CN1147030A - 泡沫型金属铜及其生产技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泡沫型金属铜及其生产技术，其特殊之处是该金属铜的内芯呈空心状，其表层呈多孔隙状，且孔隙为通孔，所述孔隙占泡沫铜表观总体积的80％以上，在该金属铜表面可复合一层或多层其它金属。该材料除具有铜和所复合金属的基本特征外，同时还具有比重小，真实表面积大，多孔且彼此为通孔，呈泡沫状等特点。
Description
本发明涉及新型金属材料，特别是一种泡沫型金属铜及其生产技术。
目前，国内用于镍镉、镍氢电池的泡沫镍工艺技术是由王纪三、刘喜信、李长锁等教授发明的，但利用该工艺技术还不能制造出泡沫铜材料。
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，借鉴了它的部份工艺技术，提出一种泡沫型金属铜及其生产技术，使其具有比重轻，比表面积大等特点。
针对上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种泡沫型金属铜，其特征是该金属铜的内芯呈空心状，其表层呈多孔隙状，且孔隙为通孔，所述孔隙占泡沫铜表观体积的80％以上。
一种专用于上述泡沫型金属铜的生产技术，其特征是它采用非金属材料作芯材，然后对芯材按以下工序进行处理：
a.使用强氧化剂水溶液对其进行亲水处理；
b.采用塑料化学镀的方法或浸涂导电胶的方法对其进行导电化处理；
c.将其置于碱性体系或硫酸铜酸性体系的电镀铜常规溶液中，通以2-30A的直流电流密度进行电铸，即可在芯材表面镀覆一层泡沫型金属铜；
d.烧掉芯材，将其置于还原气氛的热处理炉中进行热处理。消除应力即得到泡沫型金属铜。
在上述泡沫型金属铜表面可以复合(镀覆)一层或多层其它金属。
该泡沫型金属铜及其复合材料除具有铜和复合金属的基本特征外，同时还具有比重小，比表面积大，多孔且彼此为通孔，呈泡沫状等特点，它可作为导电、导热、散热性能优异的轻质材料；作为镍镉、镍氢、镍锌、银锌及可充碱锰电池的负极基板材料；作为金属催化剂骨架材料以及特殊工况环境下的过滤介质材料。使用它能大量节省金属材料包括贵金属材料资源。
附图表示泡沫型金属铜的横截面。
从附图中可以看出，该泡沫型金属铜是一种多孔，大比表面积的泡沫型材料，其内芯1处呈空心状，孔隙2为通孔，真实表面积大，是其外型表观面积的数百倍至千倍以上。它可以复合其它贵金属或有色金属材料，如金、银、钯、镍、铅、锌、锡等。3表示泡沫铜，4表示复合金属。
泡沫型金属铜是采用非金属材料作芯材，采用化学镀或浸渍导电胶的方法，令其导电化，然后进行电铸，在氢气氛条件下进行热处理而制成。具体生产过程如下：
芯材——净化处理——亲水处理——导电化处理——电铸——干燥——热处理
上述工艺过程中，干燥工序之前的每一工艺步骤都应使用达标自来水或去离子水充分清洗工件之后才能进行下一道工序。
各工艺步骤分述如下：
芯材：它直接关系到泡沫型金属的外观形貌。可以采用无纺布、织物、炭纤维、软性聚氨酯泡沫等作为芯材，分别制成纤维叠层无定型状、织物状、纤维叠层有秩状以及多孔泡沫状。上述形态的金属在本发明中统称为泡沫型金属材料。
净化处理：使用10％左右的碱性净化剂如碳酸钠等，除去芯材在贮运过程中沾污的油脂。
亲水处理：除去上述芯材表面的憎水官能团。一般使用强氧化剂水溶液处理，如铬酸、硫酸、高锰酸钾、双氧水等。例如使用2-10克/升铬酐、1-5克硫酸水溶液，或5-20克高锰酸钾、1-5克硫酸水溶液在室温条件下浸泡即可达到亲水处理的目的。
非金属材料的导电化处理：采用塑料化学镀的方法，也可以采用浸涂导电胶的方法实现。化学镀时，以胶体钯活化和氯化亚锡敏化，盐酸解胶，也可选用银氨络合物活化，然后在硫酸铜、甲醛、酒石酸钾钠和微量铅盐的溶液中化学镀铜，使非金属材料的芯材成为导电体。浸涂导电胶时，可浸渍含碳粉、铜粉、银粉的导电涂料和能形成半导体的有机或无机镍盐或铜盐，然后作还原处理，也能达到导电化的目的。例如化学镀时，将经过胶体钯活化和解胶后的芯材置于硫酸铜5-30克/升，酒石酸钾钠5-20克/升，甲醛5-30克/升，稳定剂(微量铅盐)的水溶液中，于室温条件下即可获得导电良好的芯材。
电铸：将导电化处理后的芯材分别置于氰化物体系、焦磷酸盐体系、乙二胺体系、酒石酸钾体系等碱性体系和硫酸铜酸性体系电镀常规溶液中，通以2-30A直流电流密度，控制时间和电流即可在芯材的纤维或肋条上镀覆不同厚度的金属铜，泡沫铜即成型。例如将导电处理后的芯材置于硫酸铜50-150克/升、乙二胺50-150克/升、酒石酸钾钠20-30克/升水溶液中，或硫酸铜10-100克/升、硫酸10-50克/升、乙醇10-20克/升的水溶液中，于室温条件下即可电铸成泡沫型铜的胚体。
热处理：电铸成型的泡沫铜，由于电结晶应力既硬又脆，工业上无法应用。必须将电铸成型的泡沫铜置于还原气氛的热处理炉中于500-900℃的温度下处理20分钟以上，消除应力，得到泡沫铜产品。
泡沫铜复合其它金属：可采用离子溅射、热喷涂、化学置换、电沉积等物理或化学的方法，在泡沫铜表面镀覆一层或多层其它金属。也可通过热处理、激光处理等方式使复合金属与铜或以严格分层状态，或以弥散过渡层状态，或以合金层状态组成泡沫铜复合材料。
Claims (3)
1.一种泡沫型金属铜，其特征是该金属铜的内芯呈空心状，其表层呈多孔隙，状且孔隙为通孔，所述孔隙占泡沫铜表观总体积的80％以上。
2.按照权利要求1所述泡沫型金属铜，其特征是：在该金属铜表面复合一层或多层其它金属。
3.一种泡沫型金属铜的生产技术，其特征是它采用非金属材料作芯材，然后对芯材按以下工序进行处理；
a.使用强氧化剂水溶液对其进行亲水处理；
b.采用塑料化学镀的方法或浸涂导电胶的方法对其进行导电化处理；
c.将其置于碱性体系或硫酸铜酸性体系的电镀铜常规溶液中，通以2-30A的直流电流密度进行电铸，即可在芯材表面镀覆一层泡沫型金属铜；
d.烧掉芯材，将其置于还原气氛的热处理炉中进行热处理，消除应力即得到泡沫型金属铜。
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