CN107723708A - 一种多孔金属材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多孔金属材料的制备方法，将聚胺酯海绵基材依次经过物理气相沉积、纵横双向拉伸、电化学沉积和还原处理制得多孔金属材料，其中纵横双向拉伸的恒拉力为10～150N，纵横双向的拉伸值均为10～25％。本发明通过纵横双向拉伸操作，有效改善了多孔金属材料面密度的均匀性，增强了多孔金属材料内部孔连接结构的致密性和强度。此外，本发明的多孔金属材料制备工艺简单，与现有生产工艺匹配，易实现规模化生产。

Description

一种多孔金属材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种多孔金属材料的制备方法。
背景技术
多孔金属材料的内部弥散分布着大量的孔洞，具有比重小、比表面积大和导热率低的特点，多用于制作电池电极、过滤器和催化剂载体。现有的多孔金属材料多采用聚胺酯海绵为基体材料，但因原始发泡聚胺酯海绵具有三维不规则的孔径，在制备多孔金属材料的过程中会出现电沉积不均匀的情况，导致所制备的多孔金属材料面密度不一致且抗拉强度较低。
中国发明专利CN200510136785.6公开了一种泡沫金属的基材及其制备方法和拉伸定型设备，对聚胺酶海绵进行纵向拉伸后，所制得的多孔金属材料纵向面密度和抗拉性能得到了改善，但此专利仅研究了纵向拉伸对材料性能的影响，未涉及横向拉伸，且采用这种材料制得的电池性能不均一，无法承受较大电流的冲击，电池的使用寿命也较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔金属材料的制备方法，解决了现有技术中存在的多孔金属材料面密度不均匀，抗拉强度低，无法承受较大电流冲击的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种多孔金属材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、以聚胺酯海绵为基材，采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用恒拉力将经步骤1得到的聚胺酯海绵基材A同时进行纵横双向拉伸，得到聚胺酯海绵基材B。
步骤3、将经步骤2得到的聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将经步骤3得到的聚胺酯海绵基材C在400～600℃下焚烧后，在800～1000℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得所述多孔金属材料。
本发明的特点还在于：
物理气相沉积具体采用电子束蒸发方式，具体方法如下：将纯金属镍放入电子束物理气相沉积坩埚中，用高能电子束使金属镍熔化，熔化后的金属镍蒸发并沉积到置于其上方的聚胺酯海绵基材表面，形成镍层。
镍层的厚度为0.4g/m2。
恒拉力为10～150N。
纵横双向拉伸的拉伸值均为10～25％。
电化学沉积的温度为20～30℃，电流密度为3～8mA/cm2。
本发明的有益效果是：
1.通过纵横双向拉伸操作，有效改善了多孔金属材料面密度的均匀性，增强了多孔金属材料内部孔连接结构的致密性和强度；
2.本发明的多孔金属材料制备工艺简单，与现有生产工艺匹配，易实现规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种多孔金属材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、以聚胺酯海绵为基材，采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，得到聚胺酯海绵基材A；
物理气相沉积具体采用电子束蒸发方式，将纯金属镍放入电子束物理气相沉积坩埚中，用高能电子束使金属镍熔化，熔化后的金属镍蒸发并沉积到置于其上方的聚胺酯海绵基材表面，形成镍层；
步骤2、采用10～150N的恒拉力将经步骤1得到的聚胺酯海绵基材A同时进行纵横双向拉伸，且纵横双向的拉伸值均为10～25％，得到聚胺酯海绵基材B；
步骤3、将经步骤2得到的聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
其中，电化学沉积的温度为20～30℃，电流密度为3～8mA/cm2；
步骤4、将经步骤3得到的聚胺酯海绵基材C于400～600℃焚烧后，再在800～1000℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得多孔金属材料。
实施例1
采用厚度为2.0mm的聚胺酯海绵为基材，按照以下步骤实施：
步骤1、采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，镍沉积量为0.4g/m2，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用10N的恒拉力将聚胺酯海绵基材A同时进行纵向和横向双向拉伸，纵横双向的拉伸值均为10％，得到聚胺酯海绵基材B；
步骤3、将聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将聚胺酯海绵基材C经600℃焚烧后，在800℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得多孔金属材料。
实施例2
采用厚度为2.0mm的聚胺酯海绵为基材，按照以下步骤实施：
步骤1、采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，镍沉积量为0.4g/m2，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用40N的恒拉力将聚胺酯海绵基材A同时进行纵向和横向双向拉伸，纵横双向的拉伸值均为20％，得到聚胺酯海绵基材B；
步骤3、将聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将聚胺酯海绵基材C经550℃焚烧后，在850℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得多孔金属材料。
实施例3
采用厚度为5.0mm的聚胺酯海绵为基材，按照以下步骤实施：
步骤1、采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，镍沉积量为0.4g/m2，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用70N的恒拉力将聚胺酯海绵基材A同时进行纵向和横向双向拉伸，纵横双向的拉伸值均为10％，得到聚胺酯海绵基材B；
步骤3、将聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将聚胺酯海绵基材C经500℃焚烧后，在900℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得多孔金属材料。
实施例4
采用厚度为5.0mm的聚胺酯海绵为基材，按照以下步骤实施：
步骤1、采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，镍沉积量为0.4g/m2，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用100N的恒拉力将聚胺酯海绵基材A同时进行纵向和横向双向拉伸，纵横双向的拉伸值均为15％，得到聚胺酯海绵基材B；
步骤3、将聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将聚胺酯海绵基材C经450℃焚烧后，在950℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得多孔金属材料。
实施例5
采用厚度为5.0mm的聚胺酯海绵为基材，按照以下步骤实施：
步骤1、采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵上沉积一层镍层，镍沉积量为0.4g/m2，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用150N的恒拉力将聚胺酯海绵基材A同时进行纵向和横向双向拉伸，纵横双向的拉伸值均为25％，得到聚胺酯海绵基材B；
步骤3、将聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将聚胺酯海绵基材C经400℃焚烧后，在1000℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得多孔金属材料。
利用本发明的制备方法能制备出多孔金属材料，该多孔金属材料面密度均匀，抗拉强度高且能承受较大电流冲击。

