CN113151868B - 一种多孔镍钨合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种多孔镍钨合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113151868B
CN113151868B CN202110467316.1A CN202110467316A CN113151868B CN 113151868 B CN113151868 B CN 113151868B CN 202110467316 A CN202110467316 A CN 202110467316A CN 113151868 B CN113151868 B CN 113151868B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
tungsten
porous
concentration
alloy material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110467316.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113151868A (zh
Inventor
阮莹
赵煜欣
李星吾
魏炳波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202110467316.1A priority Critical patent/CN113151868B/zh
Publication of CN113151868A publication Critical patent/CN113151868A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113151868B publication Critical patent/CN113151868B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/08—Perforated or foraminous objects, e.g. sieves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/20—Electroplating using ultrasonics, vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
    • C25D5/56—Electroplating of non-metallic surfaces of plastics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明提供了一种多孔镍钨合金材料及其制备方法，涉及多孔金属材料技术领域。本发明提供的多孔镍钨合金材料的制备方法，包括以下步骤：将多孔基体进行导电化处理，得到可导电多孔基体；将所述可导电多孔基体依次进行电镀镍和镍钨，得到多孔镍钨前驱体；所述电镀镍和镍钨在超声水浴中进行；去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体，得到多孔镍钨合金材料。本发明制备的多孔镍钨合金材料表面平整，镀层厚度分布均匀，孔隙率及通孔率高，力学性能优异。

Description

一种多孔镍钨合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及多孔金属材料技术领域，具体涉及一种多孔镍钨合金材料及其制备方法。
背景技术
多孔金属是一种新型的结构和功能材料，近年来受到了广泛的关注。多孔金属具有复杂三维网状通孔结构，质量轻、比表面积大，因此渗透性能好、比强度高，具有优异的声学、电磁学性能，耐腐蚀以及换热性能好，在过滤分离、催化和换热等领域以及航空航天、汽车工业、建筑工程、机械工程、电化学工程、通讯工程、新能源等行业具有广阔的应用前景。
多孔金属的制备方法通常包括固态金属烧结法、液态金属凝固法和电解沉积法，其中，电解沉积法是获得高孔隙率和高通孔率的主要手段，该方法制备的泡沫镍材料具有孔隙度高、比表面积大、孔径可控范围宽、流体通透性好等优点。但采用现有的电解沉积法制备的多孔金属存在镀层不均匀、镀层表面粗糙、强度低等缺陷，难以满足实际需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔镍钨合金材料及其制备方法，本发明制备的多孔镍钨合金材料表面平整，镀层厚度分布均匀，孔隙率及通孔率高，力学性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种多孔镍钨合金材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔基体进行导电化处理，得到可导电多孔基体；
将所述可导电多孔基体依次进行电镀镍和镍钨，得到多孔镍钨前驱体；所述电镀镍和镍钨在超声水浴中进行；
去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体，得到多孔镍钨合金材料。
优选地，所述电镀镍时超声水浴的超声频率为34～40kHz，超声功率为20～80W。
优选地，所述电镀镍钨时超声水浴的超声频率为34～40kHz，超声功率为20～80W。
优选地，所述电镀镍钨采用的镍钨镀液包括钨盐、镍盐、柠檬酸钠和添加剂。
优选地，所述镍钨镀液中钨盐的浓度为40～65g/L，镍盐的浓度为18～25g/L，柠檬酸钠的浓度为155～170g/L，添加剂的浓度为35～52g/L。
优选地，所述导电化处理的方法包括：将所述多孔基体缠绕导线，并在表面涂覆导电胶，进行固化。
优选地，所述导电胶为石墨导电胶；所述导电胶的涂覆厚度为6～15μm。
