本發(fā)明屬于泡沫金屬制備，具體涉及一種泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、泡沫金屬是具有三維多孔結(jié)構(gòu)的金屬材料。以其質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、比表面積大、吸聲隔熱性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、相變儲能和新能源等多個領(lǐng)域。目前泡沫金屬體的制備方法主要包括鑄造法、金屬沉積法、發(fā)泡法和燒結(jié)法，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的泡沫金屬方法以電沉積方法為主，其他方法仍存在工藝成本高和設(shè)備要求高等問題，暫時無法應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

2、中國專利cn107268038a提供了一種石墨導(dǎo)電膠制備泡沫銅的方法，將浸過堿液和酸液的聚氨酯泡沫進(jìn)行30h粗化后，在導(dǎo)電膠中反復(fù)擠壓并進(jìn)行高溫?zé)崽幚砉袒?0～30h，經(jīng)過1～5h表面鍍銅后再進(jìn)行1～5h燒結(jié)，最終得到泡沫銅，其不足之處在于粗化和導(dǎo)電膠熱處理步驟繁瑣，時間過長，且導(dǎo)電膠需要在高溫條件下進(jìn)行熱處理固化，所需總工序時間長，得到的泡沫銅孔隙過大(1000微米)，ppi值(每英寸的孔數(shù))過低，限制了其應(yīng)用場景。中國專利cn111378998a提供了一種導(dǎo)電碳漿制備泡沫銅的方法，其不足之處在于浸漬導(dǎo)電漿料后的泡沫海綿需要輥壓，該步驟會導(dǎo)致泡沫變形、后續(xù)電鍍可能出現(xiàn)填孔現(xiàn)象，同時其電鍍配方也存在缺陷而導(dǎo)致鍍層發(fā)黑不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為簡化泡沫金屬的制備步驟，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種泡沫金屬的通用簡便制備方法，該工藝不含傳統(tǒng)工藝中鈀活化、敏化、解膠和化學(xué)鍍的步驟，以在粗化后的聚氨酯泡沫表面包覆碳材料使其表面導(dǎo)電來替代前述工藝步驟。本發(fā)明解決了鈀活化工藝流程復(fù)雜，工藝成本高等問題，同時節(jié)省了使用導(dǎo)電膠料需要長時間高溫?zé)崽幚淼牟襟E。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法，以聚氨酯泡沫為基材；所述泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法包括對所述聚氨酯泡沫的表面進(jìn)行導(dǎo)電化處理；所述導(dǎo)電化處理包括用靜電粉末噴涂的方法使所述聚氨酯泡沫包覆導(dǎo)電碳材料。

4、進(jìn)一步地，所述泡沫金屬包括泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鋅中的一種或多種；所述導(dǎo)電碳材料包括導(dǎo)電炭黑、石墨烯、碳納米管中的一種或多種；所述導(dǎo)電碳材料為粉末狀；所述導(dǎo)電碳材料的粒徑包括10～500nm。

5、進(jìn)一步地，所述聚氨酯泡沫的厚度包括0.1～10mm；所述聚氨酯泡沫的孔隙率≥90％；所述聚氨酯泡沫的孔徑為20～500μm。

6、進(jìn)一步地，所述泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法包括以下步驟：

7、s1、將所述聚氨酯泡沫浸于除油液中進(jìn)行除油，清洗，獲得除油后聚氨酯泡沫；

8、s2、將所述除油后聚氨酯泡沫浸于堿性粗化液中進(jìn)行粗化，清洗，獲得粗化后聚氨酯泡沫；

9、s3、對所述粗化后聚氨酯泡沫的表面進(jìn)行所述導(dǎo)電化處理，獲得表面導(dǎo)電聚氨酯泡沫；

10、s4、將所述表面導(dǎo)電聚氨酯泡沫浸入金屬電鍍液中進(jìn)行電鍍，烘干，得到電鍍金屬聚氨酯泡沫；

11、s5、將所述電鍍金屬聚氨酯泡沫放入熱處理設(shè)備中，通入保護(hù)氣進(jìn)行熱分解和還原，冷卻，得到所述泡沫金屬；

12、當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫銅時，步驟s4中，所述電鍍包括電鍍銅，所述金屬電鍍液包括銅電鍍液，所述電鍍金屬聚氨酯泡沫包括電鍍銅聚氨酯泡沫；