Claims (6)

1.一种多孔金属材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、以聚胺酯海绵为基材，采用物理气相沉积法，在聚胺酯海绵基材上沉积一层镍层，得到聚胺酯海绵基材A；
步骤2、采用恒拉力将经步骤1得到的聚胺酯海绵基材A同时进行纵横双向拉伸，得到聚胺酯海绵基材B。
步骤3、将经步骤2得到的聚胺酯海绵基材B作为电镀阴极，在普通的瓦特电镀体系下进行电化学沉积金属镍，得到聚胺酯海绵基材C；
步骤4、将经步骤3得到的聚胺酯海绵基材C在400～600℃下焚烧后，在800～1000℃以及含70％氢气与30％氮气的保护气氛中进行还原处理，制得所述多孔金属材料。
2.根据权利要求1所述的一种多孔金属材料的制备方法，其特征在于，所述物理气相沉积具体采用电子束蒸发方式，具体方法如下：将纯金属镍放入电子束物理气相沉积坩埚中，用高能电子束使金属镍熔化，熔化后的金属镍蒸发并沉积到置于其上方的聚胺酯海绵基材表面，形成镍层。
3.根据权利要求1或2所述的一种多孔金属材料的制备方法，其特征在于，所述镍层的厚度为0.4g/m2。
4.根据权利要求1所述的一种多孔金属材料的制备方法，其特征在于，所述恒拉力为10～150N。
5.根据权利要求1所述的一种多孔金属材料的制备方法，其特征在于，所述纵横双向拉伸的拉伸值均为10～25％。
6.根据权利要求1所述的一种多孔金属材料的制备方法，其特征在于，所述电化学沉积的温度为20～30℃，电流密度为3～8mA/cm2。
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