优选地，所述去除多孔镍钨前驱体中的多孔基体的方法包括煅烧。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的多孔镍钨合金材料，包括镍层和沉积在所述镍层表面的镍钨合金层。
优选地，所述多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.06～91.53％，通孔率为97～99％。
本发明提供了一种多孔镍钨合金材料的制备方法，包括以下步骤：将多孔基体进行导电化处理，得到可导电多孔基体；将所述可导电多孔基体依次进行电镀镍和镍钨，得到多孔镍钨前驱体；所述电镀镍和镍钨在超声水浴中进行；去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体，得到多孔镍钨合金材料。本发明利用可导电多孔基体的多孔结构为多孔镍钨合金材料提供多孔骨架，同时利用其导电性为后续电镀镍和镍钨提供有利基础；本发明限定电镀在超声水浴中进行，超声场的引入能够有效提高镀液传质速率，降低镀液中离子的浓度梯度，同时有细化晶粒的作用，使镍层和镍钨合金层更均匀，镀层之间结合更紧密；同时超声能够增强阴极极化作用，提高镀液的极化作用，使金属原子能够在可导电多孔基体表面均匀地沉积，并且增强镍层与镍钨合金层之间的结合力，进而有利于提高多孔镍钨合金材料的力学性能。本发明在镀层中加入钨元素，形成Ni-W合金，能够提高镀层的强度，进而提高多孔镍钨合金材料的力学性能。实施例结果表明，本发明制备的多孔镍钨合金材料表面平整，镀层厚度分布均匀，孔隙率及通孔率高，压缩强度为1.4～3.0MPa，杨氏模量为120～399MPa，力学性能优异。
附图说明
图1为实施例3制备的多孔镍钨合金材料的宏观形貌图(左)和表面SEM图(右)；
图2为实施例1～5不同超声功率下多孔镍钨的沉积速率μ和表观密度ρ对比图；
图3为对比例1(左)和实施例3(右)制备的多孔镍钨合金材料的表面SEM对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种多孔镍钨合金材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔基体进行导电化处理，得到可导电多孔基体；
将所述可导电多孔基体依次进行电镀镍和镍钨，得到多孔镍钨前驱体；所述电镀镍和镍钨在超声水浴中进行；
去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体，得到多孔镍钨合金材料。
本发明将多孔基体进行导电化处理，得到可导电多孔基体。在本发明中，所述多孔基体优选包括聚氨酯泡沫基体或聚乙烯泡沫基体。在本发明中，所述多孔基体的孔隙率优选为93～97％；孔径优选3～5.5cm。在本发明的具体实施例中，所述聚氨酯泡沫基体优选为开孔聚氨酯泡沫。
在本发明中，所述导电化处理的方法优选包括：将所述多孔基体缠绕导线，并在表面涂覆导电胶，进行固化。本发明优选在缠绕导线前，先将所述多孔基体依次进行清洗和粗化处理，得到粗化后的多孔基体。在本发明中，所述清洗优选包括依次进行的第一水洗、碱洗、酸洗和第二水洗。在本发明中，所述第一水洗优选为蒸馏水洗。在本发明中，所述碱洗优选在超声条件下进行，超声的功率优选为100W，碱洗的时间优选为20min；所述碱洗用碱洗液的pH值优选为14，所述碱洗用碱洗液优选为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为1mol/L。在本发明中，所述酸洗优选在超声条件下进行，超声的功率优选为100W，酸洗的时间优选为10～30min；所述酸洗用酸洗液的pH值优选为1，所述酸洗用酸洗液优选为盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度优选为1mol/L。本发明通过碱洗和酸洗去除聚氨酯泡沫表面的杂质、油污等。在本发明中，所述第二水洗优选为超纯水洗；所述第二水洗优选在超声条件下进行，超声的功率优选为100W，第二水洗的时间优选为15-20min。本发明通过第二水洗去除多孔基体表面残留的碱洗液和酸洗液。
在本发明的具体实施例中，所述粗化处理的方法具体优选为：将清洗后的多孔基体置于粗化液中浸泡，进行粗化处理。在本发明中，所述粗化处理用粗化液优选为硫酸和三氧化铬的混合溶液；所述粗化液中硫酸的质量浓度优选为0.7～10％；三氧化铬的浓度优选为15～30g/L。在本发明中，所述粗化处理优选在静置条件下进行，所述粗化处理的温度优选为室温，所述粗化处理的时间优选为0.5～6h。本发明通过粗化处理能够提高多孔基体表面的粗糙度，有利于后续的导电胶涂覆。
本发明优选在所述粗化处理后，将所得基体进行深度清洗，得到粗化后的多孔基体。在本发明中，所述深度清洗用洗液优选为酒精，所述深度清洗优选在超声条件下进行，超声功率优选为100W，所述深度清洗的时间优选为5min。本发明通过深度清洗去除粗化处理后基体表面的残留物质。
得到粗化后的多孔基体后，本发明优选将所述粗化后的多孔基体缠绕导线，并在表面涂覆导电胶，进行固化，得到可导电多孔基体。在本发明中，所述缠绕导线的方法优选为横向贯穿；所述导线优选为铜导线，所述导线的缠绕量优选为5cm。本发明在粗化后的多孔基体上缠绕导线，能够增强多孔基体的导电稳定性。
在本发明中，所述导电胶优选为石墨导电胶，所述导电胶的涂覆厚度优选为6～15μm。在本发明中，所述涂覆导电胶的具体方法优选包括：将多孔基体置于导电胶溶液中，充分挤压。在本发明中，所述固化优选在管式炉中进行，所述固化的温度优选为90～120℃；所述固化的时间优选为2～3h。
本发明利用可导电多孔基体的多孔结构为镍钨合金材料提供多孔骨架，同时利用其导电性为后续电镀工艺提供有利基础。
得到可导电多孔基体后，本发明在所述可导电多孔基体上电镀镍，得到多孔镍材料。在本发明中，所述电镀镍优选采用直流电，所述电镀镍的电流密度优选为70～110A/m2；所述电镀镍的时间优选为1～1.2h；所述电镀镍的温度优选为60～75℃。本发明在所述电镀镍过程中，镍离子沉积在可导电多孔基体上，生成金属镍形成镍层，得到多孔镍材料。
