CN114367662B - 微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1：选取铁粉，将其置入模具并压制成生坯块，然后将生坯块置入石英管气炉，控制温度和保温时间、随炉冷却后得到铁骨架；步骤2：将铜粉和锰粉均匀混合后置入模具中压制成铜锰生坯；步骤3：将铜锰生坯放置于铁骨架上，然后将其整体置入管式炉中进行烧结熔渗，得到三元合金；步骤4：使用线切割熔渗部分的三元合金，得到前驱体合金，对其除杂，然后将其置入硫酸溶液中腐蚀，然后通过去离子水和酒精清洗，得到多孔铜骨架。本发明的方法操作便捷，成本较低；熔渗得到的纳米多孔铜纳米孔保持均匀细小，微米孔连续。

Description

微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法。
背景技术
近年来，纳米多孔贵金属由于具有较大的比表面积、高孔隙率及低密度等优点，在热交换、催化还原、检测传感等各个领域都受到广泛关注。经过一系列研究和发展，其中利用脱合金法制备纳米多孔铜成为一大热点。目前，铜锰体系以及铜铁合金因为其各自优点已经非常成熟，对铜锰合金进行脱合金可以得到三维双连续结构，通过铜铁相分离可以得到较为连续的分级孔结构。将铜锰铁三元合金进行脱合金得到分级孔结构的研究一直在进行，通过脱合金得到的纳米孔均匀细小但是微米孔道不连续，这是因为以往通过粉末冶金的铜锰铁三元合金铜铁相分离后大范围连续但是小范围是铜包覆铁的分布。
发明内容
本发明的目的是提供微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，解决了目前多孔铜的制备中以铜锰铁为前驱体制备分级孔结构存在的微米孔不连续的问题。
本发明所采用的技术方案是，
微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：选取粒径50-300um的铁粉，将其置入模具并施加2MPa-4MPa的压力压制成生坯块，然后将生坯块置入石英管式炉，以800℃-900℃的温度保温1h-6h、随炉冷却后得到铁骨架；
步骤2：将原子占比40%-50%的铜粉和原子占比50%-60%的锰粉均匀混合后置入模具中压制成铜锰生坯；
步骤3：将步骤2得到的铜锰生坯放置于步骤1所得的铁骨架上，然后将其整体置入管式炉中进行烧结熔渗，得到三元合金；
步骤4：使用线切割熔渗部分的三元合金，得到前驱体合金，对前驱体合金的表面除杂，然后将表面除杂后的前驱体合金置入硫酸溶液中腐蚀，将腐蚀后的前驱体合金通过去离子水若干次清洗后，然后用酒精清洗晾干，最后得到多孔铜骨架。
本发明的特点还在于，
步骤1中，在生坯块置入石英管式炉后，给石英管式炉通入惰性气体或者抽真空。
步骤3具体为：将铜锰生坯通过模具固定在铁骨架的上方，在管式炉中以1100℃-1300℃的温度保温3-8h后、随炉冷却得到骨架分别连续的铜锰铁三元合金。
步骤4中，除杂具体包括：给前驱体合金的表面除杂，然后将其放入0.1mol/L-1mol/L的硫酸溶液中腐蚀，直至无气泡产生。
步骤4中，先后使用去离子水和酒精清洗前驱体合金，去离子水清洗的次数为2-5次，酒精的清洗次数为1次。
本发明的有益效果是，本发明微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，使用粉末冶金的方法大大降低了成本，使前驱体的制备更加简单方便，对纳米多孔金属的产业化生产具有很重的意义。不再需要控制腐蚀电位，大大简化了使用电化学腐蚀的操作步骤，同时降低了成本。通过提前制备铁骨架保证了最终的产物具有连续的微米孔。整体流程简单方便，不需要昂贵的金属或者复杂的仪器，通过简易的方法得到具备微纳双连续孔道的多孔铜。
附图说明
图1是本发明微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法的实施例1中熔渗后的前驱体合金示意图；
图2是本发明微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法的实施例2中熔渗后的前驱体合金示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法进行详细说明。
