CN107675014A - 一种耐酸型多孔金属材料的制备方法 - Google Patents

一种耐酸型多孔金属材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种耐酸型多孔金属材料的制备方法。本发明利用镍粉和铝粉与桃胶和酸奶发酵得到发酵产物，镍粉和铝粉在微生物作用下增强金属表面的粘结性，提高了多孔金属材料的耐酸性。利用琥珀以及氢氧化钠溶液对酚醛树脂进行改性，提高树脂和金属粉末之间的粘性。加入由乙二胺和溴丙烯混成自制模板剂、沸石以及氢氧化钠溶液，进一步提高多孔金属材料的耐酸性。加入碳酸镁发泡、碳酸氢铵造孔和聚四氟乙烯和玻璃纤维补强，提高多孔金属材料的耐酸性，具有广泛应用于航空航天和环境保护工程等领域的使用前景，推动了现代工业技术的进步。

Description

一种耐酸型多孔金属材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种耐酸型多孔金属材料的制备方法。
背景技术
多孔金属材料是一种在金属或金属合金基体中分布着大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。它兼有连续金属相和分散气体相的特点，具有很多优良性能，近年来是材料学领域发展的热点之一。常用多孔金属材料的材质有铝、青铜、镍、钛、不锈钢，以及其他金属及其合金。孔洞的直径约2μm～3mm之间，由于对孔洞的设计要求不同，孔洞可以是泡沫型的，藕状型的，蜂窝型的等等。多孔金属材料还可以根据其孔洞的形态可以分为独立孔洞型的和连续孔洞型的二大类。独立型的材料具有比重小，刚性、比强度好，吸振、吸音性能好等特点；连续型的材料除了具有上述特点之外，还具有浸透性、通气性好等特点。
多孔金属既拥有金属材料本身所具有的优良性能，又因为大量空隙结构的存在使其拥有优良的功能特性。与多孔陶瓷相比，多孔金属具有强度及韧性高、导电导热性好、抗冲击能力强、可焊接、易加工等优点。与多孔塑料相比，多孔金属具有耐高温、强度高、导电导热性好、可焊接、易加工等优点，多孔因而在工程中得到广泛的应用。正因为多孔金属材料具有结构材料利功能材料的特点，所以被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑工程、机械工程、电化学工程、环境保护工程等领域，推动了现代工业技术的进步。
从目前发展来看，多孔金属材料的制备技术正日趋完善。但是，这些制备工艺仍有一些缺点，某些制备工艺还存在一定的局限性。因此我们对各种多孔金属材料的制备工艺进行更加深入的研究是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前多孔金属材料存在易酸化的缺陷，提供了一种耐酸型多孔金属材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将镍粉和铝粉混合研磨后过200目筛，收集过筛粉末，继续向过筛粉末中加入过筛粉末质量7%的桃胶和过筛粉末质量0.4%的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为发酵过筛粉末；
（2）将酚醛树脂和琥珀以及氢氧化钠溶液混合置于烧杯中搅拌，得到改性酚醛树脂；
（3）将乙二胺和溴丙烯混合搅拌反应，反应后再进行抽滤，继续用四氯化碳冲洗，洗涤后放入烘箱中烘干，得到自制模板剂；
（4）称取8～10g自制模板剂和10～12g沸石混合研磨，研磨后依次加入10～12mL氢氧化钠溶液和15～20mL蒸馏水混合搅拌，得到自制乳胶液；
（5）按重量份数计，分别称取发酵过筛粉末、多孔金属钛片、改性酚醛树脂、自制乳胶液和蒸馏水混合置于反应釜中，密封后反应，再添加碳酸镁、碳酸氢铵、聚四氟乙烯和玻璃纤维，继续混合反应，反应后自然冷却，出料，即可制得耐酸型多孔金属材料。
步骤（1）所述的镍粉和铝粉的质量比为3∶1，研磨时间为10～16min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为9～11天。
步骤（2）所述的酚醛树脂和琥珀以及氢氧化钠溶液的质量比为4：2：1，氢氧化钠溶液的质量分数为24％，搅拌温度为80～100℃，搅拌时间为1～2h。
步骤（3）所述的乙二胺和溴丙烯的体积比为1：2，反应温度为20～35℃，反应时间为2～4h，抽滤次数2～4次，冲洗时间为1～2h，烘干温度为70～80℃，烘干时间为1～2h。
步骤（4）所述的研磨时间为3～5min，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，搅拌时间为1～2h。
步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取12～16份发酵过筛粉末、6～8份多孔金属钛片、4～6份改性酚醛树脂、2～4份自制乳胶液和10～12份蒸馏水、2～4份碳酸镁、3～5份碳酸氢铵、3～5份聚四氟乙烯和1～3份玻璃纤维，反应温度为80～100℃，反应时间为1～2h，混合反应温度为120～150℃，混合反应时间为2～4h，冷却时间为1～2h。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用镍粉和铝粉与桃胶和酸奶混合发酵得到发酵产物，其中镍粉和铝粉具有耐酸性，又由于酸奶中微生物将桃胶分解产生大分子单糖，并在微生物的自交联作用下使得单糖接枝到金属粉末表面，从而增强金属表面的粘结性，也能提高多孔金属材料的耐酸性，接着利用琥珀以及氢氧化钠溶液对酚醛树脂进行改性，增强酚醛树脂的粘性，从而提高树脂和金属粉末之间的粘性，其中酚醛树脂本身耐酸性极佳，从而使复合后的金属粉末的耐酸性也得到提高，进一步提高多孔金属材料的耐酸性，再加入由乙二胺和溴丙烯混成的自制模板剂、沸石以及氢氧化钠溶液，其中沸石具有很好的耐酸性优点，也能提高多孔金属材料的耐酸性；
