[發(fā)明專利]一種電沉積厚尺度泡沫鎳及其制備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710158158.1
• 申請日: 2007-11-15
• 公開（公告）號: CN101435092A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 曲文生;張功;樓瑯洪;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C25D1/08
• 分類號: C25D1/08;C25D3/12;C25C5/02
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 張 晨

技術領域

本發(fā)明涉及電沉積泡沫金屬制備，特別提供了一種厚尺度高孔率泡沫鎳及其制備方法。

背景技術

高孔率泡沫金屬鎳是九十年代初由美國ELTECH?SYSTEM公司率先開發(fā)出來的高科技產(chǎn)品。用具有三維網(wǎng)狀結構的聚氨酯海綿作基體，經(jīng)導電化處理后進行金屬電沉積，鍍后進行冶金還原處理而獲得。由于具有三維網(wǎng)狀開孔的均勻結構、比表面積大等優(yōu)點，被廣泛應用于各種燃料電池、蓄電池等的電極基板材料。

目前關于這種產(chǎn)品制備技術的專利有很多，但主要集中在薄尺度，如2～4mm厚度泡沫鎳的生產(chǎn)與制備，其厚度分布系數(shù)DTR(DepositionThickness?Ratio)值可以控制在約1.5。因為多孔泡沫材料的性能與結構息息相關，均勻的孔隙結構是獲得均勻的性能以及可再現(xiàn)性能的前提保證?？紫兜臉嫾苡捎谄淝吧硎蔷郯滨ズ＞d，因而是均勻的，但由于電沉積的金屬質(zhì)量的不同，使泡沫鎳骨架金屬具有不同的厚度，這嚴重影響性能的均勻性。對于厚尺度泡沫鎳，如厚度大于10mm，目前的電沉積技術，由于采用的電解液分散能力不強，很難使其DTR值小于1.5，因此，需要研制一種新的電解液，并配合其它工藝參數(shù)的控制，來制備具有均勻金屬質(zhì)量分布的厚尺度泡沫鎳，為塊體泡沫鎳的發(fā)展提供新思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種厚尺度高孔率泡沫鎳及其制備方法，使用該制備方法獲得的泡沫鎳厚度為20mm以上，厚度分布系數(shù)DTR小于1.5。

本發(fā)明提供的一種電沉積厚尺度泡沫鎳，所述的泡沫鎳厚度20mm～30mm，DTR1.0～1.5。

本發(fā)明提供的電沉積厚尺度泡沫鎳的制備，主要過程分為基材預處理、導電化處理、電沉積、還原燒結，所述的電沉積過程中的電解液組分中含有20～100g/L?NiSO₄·7H₂O，20～60g/LH₃BO₃，90～300g/L?NaCl；電沉積工藝參數(shù)為溫度15～35℃，電流密度0.01～0.1A/dm²，PH3.5～5.0。

本發(fā)明的新穎性在于以成熟的Watts溶液為基礎，在分析各組元作用的基礎上，顯著降低主鹽NiSO₄含量，并單獨以NaCl作為導電鹽和陽極活化劑，由于降低了主鹽含量，并顯著提高溶液電導率，使該電解液的分散能力顯著提高，并同時降低了電解液的成本；創(chuàng)造性在于通過采用這種高氯化物型電解液，并配合其它工藝參數(shù)的控制，能夠制備出厚度為20mm以上，DTR小于1.5的高孔率泡沫鎳。

附圖說明

圖1為涂覆石墨導電膠后的泡沫表觀及骨架形貌。

圖2為獲得的用于檢測DTR的厚尺度泡沫鎳表觀形貌。

圖3為電沉積泡沫鎳(試樣)橫截面金屬質(zhì)量分布。

圖4為電沉積泡沫鎳(對比)橫截面金屬質(zhì)量分布。

具體實施方式

實施例1

采用60ppi泡沫塑料作為基材，其結構特征為：厚度20mm，經(jīng)測量孔隙半徑100～250μm。

對基材采用該領域常規(guī)手段預處理后，再經(jīng)涂覆石墨導電膠，電鏡觀察，如圖1，烘干后進行電沉積——其中電解液含20g/LNiSO₄·7H₂O，20g/LH₃BO₃，90g/L?NaCl；電沉積工藝參數(shù)為溫度15℃，電流密度0.04A/dm²，PH3.5，電鍍90h。

電沉積鎳后進行還原燒結，得到試樣，測量試樣厚度約為23mm，見圖2左。電鏡觀察試樣，見圖2右。電沉積泡沫鎳質(zhì)量分布DTR采用如下方法檢測：

在獲得的厚尺度試樣上，用線切割在中間部位切取φ25×20mm的圓柱體，在此圓柱體上按順序切取0.8mm厚度的薄片，并分別測量其表觀密度，從曲線的變化趨勢可以明顯地看出，在泡沫鎳的中間部位沉積的金屬量最少，但其DTR值為1.19，見圖3。

實施例2

采用60ppi泡沫塑料作為基材，其結構特征為：厚度25mm，經(jīng)測量孔隙半徑100～250μm。

對基材采用該領域常規(guī)手段預處理后，再經(jīng)涂覆石墨導電膠，電鏡觀察，烘干后進行電沉積——其中電解液含30g/LNiSO₄·7H₂O，25g/LH₃BO₃，100g/LNaCl；電沉積工藝參數(shù)為溫度20℃，電流密度0.02A/dm²，PH3.5，電鍍90h。