微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：选取粒径50-300um的铁粉，将其置入模具并施加2Mpa-4Mpa的压力压制成生坯块，然后将生坯块置入石英管式炉，控制石英管式炉的气氛为惰性气体或者抽真空，以800℃-900℃的温度保温1h-6h、随炉冷却后得到铁骨架，铁骨架的孔隙率控制在40%-75%；
步骤2：将原子占比40%-50%的铜粉和原子占比50%-60%的锰粉均匀混合后置入模具中压制成铜锰生坯；
步骤3：将步骤2得到的铜锰生坯放置于步骤1所得的铁骨架上，然后将其整体置入管式炉中进行烧结熔渗，得到三元合金；
步骤4：使用线切割熔渗部分的三元合金，得到前驱体合金，对前驱体合金的表面除杂，然后将表面除杂后的前驱体合金放入0.1mol/L-1mol/L的硫酸溶液中腐蚀，直至最后无气泡产生，将腐蚀后的前驱体合金通过2-5次去离子水的清洗，然后通过酒精的清洗，晾干，最后得到多孔铜骨架。
下面通过具体的实施例对本发明微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法进行进一步详细说明；
实施例1
（1）将5g粒径为50um的铁粉，以3Mpa的压力压制成10mm的生坯。
（2）将压制的生坯放入管式炉中，在氩气的保护下以870℃保温4h后随炉冷却，得到孔隙率为46%的铁骨架；
（3）将10g、5:5原子比例的铜锰混合粉在模具中压制成生坯。
（4）将压制的生坯放置在第（1）步中烧结的铁骨架上方，之后放入管式炉中，在氩气的保护下以1250℃保温4h后随炉冷却，得到三元合金。
（5）线切割步骤3得到的三元合金熔渗部分得到前驱体合金，将前驱体合金表面除杂后，放入0.1mol/L、250ml的H2SO4溶液中脱合金，直至无气泡产生。
（6）最后将脱合金的试样用去离子水清洗两次后用酒精清洗晾干，即得具有微纳双连续孔道的多孔铜，如图1所示。
实施例2
（1）将4g粒径为100um的铁粉，以2MPa压力压制成10mm生坯。
（2）将压制的生坯放入管式炉中，在氩气的保护下以870℃保温2h后随炉冷却，得到孔隙率为55%的铁骨架。
（3）将10g、5:5原子比例的铜锰混合粉在模具中压制成生坯。
（4）将压制的生坯放置在第（1）步中烧结的铁骨架上方，之后放入管式炉中，在氩气的保护下以1250℃保温4h后随炉冷却，得到三元合金。
（5）线切割步骤3得到的三元合金熔渗部分得到前驱体合金，将前驱体合金表面除杂后，放入0.1mol/L、250ml的H2SO4溶液中脱合金，直至无气泡产生。
（6）最后将脱合金的试样用去离子水清洗三次后用酒精清洗晾干，即得具有微纳双连续孔道的多孔铜，如图2所示。
实施例3
（1）将5g粒径为300um的铁粉以，2MPa压力压制成12mm生坯。
（2）将压制的生坯放入管式炉中，在氩气的保护下以800℃保温6h后随炉冷却，得到孔隙率为53%铁骨架。
（3）将12g、4:6原子比例的铜锰混合粉在模具中压制成生坯。
（4）将压制的生坯放置在第（1）步中烧结的铁骨架上方，之后放入管式炉中，在氩气的保护下以1100℃保温8h后随炉冷却，得到三元合金。
（5）线切割步骤3得到的三元合金熔渗部分得到前驱体合金，将前驱体合金表面除杂后，放入0.5mol/L、250ml的H2SO4溶液中脱合金，直至无气泡产生。
（6）最后将脱合金的试样用去离子水清洗两次后用酒精清洗晾干，即得具有微纳双连续孔道的多孔铜。
实施例4
（1）将5g粒径为200um的铁粉，以4MPa压力压制成9mm生坯。
（2）将压制的生坯放入管式炉中，在氩气的保护下以900℃保温1h后随炉冷却，得到孔隙率为42%铁骨架。
（3）将12g、4:6原子比例的铜锰混合粉在模具中压制成生坯。
（4）将压制的生坯放置在第（1）步中烧结的铁骨架上方，之后放入管式炉中，在氩气的保护下以1300℃保温3h后随炉冷却，得到三元合金。
（5）线切割步骤3得到的三元合金熔渗部分得到前驱体合金，将前驱体合金表面除杂后，放入1mol/L、250ml的H2SO4溶液中脱合金，直至无气泡产生。
（6）最后将脱合金的试样用去离子水清洗五次后用酒精清洗晾干，即得具有微纳双连续孔道的多孔铜。
本发明微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，与传统的直接粉末冶金烧结制备三元合金相比，该方法操作便捷，成本较低；熔渗得到的纳米多孔铜纳米孔保持均匀细小，微米孔连续，对纳米多孔铜的工业化制备有一定的参考意义。