（2）本发明加入碳酸镁发泡、碳酸氢铵造孔和聚四氟乙烯和玻璃纤维补强，其中聚四氟乙烯和玻璃纤维都有耐酸性的优点，对多孔金属材料进行有效的填充，从而提高多孔金属材料的耐酸性，具有广泛应用于航空航天和环境保护工程等领域的使用前景，推动了现代工业技术的进步。
具体实施方式
按质量比为3∶1将镍粉和铝粉混合研磨10～16min后过200目筛，收集过筛粉末，继续向过筛粉末中加入过筛粉末质量7%的桃胶和过筛粉末质量0.4%的酸奶，装入发酵罐中，在35～45℃下密封发酵9～11天，发酵结束后，取出发酵产物，即为发酵过筛粉末，按质量比为4：2：1将酚醛树脂和琥珀以及质量分数为24％氢氧化钠溶液混合置于烧杯中，在80～100℃下搅拌1～2h，得到改性酚醛树脂，按体积比为1：2将乙二胺和溴丙烯混合，在20～35℃下搅拌反应2～4h，反应后再进行抽滤2～4次，继续用四氯化碳冲洗1～2h，洗涤后放入烘箱中在70～80℃下烘干1～2h，得到自制模板剂，称取8～10g自制模板剂和10～12g沸石混合研磨3～5min，研磨后依次加入10～12mL质量分数为20％氢氧化钠溶液和15～20mL蒸馏水混合搅拌1～2h，得到自制乳胶液，按重量份数计，分别称取12～16份发酵过筛粉末、6～8份多孔金属钛片、4～6份改性酚醛树脂、2～4份自制乳胶液和10～12份蒸馏水混合置于反应釜中，密封后在80～100℃下反应1～2h，再添加2～4份碳酸镁、3～5份碳酸氢铵、3～5份聚四氟乙烯和1～3份玻璃纤维，继续在120～150℃下混合反应2～4h，反应后自然冷却1～2h，出料，即可制得耐酸型多孔金属材料。
实例1
按质量比为3∶1将镍粉和铝粉混合研磨10min后过200目筛，收集过筛粉末，继续向过筛粉末中加入过筛粉末质量7%的桃胶和过筛粉末质量0.4%的酸奶，装入发酵罐中，在35℃下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为发酵过筛粉末，按质量比为4：2：1将酚醛树脂和琥珀以及质量分数为24％氢氧化钠溶液混合置于烧杯中，在80℃下搅拌1h，得到改性酚醛树脂，按体积比为1：2将乙二胺和溴丙烯混合，在20℃下搅拌反应2h，反应后再进行抽滤2次，继续用四氯化碳冲洗1h，洗涤后放入烘箱中在70℃下烘干1h，得到自制模板剂，称取8g自制模板剂和10g沸石混合研磨3min，研磨后依次加入10mL质量分数为20％氢氧化钠溶液和15mL蒸馏水混合搅拌1h，得到自制乳胶液，按重量份数计，分别称取12份发酵过筛粉末、6份多孔金属钛片、4份改性酚醛树脂、2份自制乳胶液和10份蒸馏水混合置于反应釜中，密封后在80℃下反应1h，再添加2份碳酸镁、3份碳酸氢铵、3份聚四氟乙烯和1份玻璃纤维，继续在120℃下混合反应2h，反应后自然冷却1h，出料，即可制得耐酸型多孔金属材料。
实例2
按质量比为3∶1将镍粉和铝粉混合研磨10～16min后过200目筛，收集过筛粉末，继续向过筛粉末中加入过筛粉末质量7%的桃胶和过筛粉末质量0.4%的酸奶，装入发酵罐中，在40℃下密封发酵10天，发酵结束后，取出发酵产物，即为发酵过筛粉末，按质量比为4：2：1将酚醛树脂和琥珀以及质量分数为24％氢氧化钠溶液混合置于烧杯中，在90℃下搅拌1.5h，得到改性酚醛树脂，按体积比为1：2将乙二胺和溴丙烯混合，在27℃下搅拌反应3h，反应后再进行抽滤3次，继续用四氯化碳冲洗1.5h，洗涤后放入烘箱中在75℃下烘干1.5h，得到自制模板剂，称取9g自制模板剂和11g沸石混合研磨4min，研磨后依次加入11mL质量分数为20％氢氧化钠溶液和17mL蒸馏水混合搅拌1.5h，得到自制乳胶液，按重量份数计，分别称取14份发酵过筛粉末、7份多孔金属钛片、5份改性酚醛树脂、3份自制乳胶液和11份蒸馏水混合置于反应釜中，密封后在90℃下反应1.5h，再添加3份碳酸镁、4份碳酸氢铵、4份聚四氟乙烯和2份玻璃纤维，继续在125℃下混合反应3h，反应后自然冷却1.5h，出料，即可制得耐酸型多孔金属材料。
实例3
按质量比为3∶1将镍粉和铝粉混合研磨16min后过200目筛，收集过筛粉末，继续向过筛粉末中加入过筛粉末质量7%的桃胶和过筛粉末质量0.4%的酸奶，装入发酵罐中，在45℃下密封发酵11天，发酵结束后，取出发酵产物，即为发酵过筛粉末，按质量比为4：2：1将酚醛树脂和琥珀以及质量分数为24％氢氧化钠溶液混合置于烧杯中，在100℃下搅拌2h，得到改性酚醛树脂，按体积比为1：2将乙二胺和溴丙烯混合，在35℃下搅拌反应4h，反应后再进行抽滤4次，继续用四氯化碳冲洗2h，洗涤后放入烘箱中在80℃下烘干2h，得到自制模板剂，称取10g自制模板剂和12g沸石混合研磨5min，研磨后依次加入12mL质量分数为20％氢氧化钠溶液和20mL蒸馏水混合搅拌2h，得到自制乳胶液，按重量份数计，分别称取16份发酵过筛粉末、8份多孔金属钛片、6份改性酚醛树脂、4份自制乳胶液和12份蒸馏水混合置于反应釜中，密封后在100℃下反应2h，再添加4份碳酸镁、5份碳酸氢铵、5份聚四氟乙烯和3份玻璃纤维，继续在150℃下混合反应4h，反应后自然冷却2h，出料，即可制得耐酸型多孔金属材料。
对比例 以湖南省长沙市某公司生产的耐酸型多孔金属材料作为对比例 对本发明制得的耐酸型多孔金属材料和对比例中的耐酸型多孔金属材料进行检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法
腐蚀速率：取本发明制得的产品1、2、3和对比例中的产品作为试块，放置于质量分数为12%的 HCl溶液和质量分数为3%的 HF溶液中，在温度为90℃的条件下中，放置3h后进行检测。
表1
根据表1中数据可知，本发明制得的耐酸型多孔金属材料的耐酸性能好，优于对比例中的产品，具有广阔的使用前景。

