CN108456904A - 一种超高比表面积泡沫金属制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高比表面积泡沫金属制备方法，首先在聚氨酯泡沫上进行导电处理，电沉积至少一种金属，得到泡沫金属基体，然后将所得的泡沫金属基体进行氢气气氛的热处理以去除聚氨酯，再在泡沫金属基体上沉积与泡沫金属基体不相同的金属材质，得到泡沫金属合金；将泡沫金属合金在氢气的还原气氛下进行扩散热处理，扩散热处理结束后快速冷却，最终得到超高比表面积的泡沫金属合金。本发明基于异种金属在高温互扩散过程中的扩散速率差异，在扩散进行最为剧烈时快速降温让扩散反应迅速停止，从而将因扩散不完全所留下来的空位、孔洞等缺陷保留下来，形成了超高比表面积泡沫金属。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫金属制备技术领域，具体涉及一种超高比表面积泡沫金属制备方法。
背景技术
泡沫金属材料是一种优异的功能化环保材料，它集力学、热学、电学、声学等性能于一体，在材料领域拥有不可替代的重要地位。高孔隙率及高比表面积是泡沫金属的结构特征和重要特性，也是决定泡沫金属在吸声吸能、阻尼降噪、电磁屏蔽、过滤分离等领域具有明显应用优势的关键性能。目前，三维网状的开孔泡沫金属制备主要采用电沉积和气相沉积的方法，所制备的泡沫金属纤维表面为光滑或接近光滑状态，如图1-2所示。这导致泡沫金属的高比表面积难以进一步的提高，限制了其更广泛的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种超高比表面积泡沫金属制备方法，基于异种金属在高温互扩散过程中的扩散速率差异，在扩散进行最为剧烈的时候快速降温让扩散反应迅速停止，从而将因扩散不完全所留下来的空位、孔洞等缺陷保留下来，形成超高比表面积泡沫金属。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超高比表面积泡沫金属制备方法，包括如下步骤：
S1、在聚氨酯泡沫上进行导电处理，电沉积至少一种金属，得到泡沫金属基体；
S2、将步骤S1中所得的泡沫金属基体在氢气气氛下进行热处理以去除聚氨酯，所述热处理的温度为400℃-1000℃；
S3、在经过热处理后的泡沫金属基体上沉积与步骤S1中所电沉积的金属不相同的另一种金属材质，得到泡沫金属合金；
S4、对步骤S3中得到的泡沫金属合金在氢气的还原气氛下进行扩散热处理，所述扩散热处理的温度为600℃-1000℃；扩散热处理结束后快速冷却至室温，冷却速率大于10℃/min，最终得到超高比表面积的泡沫金属合金。
需要说明的是，步骤S1中的金属为镍、铜或铁。
需要说明的是，步骤S1中，所述泡沫金属基体的规格为5PPI-200PPI。
需要说明的是，步骤S2中，所述热处理的时间为10min-300min。
需要说明的是，步骤S3中，所述沉积采用电沉积或气相沉积的方式。
需要说明的是，步骤S3中，所述金属材质为镍、铜或铁。
需要说明的是，步骤S4中，所述扩散热处理的时间为1h-20h。
本发明的有益效果在于：
本发明基于异种金属在高温互扩散过程中的扩散速率差异，在扩散进行最为剧烈时快速降温让扩散反应迅速停止，从而将因扩散不完全所留下来的空位、孔洞等缺陷保留下来，形成了超高比表面积泡沫金属。
附图说明
图1为现有技术制备得到的泡沫金属表面形貌示意图；
图2为图1的放大示意图；
图3为本发明方法制备得到的泡沫金属表面形貌示意图；
图4为图3的放大示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
在45PPI的聚氨酯泡沫上进行导电处理，实现电沉积镍金属单质，得到45PPI体密度为0.3g/cm3的泡沫镍，比表面积为2000cm2/cm3。将泡沫镍在900℃下、氢气气氛中进行1小时的热处理以去除聚氨酯。然后在经过热处理的泡沫镍上电沉积金属铜，得到45PPI体密度为0.6g/cm3的泡沫镍铜合金，在氢气还原气氛、800℃的条件下进行8小时的扩散热处理，然后以10℃/min的冷却速率快速冷却至室温，得到45PPI比表面积为6300cm2/cm3的超高比表面积的泡沫镍铜合金，与原始泡沫金属相比比表面积提高了超过三倍。
本实施例中得到泡沫镍铜合金的表面形貌示意图如图3-4所示，从图3-4中可见其表面带有微孔结构。
实施例2
在100PPI的聚氨酯泡沫上进行导电处理，电沉积镍金属单质，得到100PPI体密度为0.15g/cm3的泡沫镍，比表面积为6500cm2/cm3。将泡沫镍在800℃下、氢气气氛中进行1.5小时的热处理以去除聚氨酯。然后在经过热处理的泡沫镍上气相沉积金属铁，得到100PPI体密度为0.22g/cm3的泡沫镍铁合金。将泡沫镍铁合金在氢气气氛中、950℃的温度下进行10小时的扩散热处理，然后以10℃/min的冷却速率快速冷却至室温，得到比表面积为15000cm2/cm3的超高比表面积的泡沫镍铁合金，与原始泡沫金属相比比表面积提高超过了两倍。本实施例中制得的泡沫镍铁合金的表面形貌与实施例1类似。
实施例3
在120PPI的聚氨酯泡沫上进行导电处理，电沉积铜金属单质，得到120PPI体密度为0.18g/cm3的泡沫铜，比表面积为6000cm2/cm3。在700℃的温度下、氢气气氛中进行3小时的热处理以去除聚氨酯。然后在经过热处理的泡沫铜上电沉积金属铁，得到120PPI体密度为0.24g/cm3的泡沫铜铁合金。将泡沫铜铁合金在氢气气氛中、温度为980℃的条件下进行14小时的扩散热处理，然后以10℃/min的冷却速率快速冷却至室温，得到比表面积为18500cm2/cm3的超高比表面积的泡沫铜铁合金，与原始泡沫金属相比比表面积提高了超过三倍。本实施例中制得的泡沫铜铁合金的表面形貌与实施例1类似。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在聚氨酯泡沫上进行导电处理，电沉积至少一种金属，得到泡沫金属基体；
S2、将步骤S1中所得的泡沫金属基体在氢气气氛下进行热处理以去除聚氨酯，所述热处理的温度为400℃-1000℃；
S3、在经过热处理后的泡沫金属基体上沉积与步骤S1中所电沉积的金属不相同的另一种金属材质，得到泡沫金属合金；
S4、对步骤S3中得到的泡沫金属合金在氢气的还原气氛下进行扩散热处理，所述扩散热处理的温度为600℃-1000℃；扩散热处理结束后快速冷却至室温，冷却速率大于10℃/min，最终得到超高比表面积的泡沫金属合金。
2.根据权利要求1所述的超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，步骤S1中的金属为镍、铜或铁。
3.根据权利要求1所述的超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述泡沫金属基体的规格为5PPI-200PPI。
4.根据权利要求1所述的超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述热处理的时间为10min-300min。
5.根据权利要求1所述的超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述沉积采用电沉积或气相沉积的方式。
6.根据权利要求1所述的超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述金属材质为镍、铜或铁。
7.根据权利要求1所述的超高比表面积泡沫金属制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述扩散热处理的时间为1h-20h。
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