在本发明中，所述电镀镍在超声水浴中进行，超声频率优选为34～40kHz；超声功率优选20～80W。本发明在沉积镍过程中引入超声场，能够增强镍镀液的极化作用，降低了反应过程中的析氢，加快了镍的沉积效率，提高阴极利用率；并且超声场能够有效提高镍镀液传质过程，降低镍镀液中离子的浓度梯度，细化晶粒，使得镍层更均匀，提高镍层的强度。
在本发明中，所述电镀镍的阴极是所述可导电多孔基体，阳极是纯镍电极。
在本发明中，所述电镀镍采用的镍镀液优选为瓦特镀镍液；pH值优选为3.5～4.5，更优选为3.5。在本发明中，所述镍镀液优选为包括镍盐、硼酸和添加剂的水溶液。在本发明中，所述镍镀液中镍盐的浓度优选为240～275g/L；硼酸的浓度优选为20～30g/L；添加剂的浓度为25～35g/L。在本发明中，所述镍盐优选为硫酸镍；所述添加剂优选为氯化镍或氯化铵。在本发明中，所述硼酸的作用是缓冲溶液酸碱度；所述添加剂的作用是提高电极利用率。本发明提供的镍镀液深镀能力和匀镀能力较强，能够在可导电多孔基体的凹陷处均匀沉积镍。
本发明优选在所述电镀镍完成后，将所得材料依次进行水洗，得到多孔镍材料。在本发明中，所述水洗优选为蒸馏水洗。
本发明通过在可导电多孔基体上电镀镍，能够提高基体的导电稳定性，保证后续沉积镍钨合金层能够更顺利进行。
电镀镍后，本发明在所得多孔镍材料上电镀镍钨，得到多孔镍钨前驱体。在本发明中，所述电镀镍钨优选采用直流电，所述电镀镍钨的电流密度优选为70～108A/m2；所述电镀镍钨的时间优选为1～3h；所述电镀镍钨的温度优选为50～75℃。
在本发明中，所述电镀镍钨在超声水浴中进行，超声频率优选为34～40kHz；超声功率优选为20～80W。本发明在沉积镍钨过程中引入超声场，能够增强镍钨镀液的极化作用，降低了反应过程中的析氢，加快了镍钨的沉积效率，提高阴极利用率；并且超声场能够有效提高镍钨镀液传质过程，降低镍钨镀液中离子的浓度梯度，细化晶粒，使得镍钨合金层更均匀，并且提高镍钨合金层和镍层之间的结合强度，进而提高镍钨合金材料的强度和耐腐蚀性能。
在本发明中，所述电镀镍钨的阴极是所述多孔镍材料，阳极是纯镍电极和纯钨电极。
在本发明中，所述电镀镍钨采用的镍钨镀液的pH值优选为8～8.5；所述镍钨镀液优选为包括钨盐、镍盐、柠檬酸钠和添加剂的水溶液。在本发明中，所述镍钨镀液中钨盐的浓度优选为40～65g/l；镍盐的浓度优选为18～25g/L；柠檬酸钠的浓度优选为155～170g/L；添加剂的浓度优选为35～52g/L。在本发明中，所述钨盐优选为钨酸盐，更优选为钨酸钠；所述镍盐优选为硫酸镍或氯化镍；所述添加剂优选为溴化钠和氯化铵，所述溴化钠在镍钨镀液中的浓度优选为10～18g/L；所述氯化铵在镍钨镀液中的浓度优选为25～34g/L。在本发明中，所述柠檬酸钠是配位剂；所述添加剂能够增强溶液导电性，提高电极利用率。本发明在所述电镀镍钨过程中，镍离子、钨酸根离子和柠檬酸根离子形成络合物，共沉积形成镍钨合金层。本发明提供的镍钨镀液深镀能力和匀镀能力较强，能够在多孔镍材料的凹陷处均匀沉积镍钨，有利于提高镍钨合金层的均匀平整性。
在本发明中，所述镍层和镍钨合金层的总沉积速率优选为(3.0～4.3)×10-2kg/(m2·h)，更优选为(3.2～3.4)×10-2kg/(m2·h)。
本发明优选在所述电镀镍钨后，将所得多孔镍钨进行水洗，得到多孔镍钨前驱体。在本发明中，所述水洗优选为蒸馏水洗。
得到多孔镍钨前驱体后，本发明去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体，得到多孔镍钨合金材料。在本发明中，所述去除多孔基体的方法优选包括煅烧。在本发明中，所述煅烧的参数优选根据多孔基体材料而定，以能够完全除去多孔基体为宜。
在本发明的具体实施例中，当所述多孔基体为聚氨酯泡沫基体时，本发明将所述多孔镍钨前驱体进行煅烧，得到多孔镍钨合金材料。在本发明中，所述煅烧的温度优选为250～350℃；所述煅烧的时间优选为3～4h；本发明限定上述煅烧温度和时间的优势是去除材料中的泡沫基体。在本发明中，所述煅烧优选在保护性气氛中进行，更优选在氩气气氛中进行。在本发明中，由室温升温至所述煅烧的温度的升温速率优选为7.5～11.5℃/min。
本发明通过煅烧能够将多孔基体去除，得到多孔镍钨合金材料。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的多孔镍钨合金材料，包括镍层和沉积在所述镍层表面的镍钨合金层。本发明制备的多孔镍钨合金材料中镍层和镍钨合金层均匀平整，镀层厚度分布均匀。在本发明中，所述镍层的厚度优选为6～15μm；所述镍钨合金层的厚度优选为8～25μm。在本发明中，所述多孔镍钨合金材料的孔隙率优选为91.06～91.53％。在本发明中，所述多孔镍钨合金材料的孔隙优选包括通孔，通孔率优选为97～99％。在本发明中，所述多孔镍钨合金材料的压缩强度优选为1.4～3.0MPa，杨氏模量优选为120～399MPa，力学性能优异。在本发明中，所述多孔镍钨合金材料的表观密度优选为1.90～2.78×10-4kg/m3。