13、當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫鎳時，步驟s4中，所述電鍍包括電鍍鎳，所述金屬電鍍液包括鎳電鍍液，所述電鍍金屬聚氨酯泡沫包括電鍍鎳聚氨酯泡沫；

14、當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫鋅時，步驟s4中，所述電鍍包括電鍍鋅，所述金屬電鍍液包括鋅電鍍液，所述電鍍金屬聚氨酯泡沫包括電鍍鋅聚氨酯泡沫。

15、進(jìn)一步地，步驟s3具體包括：用壓縮空氣預(yù)混所述導(dǎo)電碳材料得到霧化涂料，用靜電噴槍使所述霧化涂料帶負(fù)電荷并噴涂至所述粗化后聚氨酯泡沫，使所述粗化后聚氨酯泡沫的表面完全包覆所述導(dǎo)電碳材料，獲得所述表面導(dǎo)電聚氨酯泡沫；步驟s3中，所述粗化后聚氨酯泡沫接正極或接地，所述噴涂的電壓包括10～40kv，所述噴涂的距離包括20～50cm；步驟s3中，所述噴涂的厚度包括1～5μm。

16、進(jìn)一步地，所述噴涂的厚度為所述導(dǎo)電碳材料在所述粗化后聚氨酯泡沫的表面的厚度。

17、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述除油液包括以下組分：濃度10～100ml/l的除油劑、濃度30～400ml/l的濃硫酸、余量水；所述除油劑包括以下成分：絡(luò)合劑、乳化劑、滲透劑、吸附劑、水包油型表面活性劑和水；步驟s1中，所述除油的溫度包括40～70℃，所述除油的時間包括30s～5min；

18、步驟s2中，所述粗化液包括以下組分：濃度300～600g/l的粗化劑、余量水；所述粗化劑包括以下重量百分比的成分：堿性化合物50％～80％、氧化性化合物1％～15％、氟化物1％～10％、絡(luò)合劑1％～15％和表面活性劑0.1％～10％；步驟s2中，所述粗化的溫度包括50～80℃，所述粗化的時間包括2～10min。

19、進(jìn)一步地，所述粗化劑中，所述堿性化合物包括氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的一種或多種；

20、所述粗化劑中，所述氧化性化合物包括過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硼酸鈉、過硼酸鉀、次氯酸鈉和次氯酸鉀中的一種或多種；

21、所述粗化劑中，所述氟化物包括氟化鈉、氟化鉀、氟化氫鈉、氟化氫鉀、氟化氫銨、氟硼酸鹽和氟化銨中的一種或多種；

22、所述粗化劑中，所述絡(luò)合劑包括edta、檸檬酸鹽、多乙烯多胺類和有機(jī)膦酸鹽類中的一種或多種；

23、所述粗化劑中，所述表面活性劑包括十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸鹽、十二烷基硫酸鹽、十二烷基苯硫酸鹽、烷基聚氧乙烯醚、萘磺酸甲醛聚合物、聚乙二醇、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨酐酯和聚山梨酯等中的一種或多種。

24、進(jìn)一步地，步驟s4中，所述電鍍包括以下步驟：預(yù)鍍和電沉積；

25、步驟s4中，所述銅電鍍液包括以下濃度的組分：70～90g/l的五水硫酸銅，180～250g/l的98％硫酸，50～80ppm的鹽酸，10～20ppm的聚二硫二丙烷磺酸鈉，10～20ppm的peg，2～4ppm的2-巰基苯并咪唑，余量水；

