[發(fā)明專利]一種微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010116646.1
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111185600A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭江;趙勇;賀增旭;朱志成
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;C25F3/02;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制備方法屬于微細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)加工領(lǐng)域。首先用激光燒結(jié)制備出合金分布均勻的合金樣塊，并切割至所需尺寸，將樣塊表面打磨光滑、清洗干燥；然后利用陽極電化學(xué)反應(yīng)，有選擇性的去除掉金屬合金中的某個金屬元素，保留其余金屬元素作為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基體框架；最后將其清洗并干燥，獲得均勻的微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明得到的微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙可達(dá)幾十微米且比較規(guī)則，具有良好的表面效應(yīng)，現(xiàn)有加工方法難以兼顧金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙尺寸和表面效應(yīng)；此外本發(fā)明效率高，可加工合金樣塊尺寸、類型廣泛，可通過控制電化學(xué)加工參數(shù)制備不同厚度的微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，也可以通過選擇不同性質(zhì)的電解質(zhì)溶液制備不同金屬材料的微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)加工領(lǐng)域，涉及一種微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制備方法。

技術(shù)背景

微細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的構(gòu)造而具有極大的表面積，因此具有較高的電催化性質(zhì)，因而在催化和分離科學(xué)上有重要應(yīng)用。此外，其表面效應(yīng)及尺寸效應(yīng)使得微細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在電子、燃料電池、光學(xué)、微流體及醫(yī)療診斷等方面有巨大的應(yīng)用前景。

由于微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)孔隙尺寸細(xì)小，導(dǎo)致其加工困難，現(xiàn)有的加工方法難以將其加工出來，限制了微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，制約了上述應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，工業(yè)中一般利用織造的方式將金屬纖維織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的使用要求制備出不同規(guī)格的金屬網(wǎng)，現(xiàn)有技術(shù)可以生產(chǎn)2目到3500目不等規(guī)格的金屬網(wǎng)，其金屬網(wǎng)間隙大小能達(dá)到微米級。該金屬網(wǎng)主要應(yīng)用在分離科學(xué)中，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為單層，可以承受一定程度的形變。上述特點也就決定了現(xiàn)有的金屬網(wǎng)不具備大的表面積，沒有良好的表面效應(yīng)，其應(yīng)用也局限在分離科學(xué)中，不利于在微流體、電子、燃料電池等方面的應(yīng)用。

專利CN 107081428A介紹了一種金屬材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)零件的加工方法。該方法通過制備喂料并將其注射形成材料生坯，然后利用高能量光束加工出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔，形成金屬材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的零件生坯，經(jīng)脫脂燒結(jié)成型后，制得金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)零件。相比其他加工金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)方法，該方法進(jìn)一步縮小了加工網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的尺寸，孔徑能達(dá)到0.3mm左右，相比一般機(jī)械加工方法，提高了加工精度，且激光加工避免了斷刀等問題。但該方法加工出的金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)零件的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)孔隙較大，其表面積被限制，表面尺寸效應(yīng)不明顯。

電化學(xué)選擇性腐蝕加工就是利用陽極氧化反應(yīng)，有選擇性的去除掉部分金屬。專利CN 109097818 A利用電化學(xué)處理鎢合金，去除掉合金中難加工的鎢顆粒，進(jìn)而用機(jī)械加工辦法去除腐蝕層，從而避免了鎢合金加工中刀具磨損大，加工效率低等缺點。該專利意在提高鎢合金的加工效率，電化學(xué)選擇性腐蝕只是作為輔助性手段，目的在于去除腐蝕層，而不是保留腐蝕層，形成通透的金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

電化學(xué)選擇性腐蝕加工作為一種手段已被廣泛應(yīng)用，專利CN 102507671 A對拋光硅片的拋光面進(jìn)行電化學(xué)陽極氧化得到多孔硅，進(jìn)行功能化修飾后滴加生物大分子標(biāo)準(zhǔn)液制得多孔硅生物芯片。但是該專利是在非金屬材料上的應(yīng)用，且為直接電化學(xué)氧化單晶硅的拋光面，是非金屬材料加工面的電化學(xué)加工。

專利CN 105836735 A公布了一種超三維石墨烯的制備方法，首先在三維泡沫金屬上沉積另一種金屬，經(jīng)合金化后，電化學(xué)選擇性腐蝕制備多層次多通道孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的超三維合金骨架，然后在合金骨架上氣相沉積得到三維石墨烯，最后去除合金骨架，得到自支撐的石墨烯結(jié)構(gòu)。該專利雖將電化學(xué)選擇性腐蝕用在了金屬合金上，制備出多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的超三維合金骨架，但是屬于三維石墨烯的輔助制造，最終制備的孔網(wǎng)狀金屬骨架要被去除，目的不是制備微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且與本發(fā)明的先增材后減材制備微細(xì)金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的思路不同。