CN1314533C - 一种复合泡沫金属及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泡沫金属材料，尤其是制备该泡沫金属的方法。复合泡沫金属是以一种泡沫金属(A)为构架，在其表面复合另一金属(B)，其中泡沫金属(A)的成份含量为3～96%(重量百分比)，复合的另一金属(B)为余量。先将泡沫材料制备导电层，采用电沉积的方法，在泡沫材料上沉积金属(A)，再在金属(A)表面沉积另一金属(B)，经过热处理后，形成复合泡沫金属。该复合泡沫金属可广泛用于二次电池中，也可作为过滤、屏蔽、吸音等材料应用于各领域中。

Description

一种复合泡沫金属及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合泡沫金属材料，尤其是制备该复合泡沫金属的方法。

背景技术

目前，随着金属制备工艺的不断发展，泡沫金属以其比重轻，比表面积大等特点而应用于过滤、屏蔽、吸音及碱性二次电池和催化剂载体等领域，尤其是在国内、外制造镍氢电池和镍镉电池中，常使用泡沫镍做电池的电极基板。由于泡沫镍具有相互连通的三维网状结构，孔隙率高，均匀性好，电阻率低，柔软性好等特点，在电极基板中起载体和集流体的作用。然而现有的泡沫金属大多为单质泡沫金属(如泡沫镍)，因此该泡沫金属要受到该种金属特性的限制，且制造成本往往较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合泡沫金属，通过一种新的方法制备出复合泡沫金属，提高泡沫金属的性能，并使其具有耐腐蚀、导电性好或耐高温等其他特殊性能，降低单质泡沫金属的制造成本。

本发明中的复合泡沫金属是以一种泡沫金属(A)为构架，在其表面复合另一种金属(B)，其中泡沫金属(A)的成份含量为3～95％(重量百分比)，复合的另一金属(B)为余量。

本发明中复合泡沫金属的金属(A)为镍、铁、铜、铅、锌，复合的另一金属(B)为铬、镍、银。

本发明的复合泡沫金属孔隙率大于95％，孔径在200～500μm范围内，厚度在1.5～5.0mm范围内。

用于制备上述复合泡沫金属的方法是：先将泡沫材料制备导电层，采用电沉积的方法，在泡沫材料上沉积金属(A)，再在金属(A)表面电沉积另一金属(B)，经过热处理后，形成复合泡沫金属。

上述制备复合泡沫金属的方法还可以是：将泡沫材料处理后制备导电层，先在泡沫材料上电沉积一种金属(A)，经过热处理形成一金属构架，再通过电沉积，在金属(A)的表面复合另一金属(B)，最后经过热处理制成复合泡沫金属。

在制备复合泡沫金属过程中所说的泡沫材料为聚氨酯泡沫塑料、纺织或无纺布料、纤维毡等。

在制备复合泡沫金属的方法中，将泡沫材料处理后制备导电层的步骤如下：(1)预处理，通过氧化处理及还原处理后可以改善泡沫材料的润湿性及亲水性，消除泡沫材料上的盲(闭)孔；(2)在已预处理过的泡沫材料上，可采用化学镀或涂浆以及气相沉积、喷镀、真空镀等其他方法制备导电层，使非导电的泡沫材料具有导电性。

在制备复合泡沫金属的方法中，热处理包括以下步骤：(1)热分解，通过加热在空气中去除有机物和泡沫材料，形成泡沫金属构架，加热温度在200～600℃；(2)还原，在还原性气氛中进行热处理，改善复合泡沫金属的机械性能，温度控制在最低不小于低熔点金属(A或B)熔点的0.55倍，还原时间控制在5～30min。

本发明中复合泡沫金属的性能由两种金属的特性(品种)及不同含量所决定，因此在制备过程中进行电沉积时通过调整电流密度及沉积时间来控制金属的沉积量，使所得到的复合泡沫金属具有耐蚀性、耐高温、低阻值等特殊性能，并且可以达到降低泡沫金属的制造成本。

本发明的复合泡沫金属可广泛应用于二次电池中，也可作为过滤、屏蔽、吸音等材料而应用于各领域中。

具体实施方式

下面通过举例对本发明的复合泡沫金属及其制备方法做进一步说明。

实施例1

一种铁-镍复合泡沫金属，其中含金属A即铁的重量百分比为70.5％，余量是金属B即镍。

其制备方法如下：首先对泡沫塑料进行预处理：取孔径300～500μm的泡沫塑料，厚2.0mm，尺寸：11.3cm×9.3cm。先进行氧化处理，在含有高锰酸钾的酸性溶液里，于室温下浸泡0.5～5.0min，再进行还原处理，取出洗净后置入含草酸的溶液里还原0.5～5.0min；其次制备导电层，将预处理后的泡沫塑料经洗涤烘干，在含有碳的浆料中浸泡2～5min后，挤净残余浆料并烘干。第三步进行金属A即铁的电沉积，在含硫酸亚铁150～350g/l，硫酸铵80～200g/l，PH值为2.0～5.5，温度10～60℃，电流11A的条件下，电沉积25min，使金属A即铁沉积在泡沫塑料上，之后取出洗净；第四步进行金属B即镍的沉积，于瓦特液里在金属A即铁表面电沉积金属B即镍，电流10A，时间10min，温度40～60℃，使金属B即镍复合在金属A即铁上，最后进行热处理；先进行热分解过程，通过在300～500℃的温度下于空气中分解有机物及泡沫塑料5～20min，再进行还原过程，在800～1000℃，于还原性气氛中还原30min，取出即为复合泡沫金属——泡沫铁-镍。

