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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