Claims (1)

1.微纳双连续孔道的多孔铜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：选取粒径50-300um的铁粉，将其置入模具并施加2MPa-4MPa的压力压制成生坯块，然后将生坯块置入石英管式炉，以800℃-900℃的温度保温1h-6h、随炉冷却后得到铁骨架；
步骤2：将原子占比40%-50%的铜粉和原子占比50%-60%的锰粉均匀混合后置入模具中压制成铜锰生坯；
步骤3：将步骤2得到的铜锰生坯放置于步骤1所得的铁骨架上，然后将其整体置入管式炉中进行烧结熔渗，得到三元合金；
步骤4：使用线切割熔渗部分的三元合金，得到前驱体合金，对前驱体合金的表面除杂，然后将表面除杂后的前驱体合金置入硫酸溶液中腐蚀，将腐蚀后的前驱体合金通过去离子水若干次清洗后，然后用酒精清洗晾干，最后得到多孔铜骨架；
步骤1中，在生坯块置入石英管式炉后，给石英管式炉通入惰性气体或者抽真空；
所述步骤3具体为：将铜锰生坯通过模具固定在铁骨架的上方，在管式炉中以1100℃-1300℃的温度保温3-8h后、随炉冷却得到骨架分别连续的铜锰铁三元合金；
步骤4中，腐蚀具体包括：将前驱体合金放入0.1mol/L-1mol/L的硫酸溶液中腐蚀，直至无气泡产生；
步骤4中，用去离子水清洗的次数为2-5次，酒精的清洗次数为1次。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3829295A (en) * 1971-10-23 1974-08-13 Brico Eng Sintered iron based articles infiltrated with copper based metals
JPH08287917A (ja) * 1995-04-18 1996-11-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 金属多孔体の製造方法
US5640669A (en) * 1995-01-12 1997-06-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for preparing metallic porous body, electrode substrate for battery and process for preparing the same
CN101186982A (zh) * 2007-11-27 2008-05-28 昆明理工大学 一种通孔泡沫铜的制备方法
JP2008260023A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 金属複合材料の製造方法及び金属複合材料からなる部材
JP2012111988A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Inoac Corp 金属多孔体及び製造方法
JP2014047421A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Osaka Municipa Technical Research Institute 金属多孔体の製造方法
CN108188400A (zh) * 2017-12-25 2018-06-22 西安理工大学 一种微纳米双级多孔铜及其制备方法
CN108977681A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 上海赛科利汽车模具技术应用有限公司 一种多孔含铝材料及其制备方法和用途
CN109295327A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 北京航空航天大学 一种微米多孔铜及其制备方法与应用
CN112048635A (zh) * 2020-08-25 2020-12-08 西安理工大学 一种微纳米分级多孔铜及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4380274B2 (ja) * 2003-09-10 2009-12-09 日立粉末冶金株式会社 鉄銅系焼結含油軸受用合金の製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3829295A (en) * 1971-10-23 1974-08-13 Brico Eng Sintered iron based articles infiltrated with copper based metals
US5640669A (en) * 1995-01-12 1997-06-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for preparing metallic porous body, electrode substrate for battery and process for preparing the same
JPH08287917A (ja) * 1995-04-18 1996-11-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 金属多孔体の製造方法
JP2008260023A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 金属複合材料の製造方法及び金属複合材料からなる部材
CN101186982A (zh) * 2007-11-27 2008-05-28 昆明理工大学 一种通孔泡沫铜的制备方法
JP2012111988A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Inoac Corp 金属多孔体及び製造方法
JP2014047421A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Osaka Municipa Technical Research Institute 金属多孔体の製造方法
CN108977681A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 上海赛科利汽车模具技术应用有限公司 一种多孔含铝材料及其制备方法和用途
CN108188400A (zh) * 2017-12-25 2018-06-22 西安理工大学 一种微纳米双级多孔铜及其制备方法
CN109295327A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 北京航空航天大学 一种微米多孔铜及其制备方法与应用
CN112048635A (zh) * 2020-08-25 2020-12-08 西安理工大学 一种微纳米分级多孔铜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
熔渗用多孔钼骨架制备工艺研究;梁静;林小辉;李来平;王国栋;张新;;中国钼业(第03期);第1-4页 *
纳米多孔铜的去合金法制备及性能研究;李超;李生娟;程志海;李海超;王树林;;功能材料与器件学报(第03期);227-231 *

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