解，多孔泡沫基材不局限于聚氨酯泡沫，也可以采用其他的多孔材料，如无纺布等塑料泡沫基体，由于均未脱离本发明的设计思想和宗旨，因而均在本发明的保护范围内。
在本发明的一些实施例中，优选地，在所述步骤S40中，烧结温度为580～700℃。
在上述实施例中，由于不同的多孔泡沫基材的燃点不同，因而其对应的烧结温度也有差异。将烧结温度设置在580～700℃，一方面保证了大多数的多孔泡沫基材均能够被有效除尽，另一方面能够有效提高泡沫金属的强度。
在本发明的一些实施例中，可选地，在所述步骤S20中，所镀金属为铜、镍或不锈钢。
在上述实施例中，铜、镍或者不锈钢镀覆在多孔泡沫基材表面时，能够使多孔泡沫基材具有良好的导电性，进而在电沉积过程中，制备出质量优良的泡沫金属。
当然，本领域的技术人员应当理解，所镀金属不局限于铜、镍或不锈钢，也可以为其他金属，如镁、铝、金、银等，同样能够使多孔泡沫基材导电，同样能够实现本发明的目的，因而也在本发明的保护范围内。
值得说明的是，当所镀金属为铜，且电镀液为铜离子的电镀液时，则导电层为铜膜，电沉积层为铜镀层，因而最终得到的泡沫金属为纯的泡沫铜，不含有其他成分；当所镀金属为铜以外的其他金属，而电镀液为铜离子的电镀液时，则导电层为其他材质的金属膜，电沉积层为铜镀层，因而最终得到的泡沫金属为含有少量其他成分的泡沫铜，但由于电沉积层的厚度要远大于导电层的厚度，因而泡沫铜仍然是主体，且其他材质同样为多孔材料，不会对泡沫铜的性能产生影响，因而也将其称之为泡沫铜。换言之，导电层的材质与电沉积层的材质可以不一致，导电层只是为了使多孔泡沫基材导电，以保证后续的电镀过程能够进行，故而对所镀金属的种类没有特别要求。
本发明第二方面的实施例提供的泡沫金属，采用如第一方面实施例中任一项所述的泡沫金属的制备方法制成。
本发明第二方面的实施例提供的泡沫金属，因采用上述第一方面实施例中任一项的泡沫金属的制备方法制成，因而孔隙率高、孔结构分布均匀、比表面积大，强度与韧性好，故其具有良好的吸声性能，能用于豆浆机、电水壶等需要降噪的烹饪器具中，且具有良好的相变传热性能，能用于电饭煲、电压力锅等小家电的快速传热，并提高这些烹饪器具的加热均匀性。
下面以泡沫铜为例来详细描述本申请的泡沫金属的制备方法及制得的泡沫金属。
实施例一
将孔隙率为90％的聚氨酯泡沫材料置于温度为40℃的除油液中浸泡8min后用蒸馏水冲洗干净；
将聚氨酯泡沫材料烘烤至130℃，时间为40min；
将除油后的聚氨酯泡沫材料置于真空室中蒸发镀铜，蒸发镀铜的工艺参数如下：本底真空度为1.0×10-3Pa，蒸发电流为2A，蒸发时间为60s；
将蒸发镀后的聚氨酯泡沫材料置于真空室中溅射镀铜，溅射镀铜的工艺参数如下：本底真空度为1.0×10-3Pa，溅射功率为10kW，氩气流量为200sccm，成膜时间为20min，偏压50V；
先将溅射镀铜后得到的聚氨酯泡沫材料置于电镀液中在4V电压下预镀3min，再在表观电流密度为0.3A/cm2、温度为40℃的条件下电沉积30min，晾干；
在580℃的条件下进行焚烧处理，得到泡沫铜。
经检测，制得的泡沫铜的孔隙率达到92％，孔径为1.0～1.5mm，通孔率达到93％。
实施例二
将孔隙率为93％的聚氨酯泡沫材料置于温度为50℃的除油液中浸泡9min后用蒸馏水冲洗干净；
将聚氨酯泡沫材料烘烤至140℃，时间为35min；
将除油后的聚氨酯泡沫材料置于真空室中蒸发镀铜，蒸发镀铜的工艺参数如下：本底真空度为1.5×10-3Pa，蒸发电流为4A，蒸发时间为45s；
将蒸发镀后的聚氨酯泡沫材料置于真空室中溅射镀铜，溅射镀铜的工艺参数如下：本底真空度为5.0×10-3Pa，溅射功率为15kW，氩气流量为300sccm，成膜时间为15min，偏压100V；
先将溅射镀铜后得到的聚氨酯泡沫材料置于电镀液中在5V电压下预镀4min，再在表观电流密度为0.4A/cm2、温度为45℃的条件下电沉积25min，晾干；
在640℃的条件下进行焚烧处理，得到泡沫铜。
经检测，制得的泡沫铜的孔隙率达到95％，孔径为1.0～2.0mm，通孔率达到96％。
实施例三