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将孔隙率为95％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗20分钟、超纯水超声清洗15分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的质量浓度为8％，三氧化铬的浓度为25g/L，室温静置1h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为13μm，置于管式炉中100℃保温2h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为250g/L，氯化镍的浓度为30g/L，硼酸的浓度为30g/L；电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为40W，电镀镍的温度为60℃，电流密度为78A/m2，沉积1.2h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净，得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、溴化钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为65g/L，硫酸镍的浓度为22g/L，柠檬酸钠的浓度为163g/L，溴化钠的浓度为10g/L，氯化铵的浓度为30g/L；将电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为40W，温度为60℃，电流密度为80A/m2，沉积1h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，250℃保温4h，得到多孔镍钨合金材料。
在本实施例中，所得多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.53％，通孔率为98％，镀层表面平整，镀层厚度分布均匀。
实施例2
将孔隙率为93％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗15分钟、超纯水超声清洗20分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的浓度为10％，三氧化铬的浓度为30g/L，室温静置0.75h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为13μm，置于管式炉中100℃保温2h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为275g/L，氯化镍的浓度为30g/L，硼酸的浓度为30g/L；电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为50W，电镀镍的温度为60℃，电流密度为89A/m2，沉积1h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净，得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、溴化钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为60g/L，硫酸镍的浓度为20g/L，柠檬酸钠的浓度为155g/L，溴化钠的浓度为16g/L，氯化铵的浓度为30g/L；将电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为50W，温度为65℃，电流密度为100A/m2，沉积1.2h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，250℃保温3h，得到多孔镍钨合金材料。
在本实施例中，所得多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.46％，通孔率为98％，镀层表面平整，镀层厚度分布均匀。
实施例3
将孔隙率为97％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗30分钟、超纯水超声清洗20分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的浓度为1.2％，三氧化铬的浓度为15g/L，室温静置6h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为7μm，置于管式炉中100℃保温3h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为250g/L，氯化镍的浓度为30g/L，硼酸的浓度为30g/L；电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为60W，电镀镍的温度为60℃，电流密度为89A/m2，沉积1h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净，得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、溴化钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为60g/L，硫酸镍的浓度为18g/L，柠檬酸钠的浓度为160g/L，溴化钠的浓度为16g/L，氯化铵的浓度为30g/L；将电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为60W，温度为60℃，电流密度为92A/m2，沉积1h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，250℃保温3h，得到多孔镍钨合金材料。
在本实施例中，所得多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.06％，通孔率为98％，镀层表面平整，镀层厚度分布均匀。
实施例4
