[發(fā)明專利]一種采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410023584.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103805972A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 楊青林;徐晶晶;郭林;江雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23C18/31
• 分類號: C23C18/31;B29C67/00;C22C1/08
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于包括有下列制備步驟：

步驟一：構造立體微點陣模板；

采用3D成型技術制作出立體微點陣模板；

所述立體微點陣模板的結構包括有簡單立方、體心立方、面心立方、簡單六方、簡單四方、體心四方、R心六方、簡單正交、O心正交、體心正交、面心正交、簡單斜方、O心單斜、簡單三斜、(10,3)-α結構或者金剛石正四面體結構；

3D成型技術制作立體微點陣模板所選用的材料為高分子聚合物；

步驟二：在立體微點陣模板上制作金屬膜材料，得到預成型結構體；

采用化學鍍工藝在立體微點陣模板上制作金屬膜材料，得到預成型結構體；

金屬膜材料的成分可以是單一的、質量百分比純度為99.0%～99.99%的鎳、銅、鋁、鋅、錫、金、銀、鈀或者鉻；也可以是鋅鐵合金、鋅鈷合金、鋅鈦合金、鋅鉻合金、鋅錳合金、鋅鎳合金、銅錫合金、銅鎳鉻合金或者銀銦合金；

采用化學鍍時，先配制化學鍍液，然后用氨水調節(jié)化學鍍液的pH值，pH=4.8～5.1，設置化學鍍反應溫度為75～85℃，化學鍍時間為2～10分鐘；

步驟三：去除3D模板后得到超輕超輕空心管微點陣材料；

將步驟二得到的預成型結構體采用燒蝕去除掉步驟一制得的立體微點陣模板，得到超輕超輕空心管微點陣材料；

燒蝕工藝條件為：采用馬弗爐，體積百分比濃度為99.99%的氮氣為保護氣氛，以升溫速度為10～20℃/min條件下升溫到350～500℃，并在350～500℃溫度下保溫30～90分鐘。

2.根據(jù)權利要求1所述的采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于：3D成型技術包括有光固化立體成型技術（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）或者熔積成型（FDM）；

光固化立體成型技術（SLA）的工藝參數(shù)為：填充掃描速度為300～500mm/s，掃描間距為0.1～0.5mm，光斑補償直徑為0.1～0.2mm，支撐掃描速度為80～120mm/s，跳跨速度為400～700mm/s，層間等待時間為2～5s，工作臺進給速度為3～10mm/s，工作臺浸入深度為5～10mm；

選擇性激光燒結（SLS）的工藝參數(shù)為：激光功率為15～40W，預熱溫度70～150℃，切片厚度0.1～2mm，掃描速度1200～2000mm/s；

熔積成型（FDM）的工藝參數(shù)為：分層厚度為0.05～1.0mm，噴嘴溫度150～350℃。

3.根據(jù)權利要求1所述的采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于：所述高分子聚合物可以是：EX-200型復合光敏樹脂、DSM?somos14120型復合光敏樹脂、DSM?somos11120型復合光敏樹脂、丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯（PS）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚甲醛（POM）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）或者光刻膠。

4.根據(jù)權利要求1所述的采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于：在步驟二中采用電鍍工藝在立體微點陣模板上制作金屬膜材料，得到預成型結構體；

采用電鍍時，先配制電鍍液，然后用氨水調節(jié)化學鍍液的pH值，pH=6.0～6.2，設置電鍍時間為2～10分鐘。

5.根據(jù)權利要求1所述的采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于：在步驟三中，將步驟二得到的預成型結構體采用采用化學刻蝕去除掉步驟一制得的立體微點陣模板，得到超輕超輕空心管微點陣材料；

化學刻蝕工藝條件為：在刻蝕液下處理30～90分鐘；所述刻蝕液可以是氫氧化鈉、硫酸。

6.根據(jù)權利要求1、4、或5所述的采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于：制得的超輕空心管微點陣金屬材料的結構單元中空心管的長為2～5mm；空心管的直徑為0.1～2mm；厚度為100～1000nm。

7.根據(jù)權利要求1、4、或5所述的采用模板法構筑超輕空心管微點陣金屬材料的制備方法，其特征在于：制得的超輕空心管微點陣金屬材料的密度為8mg/cm³，具有超輕的特性。