本发明中的铁-镍复合泡沫金属主要用于二次电池的电极基板，其制造成本低于单质的泡沫镍。

实施例2

一种铜-镍复合泡沫金属，其中含金属A即铜的重量百分比为60％，余量是金属B即镍。

其制备方法与实施例1相似，首先对厚2.0mm的无纺布料进行预处理，制备导电层，该步骤与实施例1完全相同，然后进行金属A即铜的电沉积，在含有硫酸铜100～250g/l，硫酸40～110g/l，温度15～50℃的条件下，于8A电流下电沉积30min，使金属A即铜沉积于无纺布上。取出洗净，在瓦特液中，再沉积金属B即镍，于电流10A，温度40～60℃，时间15min条件下，电沉积金属B即镍，洗净烘干后，最后进行热处理，通过300～500℃，加热5～20min，再在还原性气氛里于700～1000℃下进行30min还原，可制成复合泡沫金属——泡沫铜-镍。

该铜-镍复合泡沫金属用于二次电池的电极基板，不仅可以降低成本，而且还具有导电性明显提高的特点。

实施例3

一种镍-铬复合泡沫金属，含金属A即镍的重量百分比为90％，含金属B即铬为余量。

其制备方法是：(1)首先对泡沫塑料进行预处理及制备导电层，该步骤与实施例1相同；(2)然后进行电沉积金属A即镍，在瓦特液中，于8A电流下电沉积40min，在泡沫塑料上电沉积金属A即镍，洗净烘干；(3)进行热处理，于空气中，300～500℃，加热5～20℃条件下，去除有机物及泡沫材料，再在还原性气氛里，于700～1050℃，20～30min下，还原制成泡沫金属A即镍；(4)进行电沉积金属B即铬，在含铬酐100～250g/l，硫酸1.0～2.5g/l，温度15～60℃条件下，于30A电流下电沉积30min，使金属B即铬沉积在金属A即镍上；(5)进行热处理，通过在还原性气氛下，于1250℃，还原30min即可制成复合泡沫金属——泡沫镍-铬。

该种镍-铬复合泡沫金属具有耐腐蚀和耐高温性能，可以用于过滤、屏蔽、吸音等领域。

实施例4

一种锌-银复合泡沫金属，含金属A即锌的重量百分比为82％，余量为金属B即银。

其制备方法与实施例1相似，首先对泡沫塑料进行预处理及制备导电层，该步骤与实施例1完全相同，然后进行金属A即锌的电沉积，在含氯化锌40g/l，氯化铵260g/l，氨三乙酸30g/l，以及少量的添加剂溶液里，于室温下，PH值为5.8～6.2，电流4A，电沉积40min。取出洗净，在含硝酸银50g/l，硫代硫酸铵250g/l，无水亚硫酸钠100g/l，醋酸铵30g/l的溶液里，电流0.7A，PH值为5.0～6.0，于室温下电沉积15min，取出洗净烘干，进行热处理。在空气中加热至200～300℃，5～20min，之后在还原性气氛中于380～400℃进行20min的还原，取出即为泡沫锌-银。

该种锌-银复合泡沫金属可用于催化剂载体及过滤等领域。

Claims (5)

1.一种复合泡沫金属，其特征是：以一种泡沫金属(A)为构架，在其表面复合另一金属(B)，其中泡沫金属(A)的成份含量为3～95％(重量百分比)，复合的另一金属(B)为余量；泡沫金属(A)为镍、铁、铜、铅或锌；复合的另一金属(B)为铬、镍或银；复合泡沫金属的孔隙率大于95％，孔径在200～500μm范围内，厚度在1.5～5.0mm范围内。

2.一种制备权利要求1所述的复合泡沫金属的方法，其特征是：

(1)先将泡沫材料制备导电层；

(2)采用电沉积的方法，在泡沫材料上沉积金属(A)；

(3)再在金属(A)表面电沉积另一金属(B)；

(4)进行热处理，包括热分解和还原处理，以形成复合泡沫金属：

1)热分解，通过加热在空气中去除有机物和泡沫材料，形成泡沫金属构架；

2)还原，在还原性气氛中进行热处理，以改善复合泡沫金属的机械性能。

3.根据权利要求2所述的制备复合泡沫金属的方法，其特征是：在制备复合泡沫金属过程中所说的泡沫材料为聚氨酯泡沫塑料、纺织或无纺布料或纤维毡。

4.一种权利要求1所述的制备复合泡沫金属的方法，其特征是：

(1)将泡沫材料处理后制备导电层；

(2)在具有导电性的泡沫材料上电沉积一种金属(A)；

(3)经过热处理形成一金属构架：通过加热在空气中去除有机物和泡沫材料，形成泡沫金属构架并在还原性气氛中进行加热还原；

(4)再通过电沉积在金属(A)的表面复合另一金属(B)；

(5)最后经过热处理制成复合泡沫金属：在还原性气氛中进行热处理，改善复合泡沫金属的机械性能。

5.根据权利要求4所述的制备复合泡沫金属的方法，其特征是：在制备复合泡沫金属过程中所说的泡沫材料为聚氨酯泡沫塑料、纺织或无纺布料或纤维毡。