CN115074782A - 一种泡沫锌的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫锌的制备方法,包括:提供一电解装置,所述电解装置中的电解液包含锌离子、硫酸根离子、镁离子、碳酸锶、以及松醇油;通电进行电解并向所述电解液中滴加明胶,在所述电解装置的阴极板上沉积得到泡沫锌。本发明通过采用硫酸锌和硫酸混合溶液作为电解液体系,采用明胶、碳酸锶、镁盐和松醇油作为电解添加剂,通过调控阴极板上锌离子沉积和析氢反应的竞争机制,制备出结构完整、孔径均匀、光亮性好且孔隙率高的泡沫锌。制备工艺简单,生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫金属制备技术领域,尤其涉及一种泡沫锌的制备方法。
背景技术
多孔金属材料是近几十年开始兴起的,泡沫金属具有很好的缓冲效果,隔热隔音,屏蔽电磁波效果优良,可以用于航天,汽车,建筑等领域,也可以用于生物植入。
目前用于制备泡沫锌的方法有粉末冶金法、熔体发泡法、渗流铸造法等,在同类型的泡沫金属产品中,泡沫锌的价格相对昂贵,生产加工工艺复杂。
因此,现有对泡沫锌的制备工艺还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种泡沫锌的制备方法,旨在解决现有泡沫锌制备成本高,工艺复杂的问题。
一种泡沫锌的制备方法,其中,包括:
提供一电解装置,所述电解装置中的电解液包含锌离子、硫酸根离子、镁离子、碳酸锶以及松醇油;
通电进行电沉积并向所述电解液中滴加明胶,在所述电解装置的阴极板上沉积得到泡沫锌。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述电解液中锌离子浓度为30g/L-50g/L;硫酸根离子浓度为100g/L-180g/L。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述电解液中镁离子浓度为20g/L-40g/L;松醇油浓度为0.10g/L-0.20g/L。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述明胶的加入量按每吨锌加0.007-0.02千克的配比进行添加。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述通电进行电沉积,具体包括:
将所述电解装置的阳极板与电源的正极连接,所述阴极板与所述电源的负极相连,通以直流电进行电解;其中,电解温度为35℃-42℃,所述阴极板电流密度为480A/m2-550A/m2。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述阳极板为惰性阳极板;所述阴极板为压延铝板或不锈钢板。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述向所述电解液中滴加明胶,具体包括:
将明胶溶解在水中,得到明胶溶液;所述明胶溶液中明胶的浓度为1mg/L-3mg/L。
可选地,所述的泡沫锌的制备方法,其中,所述电解液的制备方法包括:
将硫酸锌、硫酸溶解到水中,得到混合溶液;
分别将镁盐、碳酸锶和松醇油加入到所述混合溶液中,得到所述电解液;所述碳酸锶的加入量按每吨锌添加5-10千克的配比进行添加。
有益效果:与传统的化学分析法相比,本发明通过采用硫酸锌和硫酸混合溶液作为电解液体系,采用明胶、碳酸锶、镁盐和松醇油作为电解添加剂,通过调控阴极板上锌离子沉积和析氢反应的竞争机制,制备出结构完整、孔径均匀、光亮性好且孔隙率高的泡沫锌。制备工艺简单,生产成本低。
附图说明
图1为本发明中泡沫锌的制备方法流程示意图;
图2为电解装置结构示意图;
图3为实施例1制备得到的泡沫锌的形貌;
图4为实施例2制备得到的泡沫锌的形貌。
具体实施方式
本发明提供一种泡沫锌的制备方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,图1是一种泡沫锌的制备方法流程示意图,如图所示,所述泡沫锌的制备方法,包括:
S10、提供一电解装置,所述电解装置中的电解液包含锌离子、硫酸根离子、镁离子碳酸锶以及松醇油。
具体来说,所述电解装置包括电解槽10,设置在电解槽10内的阳极板11、阴极板12,所述阳极板可以是惰性阳极板,如为铅银合金板,阴极板为压延铝板。阳极板与外接电源13的正极连接,阴极板与外接电源13的负极连接。
称取一定量的硫酸锌、硫酸,加入到一定量的水中,混合均匀后得到混合溶液。按照预设比例,向所述混合溶液中加入镁盐、碳酸锶和松醇油,搅拌均匀后形成电解液14,将该电解液14加入到电解槽中。
结合图2,在本实施例中,所述电解装置还包括:电解槽挡板15,泵16,所述泵可以是蠕动泵,第一管道17,第二管道18,第一管道17和第二管道18可以是硅胶管,电压表19。其中,所述电解槽挡板15固定在所述电解槽10的内部,且位于阳极板11的一侧,通过设置电解槽挡板15在电解槽与挡板之间形成一个小的隔离区域,需要说明的是电解槽挡板与电解槽的底部之间留有空间,电解液可以从电解槽挡板15的一侧流向另外一侧。第一管道17的一端与所述泵16的进液口连接,另一端伸入电解槽挡板与电解槽之间的隔离区域内。第二管道的一端与所述泵的出液口相连接,另一端伸入阴极板所在的区域内。通过泵16的工作,使电解槽内的电解液出现循环流动。通过电压表19对电解过程中的电压进行测量,根据测量的电压值,来控制通过阴极板的电流密度,进而调节阴极板上锌离子沉积速率,利用阴极板上锌离子沉积和析氢反应的竞争机制,电解沉积制备出孔径均匀、比表面积大的泡沫锌板,本技术工艺流程简单,试剂消耗少,能耗和生产成本低,适用于大规模应用。
在本实施例中,所使用的水溶液电解液体系,具有电解液毒性较小,对环境友好,易循环再生等特点。可以通过控制电解面积得到不同尺寸的成品,通过添加松醇油和明胶,可以使析氢反应进行的更加均匀,从而控制泡沫锌的孔径大小和结构更加均匀可控,更接近实际使用。