26、步驟s4中，所述鎳電鍍液包括以下濃度的組分：240～280g/l的七水硫酸鎳，10～20g/l的氯化鈉，30～40g/l的硼酸，0.5～1g/l的糖精，0.2～0.5g/l的1，4-丁炔二醇，1～2ppm的乙基己基硫酸鈉，余量水；

27、步驟s4中，所述鋅電鍍液包括以下濃度的組分：60～80g/l的氯化鋅，180～230g/l的氯化鉀，20～30g/l的硼酸，余量水。

28、進(jìn)一步地，步驟s4具體包括以下步驟：

29、s4-a、將所述表面導(dǎo)電聚氨酯泡沫完全浸入所述金屬電鍍液中，在表觀電流密度為0.5～1a/dm2的條件下進(jìn)行所述預(yù)鍍，獲得電鍍中間產(chǎn)物a，所述預(yù)鍍的時間包括2～5min；

30、s4-b、再將所述電鍍中間產(chǎn)物a在表觀電流密度為1～5a/dm2的條件下進(jìn)行所述電沉積，獲得電鍍中間產(chǎn)物b，所述電沉積的時間包括30～60min；

31、s4-c、將所述電鍍中間產(chǎn)物b烘干，得到所述電鍍金屬聚氨酯泡沫；

32、當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫銅時，步驟s4-a和步驟s4-b的溫度包括20～30℃，步驟s4-a和步驟s4-b的過程實(shí)施空氣攪拌；當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫鎳時，步驟s4-a和步驟s4-b的溫度包括40～60℃，步驟s4-a和步驟s4-b的過程實(shí)施空氣攪拌；當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫鋅時，步驟s4-a和步驟s4-b的溫度包括10～60℃，步驟s4-a和步驟s4-b的過程不實(shí)施攪拌。

33、進(jìn)一步地，步驟s5之前，所述電鍍金屬聚氨酯泡沫暴露在空氣中，因而在所述電鍍金屬聚氨酯泡沫的表面形成金屬氧化物。

34、更進(jìn)一步地，步驟s5中，所述熱分解和還原包括分解所述電鍍金屬聚氨酯泡沫的基材、還原所述電鍍金屬聚氨酯泡沫表面的金屬氧化物；

35、當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫銅時，金屬氧化物包括銅的氧化物；當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫鎳時，金屬氧化物包括鎳的氧化物；當(dāng)所述泡沫金屬為泡沫鋅時，金屬氧化物包括鋅的氧化物。

36、進(jìn)一步地，步驟s5中，所述熱分解和還原具體包括以下步驟：將所述電鍍金屬聚氨酯泡沫升溫至500～700℃并保持30～90min，自然冷卻至室溫，得到所述泡沫金屬；

37、步驟s5中，所述保護(hù)氣包括h2、n2的混合，所述保護(hù)氣中h2的體積分?jǐn)?shù)包括10％；步驟s5中，所述熱處理設(shè)備包括輥道窯爐；

38、步驟s1中所述清洗的方法包括用去離子水清洗干凈；步驟s2中所述清洗的方法包括用去離子水清洗干凈。

39、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電炭黑包括乙炔黑。

40、進(jìn)一步地，所述聚氨酯泡沫的厚度包括0.1mm～5mm。

41、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述除油劑包括sf-lcp除油劑，購自廣州三孚新材料科技股份有限公司。

42、進(jìn)一步地，步驟s4-c中，所述烘干包括完全烘干。

43、進(jìn)一步地，步驟s1中所述清洗的方法包括用去離子水清洗2～3次。

44、進(jìn)一步地，步驟s2中所述清洗的方法包括用去離子水清洗2～3次。

45、本發(fā)明中，在粗化后聚氨酯泡沫的表面進(jìn)行導(dǎo)電化處理步驟，是用靜電粉末噴涂的方法使所述粗化后聚氨酯泡沫的表面完全包覆導(dǎo)電碳材料。該步驟采用干法工藝，相比傳統(tǒng)浸漬導(dǎo)電漿料的濕法工藝流程更簡單，有助于提高附著力和生產(chǎn)效率，同時也避免擠壓泡沫基材造成的電鍍填孔問題。