将孔隙率为90％的聚氨酯泡沫材料置于温度为60℃的除油液中浸泡10min后用蒸馏水冲洗干净；
将聚氨酯泡沫材料烘烤至150℃，时间为25min；
将除油后的聚氨酯泡沫材料置于真空室中蒸发镀铜，蒸发镀铜的工艺参数如下：本底真空度为1.0×10-2Pa，蒸发电流为5A，蒸发时间为30s；
将蒸发镀后的聚氨酯泡沫材料置于真空室中溅射镀铜，溅射镀铜的工艺参数如下：本底真空度为1.0×10-2Pa，溅射功率为20kW，氩气流量为400sccm，成膜时间为10min，偏压250V；
先将溅射镀铜后得到的聚氨酯泡沫材料置于电镀液中在4V电压下预镀3min，再在表观电流密度为0.5A/cm2、温度为50℃的条件下电沉积20min，晾干；
在700℃的条件下进行焚烧处理，得到泡沫铜。
经检测，制得的泡沫铜的孔隙率达到98％，孔径为1.0～2.5mm，通孔率达到98％。
由上述实施例可知，本发明提供的泡沫金属的制备方法，制得的泡沫金属的孔隙率高，比表面积大，且通孔率高，因而具有良好的吸声性能和相变传热性能。
可以理解的是，泡沫金属是一种在金属基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型的多功能材料。泡沫金属的多孔特性使得其具有良好的吸声性能，当声波入射到多孔材料上，声波能顺着微孔进材料的内部，引起孔隙中空气的振动。由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的摩擦和热传导作用，使相当一部分声能转化为热能而被损耗。因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸收声能。同时，泡沫金属的多孔性使其具有非常大的比表面积，从而在相变传热方面具有很多的应用，这对于电饭煲、电压力锅等小家电的快速传热及加热均匀性都具有良好的作用。
本发明第三方面的实施例提供的烹饪器具，填充有如第二方面实施例所述的泡沫金属。
本发明第三方面的实施例提供的烹饪器具，因填充有第二方面实施例中的泡沫金属，因而噪声小、传热快且加热均匀。
在上述任一实施例中，所述烹饪器具为豆浆机、电水壶、电饭煲、电压力锅中的一种。
在豆浆机、电水壶等需要降低噪音的烹饪器具的内部填充上述泡沫金属，可有效改善豆浆机、电水壶工作时的噪音问题，提升用户的使用舒适度。具体地，在豆浆机、电水壶等烹饪器具的外壳与内胆之间填充上述泡沫金属，由于泡沫金属中均匀分布着大量的孔洞，因而声波能够顺着孔洞进入泡沫金属内部引起空气振动，从而消耗掉部分声能，起到降噪的作用。
在电饭煲、电压力锅等需要提高受热均匀性的烹饪器具的内部填充上述泡沫金属时，可有效提高产品的加热均匀性，进而提高食物的烹饪效果。具体地，将电饭煲、电压力锅等烹饪器具的锅具设计成双层结构，并在双层结构之间填充上述泡沫金属和液态相变工质(如水、氨气或正己烷等)，液态相变工质能够在到达一定温度时汽化挥发，并将热量传递给锅具后冷凝液化，然后重新受热挥发、冷凝液化，如此循环往复，在此过程中，由于泡沫金属的多孔性使其一端为冷凝端，另一端为蒸发端，因而能够使液态相变工质在泡沫金属中循环流动，进而使锅具的各个部位均匀受热，从而有效地保证了锅具的加热均匀性。
当然，本领域的技术人员应当理解，泡沫金属的应用并不局限于上述几种烹饪器具，还可以用于其他需要降噪或者提高加热均匀性的厨具，如用于电磁炉上的锅具等。
综上所述，本发明提供的泡沫金属的制备方法，采用真空蒸发镀膜+真空溅射镀膜来制备导电层，一方面显著简化了现有技术中化学沉积所必需的繁琐复杂的预处理工艺，从而简化了泡沫金属的制备工艺；另一方面，蒸发镀作为底层，可以改善多孔泡沫基材的镀层覆盖性，溅射镀可以进一步提高膜层的附着力及膜层的致密性，从而可以改善泡沫金属的质量，使得最终制得的泡沫金属孔隙率高、孔结构分布均匀、比表面积大、强度与韧性好。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种泡沫金属的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S20：将多孔泡沫基材置于真空室中进行金属镀膜，得到具有导电层的多孔泡沫基材；
