[發明專利]一種多孔金屬及其制備方法

有效

• 申請號: 201610073096.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105648255B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 縱旭;丁瑞艮;藺杰;顧建強;高建峰;陳初升
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種多孔金屬及其制備方法。

背景技術

多孔金屬材料，即金屬內部彌散分布著大量的有方向性的或隨機的孔洞，這些孔洞的直徑一般為2μm～3mm。由于對孔洞的設計要求以及對金屬的性能影響不同，孔洞可以是泡沫型的、藕狀型的或蜂窩型的等等。多孔金屬材料還可以根據其孔洞的形態分為獨立孔洞型和連續孔洞型兩大類。其中，獨立型的多孔金屬材料具有比重小，剛性高、比強度高、吸振、吸音性能好等特點；連續型的多孔金屬材料除了具有上述特點之外，還具有浸透性、透氣性好的特點。

由于多孔金屬材料的內部含有孔隙結構，多孔金屬除了擁有金屬材料本身優良的導熱性、導電性、高韌性、易加工、耐腐蝕性等性能外，還具有優良的流體通過能力。由于具有上述結構特性，多孔金屬材料在能源、環保、冶金機械、電力電子、生物制藥以及航空航天等領域多孔金屬都有廣泛的應用。

目前，多孔金屬主要是通過模壓成型法、松裝燒結法、等靜壓法、擠壓法以及粉末冶金等方法制備。這些方法制備的多孔金屬，內部含有許多無效孔，并且孔徑的曲折因子大，流體通過的阻力大。

相轉換法又稱為沉浸凝膠相轉化法或沉浸凝膠法、凝膠法或相轉化法，即將高分子溶液浸入非溶劑浴中，高分子聚合物在界面快速析出，形成極薄的致密層，而在致密層的下面形成了多孔層。相轉換法工藝簡單，流程短，對設備要求不高，采用相轉換法得到的結構具有貫通性好的指狀孔，但同時存在相對致密的上表面皮膚層和下表面海綿層，增加了物質的傳輸阻力，不利于流體通過。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種貫通的開放直孔結構的多孔金屬。

有鑒于此，本申請提供了一種多孔金屬，具有貫通的開放直孔結構。

優選的，所述多孔金屬的厚度為100～3000μm。

優選的，所述開放直孔的孔徑為20～200μm。

本申請還提供了一種多孔金屬的制備方法，包括以下步驟：

將粘結劑、分散劑、有機溶劑與金屬氧化物粉體混合，得到金屬氧化物漿料；

將犧牲材料粉體、分散劑、粘結劑與有機溶劑混合，得到犧牲材料漿料；

在底板上進行流延，使底板上依次設置有第一犧牲材料漿料層、金屬氧化物漿料層與第二犧牲材料漿料層，得到濕坯，將所述濕坯進行絮凝處理；

將得到的濕坯進行焙燒后燒結，再依次進行還原和燒結，得到多孔金屬。

優選的，在流延之前還包括：

將所述金屬氧化物漿料與所述犧牲材料漿料進行真空除氣。

優選的，得到金屬氧化物漿料與犧牲材料漿料的過程中，所述粘結劑均為聚醚砜，所述分散劑均為聚乙烯吡啶烷酮，所述有機溶劑均為N-甲基-1-吡咯烷酮。

優選的，得到金屬氧化物粉體漿料的過程中，所述粘結劑的含量為4wt％～10wt％，所述分散劑的含量為1wt％～2wt％，所述有機溶劑的含量為20wt％～38wt％，所述金屬氧化物粉體的含量為50wt％～75wt％；

得到犧牲材料漿料的過程中，所述粘結劑的含量為5wt％～12wt％，所述分散劑的含量為1wt％～2wt％，所述有機溶劑的含量為35wt％～50wt％，所述犧牲材料粉體的含量為30wt％～60wt％。

優選的，所述犧牲材料粉體為石墨或淀粉；所述金屬氧化物粉體為氧化鎳、氧化銅或氧化銀。

優選的，所述絮凝處理的絮凝劑為水和乙醇中的一種或兩種。

優選的，所述還原在還原性氣氛下進行，所述還原性氣氛為氫氣或氫氣與氬氣的混合氣。

本申請提供了一種多孔金屬的制備方法，包括以下步驟：首先制備金屬氧化物漿料與犧牲材料漿料，然后在底板上進行多層流延，使底板上依次設置有第一犧牲材料漿料層、金屬氧化物漿料層與第二犧牲材料漿料層，得到濕坯，再將濕坯進行絮凝處理進行相轉化，使濕坯中的有機溶劑與絮凝劑進行交換，形成具有相對致密的底層、直孔結構的中間層和相對致密的上層；然后將絮凝后的濕坯進行焙燒，使濕坯中的底層與上層的犧牲材料在高溫下排出，留下開放直孔的中間層，得到氧化物的多孔材料，最后進行還原、燒結，得到了多孔金屬。本發明提出了一種采用相轉化與多層流延相結合制備多孔金屬的方法，利用犧牲層漿料去除相轉換法得到的皮膚層和海綿層，經過還原燒結后得到開放直孔結構的多孔金屬。

附圖說明

圖1為本發明制備多孔金屬的工藝流程示意圖；

圖2為本發明制備多孔金屬的結構示意圖；

圖3為本發明實施例1制備的多孔鎳斷面整體SEM照片；