将孔隙率为97％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗10分钟、超纯水超声清洗20分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的浓度为3.6％，三氧化铬的浓度为25g/L，室温静置1.5h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为15μm，置于管式炉中120℃保温2h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为240g/L，氯化镍的浓度为25g/L，硼酸的浓度为25g/L；电镀池置于超声水浴池中，超声频率为34kHz，超声功率为70W，电镀镍的温度为60℃，电流密度为105A/m2，沉积1h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净，得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、溴化钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为55g/L，硫酸镍的浓度为25g/L，柠檬酸钠的浓度为170g/L，溴化钠的浓度为18g/L，氯化铵的浓度为32g/L；将电镀池置于超声水浴池中，超声频率为34kHz，超声功率为70W，温度为60℃，电流密度为105A/m2，沉积1h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，250℃保温3h，得到多孔镍钨合金材料。
在本实施例中，所得多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.07％，通孔率为98％，镀层表面平整，镀层厚度分布均匀。
实施例5
与实施例4的制备工艺基本相同，不同之处仅在于，电镀镍和电镀镍钨时的超声功率均由“70W”调整为“80W”。
实施例6
将孔隙率为97％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗10分钟、超纯水超声清洗20分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的浓度为3.6％，三氧化铬的浓度为25g/L，室温静置1.5h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为8μm，置于管式炉中120℃保温2h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为240g/L，氯化镍的浓度为25g/L，硼酸的浓度为25g/L；电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为40W，电镀镍的温度为75℃，电流密度为84A/m2，沉积1h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净，得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、溴化钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为40g/L，硫酸镍的浓度为25g/L，柠檬酸钠的浓度为170g/L，溴化钠的浓度为18g/L，氯化铵的浓度为25g/L；将电镀池置于超声水浴池中，超声频率为40kHz，超声功率为40W，温度为75℃，电流密度为82A/m2，沉积3h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，350℃保温3h，得到多孔镍钨合金材料。
在本实施例中，所得多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.04％，通孔率为98％，镀层表面平整，镀层厚度分布均匀。
对比例1
将孔隙率为93％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗10分钟、超纯水超声清洗20分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的浓度为10％，三氧化铬的浓度为30g/L，室温静置0.5h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为7μm，置于管式炉中90℃保温3h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为260g/L，氯化镍的浓度为30g/L，硼酸的浓度为30g/L；电镀镍的温度为50℃，电流密度为78A/m2，沉积1h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净，得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、溴化钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为50g/L，硫酸镍的浓度为18g/L，柠檬酸钠的浓度为160g/L，溴化钠的浓度为16g/L，氯化铵的浓度为28g/L；电镀的温度为50℃，电流密度为72A/m2，沉积1h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，250℃保温3h，得到多孔镍钨合金材料。
在本对比例中，镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.13×102g/(m2·h)，所得多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.23％，所得多孔镍钨合金材料镀层表面较为粗糙。
对比例2
将孔隙率为95％的开孔聚氨酯泡沫用蒸馏水洗净，依次置于1mol/L氢氧化钠溶液中超声清洗20分钟、1mol/L盐酸溶液中超声清洗10分钟、超纯水超声清洗20分钟，得到清洗后的聚氨酯泡沫；所述超声清洗的功率均为100W；
将所述清洗后的聚氨酯泡沫浸于由硫酸和三氧化铬组成的粗化液中，所述粗化液中硫酸的浓度为3.6％，三氧化铬的浓度为25g/L，室温静置1.5h后取出，在酒精中超声清洗5分钟，超声清洗的功率为100W，得到粗化后的聚氨酯泡沫；