步骤S30：将具有导电层的所述多孔泡沫基材置于金属离子的电镀液中进行电镀，得到具有金属镀层的多孔泡沫基材，然后晾干；
步骤S40：对具有金属镀层的所述多孔泡沫基材进行烧结处理，得到泡沫金属；
其中，所述步骤S20具体包括：
步骤S202：将所述多孔泡沫基材置于真空室中进行蒸发镀膜；
步骤S204：将蒸发镀膜后得到的所述多孔泡沫基材置于真空室中进行溅射镀膜，得到具有导电层的所述多孔泡沫基材。
2.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S202中，真空室中的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-2Pa，蒸发电流为2～5A，蒸发时间为30～60s；
在所述步骤S204中，真空室中的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-2Pa，溅射功率为10～20kW，氩气流量为200～400sccm，成膜时间为10～20min，偏压为50～250V。
3.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
所述步骤S30具体包括：
步骤S302：将具有导电层的所述多孔泡沫基材置于金属离子的电镀液中进行第一次电镀；
步骤S304：对第一次电镀后的所述多孔泡沫基材进行第二次电镀，得到具有金属镀层的所述多孔泡沫基材，然后晾干。
4.根据权利要求3所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S30中，所述金属离子的电镀液为铜离子的电镀液；
在所述步骤S302中，电镀电压为4～6V，电镀时间为3～5min；
在所述步骤S304中，表观电流密度为0.3～0.5A/cm2，电镀液的温度为40～50℃，电镀时间为20～30min。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20之前还包括：
步骤S10：对多孔泡沫基材进行前处理，除去所述多孔泡沫基材表面和内部的油污，并烘干。
6.根据权利要求5所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
所述步骤S10具体包括：
步骤S102：将所述多孔泡沫基材置于除油液中浸泡，然后取出，用蒸馏水冲洗干净；
步骤S104：将除油后得到的所述多孔泡沫基材放入烘烤设备中烘干。
7.根据权利要求6所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S102中，所述除油液的温度为40～60℃，浸泡时间为8～10min。
8.根据权利要求6所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S104中，烘烤温度为130～150℃，烘烤时间为25～45min。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20中，所述多孔泡沫基材为孔隙率≥90％的聚氨酯泡沫。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S40中，烧结温度为580～700℃。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20中，所镀金属为铜、镍或不锈钢。
12.一种泡沫金属，其特征在于，采用如权利要求1至11中任一项所述的泡沫金属的制备方法制成。
13.一种烹饪器具，其特征在于，填充有如权利要求12所述的泡沫金属。
14.根据权利要求13所述的烹饪器具，其特征在于，
所述烹饪器具为豆浆机、电水壶、电饭煲、电压力锅中的一种。
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