在本实施例中,所述电解液中锌离子的浓度可以是30g/L至35g/L,35g/L至40g/L,40g/L至45g/L,45g/L至50g/L。
硫酸根离子的浓度可以是100g/L至120g/L,120g/L至140g/L,140g/L至160g/L,160g/L至180g/L。
镁离子的浓度可以是20g/L至25g/L,25g/L至30g/L,30g/L至35g/L,35g/L至40g/L。松醇油浓度为0.10g/L-0.20g/L;碳酸锶的加入量可以根据阴极锌沉积的质量为5kg/t锌-10kg/t锌。
在所述步骤S10之后还包括步骤S20、通电进行电解并向所述电解液中滴加明胶,在所述电解装置的阴极板上沉积得到泡沫锌。
具体来说,为所述电解装置通入直流电进行电解,控制电解温度为35℃-42℃,阴极板电流密度为480A/m2至500A/m2,500A/m2至520A/m2,520A/m2至550A/m2。电解周期为12小时至48小时,电解液循环采用上进下出或下进上出式,电解液循环流量控制为1小时至2小时电解槽内溶液更新1周期。经一定时间的电解沉积,在阴极上沉积得到多孔且孔径均匀的阴极沉积层,经剥离和清水冲洗后,即得到多孔泡沫锌板。其中,电解温度的控制可以通过设置在电解槽外部的恒温水浴锅20来进行控制。
在本实施例中,可以先将明胶加入到一定的冷水中进行浸泡(如浸泡4小时),配置得到浓度为1mg/L-3mg/L的明胶溶液。在电沉积的过程中将明胶溶液滴加到电解液中,明胶的加入量可以根据阴极锌沉积的质量进行添加,如每吨锌加0.007-0.02千克的明胶。
下面通过具体的实施例,对本发明所提供的泡沫锌的制备方法做进一步的解释说明。
实施例1
以硫酸锌和硫酸的混合溶液作为电解液,其中锌离子浓度为35g/L,硫酸浓度为146g/L。采用明胶、碳酸锶、镁盐和松醇油作为添加剂,其中镁离子浓度为33g/L,明胶浓度为1.5mg/L,明胶的添加量根据阴极锌沉积的质量控制为0.007kg/t锌,松醇油浓度为0.10g/L,碳酸锶的添加量根据阴极锌沉积的质量控制为5.00kg/t锌。阴极采用压延铝板,阳极采用含银2.5%的铅银合金板,阴极电流密度为518.86A/m2,电解温度为38℃;电解液采用下进上出式循环,循环流速为1小时电解槽内电解液更新1周期。电解24h后,阴极板经剥板洗涤后得到多孔的泡沫锌,阴极电流效率为62.30%,直流电耗为3947kW·h/t·Zn。所得到的泡沫锌的形貌如图2所示。
实施例2
以硫酸锌和硫酸的混合溶液作为电解液,其中锌离子浓度为45g/L,硫酸浓度为160g/L。采用明胶、碳酸锶、镁盐和松醇油作为添加剂,其中镁离子浓度为25g/L,明胶浓度为1.5mg/L,明胶的添加量根据阴极锌沉积的质量控制为0.02kg/t锌,松醇油浓度为0.20g/L,碳酸锶的添加量根据阴极锌沉积的质量控制为5.76kg/t锌。阴极采用压延铝板,阳极采用含银2.5%的铅银合金板,阴极电流密度为530A/m2,电解温度为40℃;电解液采用下进上出式循环,循环流速为1小时电解槽内电解液更新1周期。电解24h后,阴极板经剥板洗涤后得到多孔的泡沫锌,阴极电流效率为71.93%,直流电耗为3373kW·h/t·Zn。所得到的泡沫锌的形貌如图3所示。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种泡沫锌的制备方法,其特征在于,包括:
提供一电解装置,所述电解装置中的电解液包含锌离子、硫酸根离子、镁离子、碳酸锶以及松醇油;
通电进行电沉积并向所述电解液中滴加明胶,在所述电解装置的阴极板上沉积得到泡沫锌。
2.根据权利要求1所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述电解液中锌离子浓度为30g/L-50g/L;硫酸根离子浓度为100g/L-180g/L。
3.根据权利要求1所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述电解液中镁离子浓度为20g/L-40g/L;松醇油浓度为0.10g/L-0.20g/L。
4.根据权利要求1所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述明胶的加入量按每吨锌加0.007-0.02千克的配比进行添加。
5.根据权利要求1所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述通电进行电沉积,具体包括:
将所述电解装置的阳极板与电源的正极连接,所述阴极板与所述电源的负极相连,通以直流电进行电解;其中,电解温度为35℃-42℃,所述阴极板电流密度为480A/m2-550A/m2。
6.根据权利要求5所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述阳极板为惰性阳极板;所述阴极板为压延铝板或不锈钢板。
7.根据权利要求1所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述向所述电解液中滴加明胶,具体包括:
将明胶溶解在水中,得到明胶溶液;所述明胶溶液中明胶的浓度为1mg/L-3mg/L。
8.根据权利要求1所述的泡沫锌的制备方法,其特征在于,所述电解液的制备方法包括:
将硫酸锌、硫酸溶解到水中,得到混合溶液;
分别将镁盐、碳酸锶和松醇油加入到所述混合溶液中,得到所述电解液;所述碳酸锶的加入量按每吨锌添加5-10千克的配比进行添加。
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- 2022-05-11 CN CN202210508958.6A patent/CN115074782A/zh active Pending
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