将铜导线横向贯穿所述粗化后的聚氨酯泡沫，并在聚氨酯泡沫表面均匀涂覆石墨导电胶，涂覆厚度平均为10μm，置于管式炉中90℃保温2.5h，固化得到可导电聚氨酯泡沫基体；
将所述可导电聚氨酯泡沫基体置于含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的水溶液中进行电镀镍，其中，硫酸镍的浓度为240g/L，氯化镍的浓度为25g/L，硼酸的浓度为25g/L；电镀镍的温度为60℃，电流密度为60A/m2，沉积3h，将所得材料用蒸馏水冲洗干净后得到多孔镍材料；
将所述多孔镍材料置于镍钨镀液中进行电镀，所述镍钨镀液由钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠和氯化铵的水溶液组成，其中钨酸钠的浓度为40g/L，硫酸镍的浓度为18g/L，柠檬酸钠的浓度为90g/L，十二烷基硫酸钠0.2g/l，氯化铵的浓度为15g/L；电镀的温度为60℃，电流密度为80A/m2，沉积1h，将所得多孔镍钨用蒸馏水冲洗干净后，置于管式炉内，250℃保温3h，得到多孔镍钨合金材料。
测试例
图1为实施例3制备的多孔镍钨合金材料的宏观形貌图(左)和表面SEM图(右)。由图1可以看出，本发明制备的多孔镍钨合金材料具有多孔骨架，表面较为光亮、平整。
图2为实施例1～5不同超声功率下多孔镍钨的沉积速率μ和表观密度ρ对比图。实施例1中镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.27×10-2kg/(m2·h)，多孔镍钨合金材料的表观密度为2.03×10-4kg/m3；实施例2中镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.37×10-2kg/(m2·h)，多孔镍钨合金材料的表观密度为2.09×10-4kg/m3；实施例3中镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.41×10-2kg/(m2·h)，多孔镍钨合金材料的表观密度为2.14×10-4kg/m3；实施例4中镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.29×10-2kg/(m2·h)，多孔镍钨合金材料的表观密度为2.06×10-4kg/m3；实施例5中镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.09×10-2kg/(m2·h)，多孔镍钨合金材料的表观密度为1.90×10-4kg/m3；实施例6中镍层和镍钨合金层的总沉积速率为3.28×10-2kg/(m2·h)，多孔镍钨合金材料的表观密度为2.78×10-4kg/m3。由图2可以看出，当超声功率为60W时，多孔镍钨的沉积速率最高，所得材料的表观密度也最大；当超声功率为50W时其力学性能较好。
图3为对比例1(左)和实施例3(右)制备的多孔镍钨合金材料的表面SEM对比图。由图3可以看出，本发明制备的多孔镍钨合金材料表面更加平整，镍钨合金层厚度分布均匀。
实施例1～6和对比例1～2制备的多孔镍钨合金材料的力学性能如表1所示，其中，压缩强度和杨氏模量的检测中，样品尺寸为20×20×30mm，压缩速率为2mm/min。
表1实施例1～6和对比例1～2制备的多孔镍钨合金材料的力学性能结果
压缩强度，MPa 杨氏模量，MPa
实施例1 1.73 230
实施例2 2.30 193
实施例3 1.58 121
实施例4 1.53 127
实施例5 1.46 128
实施例6 2.94 399
对比例1 1.45 84
对比例2 1.10 63
采用本发明的方法制备多孔镍钨合金材料，能够在保证高孔隙率和通孔率的基础上提高沉积效率以及材料的力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多孔镍钨合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多孔基体进行导电化处理，得到可导电多孔基体；
将所述可导电多孔基体依次进行电镀镍和镍钨，得到多孔镍钨前驱体；所述电镀镍和镍钨在超声水浴中进行；
去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体，得到多孔镍钨合金材料；
所述电镀镍时超声水浴的超声频率为34～40kHz，超声功率为20～80W；
所述电镀镍钨时超声水浴的超声频率为34～40kHz，超声功率为20～80W。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电镀镍钨采用的镍钨镀液包括钨盐、镍盐、柠檬酸钠和添加剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述镍钨镀液中钨盐的浓度为40～65g/L，镍盐的浓度为18～25g/L，柠檬酸钠的浓度为155～170g/L，添加剂的浓度为35～52g/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电化处理的方法包括：将所述多孔基体缠绕导线，并在表面涂覆导电胶，进行固化。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述导电胶为石墨导电胶；所述导电胶的涂覆厚度为6～15μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，去除所述多孔镍钨前驱体中的多孔基体的方法包括煅烧。
7.权利要求1～6任一项所述制备方法制备得到的多孔镍钨合金材料，包括镍层和沉积在所述镍层表面的镍钨合金层。
8.根据权利要求7所述的多孔镍钨合金材料，其特征在于，所述多孔镍钨合金材料的孔隙率为91.06～91.53％，通孔率为97～99％。