Claims (6)

1.一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将镍粉和铝粉混合研磨后过200目筛，收集过筛粉末，继续向过筛粉末中加入过筛粉末质量7%的桃胶和过筛粉末质量0.4%的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为发酵过筛粉末；
（2）将酚醛树脂和琥珀以及氢氧化钠溶液混合置于烧杯中搅拌，得到改性酚醛树脂；
（3）将乙二胺和溴丙烯混合搅拌反应，反应后再进行抽滤，继续用四氯化碳冲洗，洗涤后放入烘箱中烘干，得到自制模板剂；
（4）称取8～10g自制模板剂和10～12g沸石混合研磨，研磨后依次加入10～12mL氢氧化钠溶液和15～20mL蒸馏水混合搅拌，得到自制乳胶液；
（5）按重量份数计，分别称取发酵过筛粉末、多孔金属钛片、改性酚醛树脂、自制乳胶液和蒸馏水混合置于反应釜中，密封后反应，再添加碳酸镁、碳酸氢铵、聚四氟乙烯和玻璃纤维，继续混合反应，反应后自然冷却，出料，即可制得耐酸型多孔金属材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的镍粉和铝粉的质量比为3∶1，研磨时间为10～16min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为9～11天。
3.根据权利要求1所述的一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的酚醛树脂和琥珀以及氢氧化钠溶液的质量比为4：2：1，氢氧化钠溶液的质量分数为24％，搅拌温度为80～100℃，搅拌时间为1～2h。
4.根据权利要求1所述的一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的乙二胺和溴丙烯的体积比为1：2，反应温度为20～35℃，反应时间为2～4h，抽滤次数2～4次，冲洗时间为1～2h，烘干温度为70～80℃，烘干时间为1～2h。
5.根据权利要求1所述的一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的研磨时间为3～5min，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，搅拌时间为1～2h。
6.根据权利要求1所述的一种耐酸型多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取12～16份发酵过筛粉末、6～8份多孔金属钛片、4～6份改性酚醛树脂、2～4份自制乳胶液和10～12份蒸馏水、2～4份碳酸镁、3～5份碳酸氢铵、3～5份聚四氟乙烯和1～3份玻璃纤维，反应温度为80～100℃，反应时间为1～2h，混合反应温度为120～150℃，混合反应时间为2～4h，冷却时间为1～2h。
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