46、本發(fā)明中，導(dǎo)電碳材料(粉末)的粒徑為10nm～500nm。導(dǎo)電化處理步驟中，導(dǎo)電碳材料粒徑過大會難以附著在聚氨酯泡沫表面，甚至堵塞泡沫孔造成填孔；粒徑過小，易在噴涂混合時發(fā)生團(tuán)聚。

47、一般而言，導(dǎo)電炭黑粉末的直徑通常為10nm～500μm，而本發(fā)明選取的導(dǎo)電炭黑(包括乙炔黑、一般導(dǎo)電炭黑)是由平均直徑為10nm～500nm的球狀或鏈狀粒子聚積而成，是具有大比表面積的黑色粉末，有良好的導(dǎo)電性和包覆性，在聚氨酯基材表面也有一定的結(jié)合力。

48、本發(fā)明方法中，選用一定厚度范圍(0.1mm～10mm)、一定孔隙率范圍(孔隙率≥90％)的聚氨酯泡沫作為基材，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明采用靜電粉末噴涂方法的導(dǎo)電化處理；基材太厚或泡沫孔隙率過低均不利于導(dǎo)電化處理步驟中噴涂粉末的均勻附著。

49、本發(fā)明方法中，粗化步驟的目的是刻蝕聚氨酯泡沫的表面，暴露帶電的極性基團(tuán)并形成凹坑，增大泡沫的真實(shí)表面積，可使粉末狀導(dǎo)電碳材料在導(dǎo)電化處理步驟中吸附在其表面并具備一定結(jié)合力。

50、本發(fā)明提供了一種泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法，相較于傳統(tǒng)泡沫金屬生產(chǎn)工藝含有鈀活化、敏化、解膠和化學(xué)鍍的步驟，本發(fā)明以在粗化后的聚氨酯泡沫表面包覆碳材料使其表面導(dǎo)電來替代，解決了傳統(tǒng)鈀活化工藝流程復(fù)雜、工藝成本高等問題。

51、通過本發(fā)明泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法可以簡便、快速地大規(guī)模制備泡沫金屬，所獲得的泡沫金屬孔隙率高，鍍層均勻細(xì)致，可應(yīng)用于電磁屏蔽材料、相變儲能材料、催化劑載體等多種領(lǐng)域。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，實(shí)施本發(fā)明具有如下有益效果：

53、1、本發(fā)明采用靜電粉末噴涂的方式在聚氨酯表面包覆導(dǎo)電碳材料，以此干法工藝來替代傳統(tǒng)的鈀活化、化學(xué)鍍等工藝或?qū)щ娔z包覆等濕法工藝，使聚氨酯泡沫表面導(dǎo)電而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)后續(xù)的電鍍，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的技術(shù)空白。

54、2、以本發(fā)明泡沫金屬的簡便生產(chǎn)方法所制備得到的泡沫金屬其鍍層和孔隙均勻，面密度高，因此本發(fā)明的導(dǎo)電碳材料對聚氨酯泡沫具有良好的附著力；相較于其他導(dǎo)電膠包覆工藝，本發(fā)明的導(dǎo)電化工藝還可以使聚氨酯泡沫免于擠壓變形，所得泡沫金屬的孔隙率高。

55、3、同時本發(fā)明粗化步驟可以進(jìn)一步使粉末狀導(dǎo)電碳材料在聚氨酯泡沫表面的結(jié)合力更佳，從而使泡沫金屬的鍍層狀況顯著提升。

56、4、通過本發(fā)明生產(chǎn)方法可以簡便快速地制備泡沫金屬，其工藝流程簡單，節(jié)約大量成本，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。