CN202110467316.1A 2021-04-28 2021-04-28 一种多孔镍钨合金材料及其制备方法 Active CN113151868B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110467316.1A CN113151868B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 一种多孔镍钨合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110467316.1A CN113151868B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 一种多孔镍钨合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113151868A CN113151868A (zh) 2021-07-23
CN113151868B true CN113151868B (zh) 2022-08-12

Family

ID=76872077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110467316.1A Active CN113151868B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 一种多孔镍钨合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113151868B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2644721B1 (en) * 2010-12-08 2017-02-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for producing highly corrosion-resistant porous Ni-Sn body
CN102534283A (zh) * 2010-12-10 2012-07-04 北京有色金属研究总院 一种多元合金泡沫材料及其制备方法
KR101365457B1 (ko) * 2012-03-15 2014-02-21 한국기계연구원 니켈 코팅 나노카본의 제조 방법
CN110184625A (zh) * 2019-07-08 2019-08-30 昆明理工大学 一种提高纯镍力学性能的方法
CN111197126B (zh) * 2020-02-11 2021-01-05 西北工业大学 一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料及其制备方法和应用
CN111334681B (zh) * 2020-03-09 2021-09-28 安徽工业大学 一种耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113151868A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200373586A1 (en) Highly corrosion-resistant porous metal body
TWI439574B (zh) And a method for producing the porous metal foil and a method for producing the same
CN112091474B (zh) Ni合金泡沫强化Sn基复合焊料的制备方法及制得的复合焊料
CN104818503A (zh) 一种三维网络结构多孔铜全透膜的制备方法
CN111074317A (zh) 一种铜箔的表面处理方法及铜箔材料
CN108422336B (zh) 一种多孔型电镀结合剂砂轮及其制备方法
CN113151868B (zh) 一种多孔镍钨合金材料及其制备方法
CN111197126B (zh) 一种多孔三元Cu-ZnNi合金材料及其制备方法和应用
CN117995992A (zh) 一种3d亲锂金属集流体负极结构及其制备方法
CN113293411B (zh) 一种梯度复合二氧化铅阳极板及其制备方法与应用
JP2000021415A (ja) 導電性多孔質体とそれを用いた金属多孔質体および電池用の極板
CN115440989A (zh) 一种锂离子电池用负极集流体、极片及其制备方法
JP6148141B2 (ja) 金属多孔体及び金属多孔体の製造方法
JP4763995B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極
CN112609196A (zh) 一种三维铜基泡沫金属复合电极材料及其制备方法
CN1327038C (zh) 可卷绕多孔铁镍合金材料
CN101270489A (zh) 一种低能耗快速电沉积泡沫铁的方法
JP2003082405A (ja) 延性に優れた多孔質金属およびその製造方法
CN113265685B (zh) 一种多孔铜箔及其制备方法
JP2000192281A (ja) 電池ケ―ス用表面処理鋼板、その製造方法、該電池ケ―ス用表面処理鋼板を用いた電池ケ―スおよびそれを用いた電池
CN114525537B (zh) 一种铜金属快速微纳米重构处理方法及其应用
JP4423442B2 (ja) アルカリ二次電池用電極基体の製造方法
CN110453257B (zh) 一种超疏水Zn-PTFE复合电沉积层及制备方法
CN112962121A (zh) 制备超厚三维微米多孔铜膜
CN100460198C (zh) 一种多孔金属铜材及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant