[发明专利]一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔金属制品制备技术领域，具体涉及一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法。

背景技术

金属多孔材料是由刚性骨架和内部的孔洞组成，不仅具有金属的特性，而且有着因孔洞的存在引发的一系列特殊功能。具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。如密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，在环保及宇航等领域发挥着极其重要的作用。如宇航部门中的超轻结构件、发散面板、消声消冰装置、发汗冷却装置；能源部门中的各类电极；煤化工用的通气锥；核燃料与废料的净化装置；环保部门中高效低污染的表面燃烧、高温烟尘与汽车尾气净化等。金属多孔材料具有多孔聚合物和多孔陶瓷不可比拟的优良强度和塑性组合，因而作为一种新型的骨、关节和牙根等人体硬组织修复和替换材料，具有广阔的应用前景而倍受关注。

金属多孔材料的制备，以传统粉末冶金技术为基础，发展出了一些新型的技术。传统的方法粉末冶金技术是将原始粉末分级、制粒、加造孔剂或黏结剂后经压力成形(模压、等静压压制、挤压、轧制等)或无压形成(松装烧结、粉浆浇注)，然后经预烧结、烧结、加工、校验后得到成品。多孔材料的新型制备技术有离心沉积技术、注射成形技术，三维打印技术及激光快速成形技术及电子速快速成形技术，不过，这些工艺的主要流程仍为：制粉-混料-压制成形-烧结-后处理。但采用粉末冶金法制备高孔隙率、薄壁制品时由于受烧结温度的限制，其强度低、易破损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法。该方法采用熔盐电解金属坯料制备多孔金属制品，由于脱氧过程是一个放热过程，因此阴极还原时温度会升高造成烧结，使制品强度提高，同时这种烧结是局部烧结因此对制品变形影响小。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法，其特征在于，该方法为：以金属坯料为阴极，石墨为阳极，CaCl₂为电解质，在氩气保护条件下熔盐电解4h～30h，得到孔隙度为15％～78％的多孔金属制品；所述电解的温度为850℃～1200℃，电解的电压为2.8V～3.8V；所述金属坯料为以金属氧化物粉末为原料，采用常规方法添加造孔剂后经压制和烧结制备的金属坯料。

上述的一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法，所述金属坯料的制备方法为：将金属氧化物粉末与造孔剂混合均匀，然后在压力为50MPa～300MPa的条件下压制成坯体，再将坯体在温度为600℃～1000℃的条件下烧结4h～10h，冷却后得到坯料；所述金属氧化物粉末的粒度为10μm～500μm。

上述的一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法，所述金属氧化物粉末为TiO₂粉末、Fe₂O₃粉末、Al₂O₃粉末、CoO粉末、NiO粉末、V₂O₅粉末、Nb₂O₅粉末、Ta₂O₅粉末、CrO₂粉末、ZrO₂粉末、MoO₃粉末、WO₃粉末、MnO₂粉末、CuO粉末和ZnO粉末中的一种或几种。

上述的一种熔盐电解直接制备多孔金属制品的方法，所述金属氧化物粉末与造孔剂的质量百分比为：造孔剂5％～60％，余量为金属氧化物粉末；所述造孔剂为碳酸氢铵或碳酸钙。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用熔盐电解金属坯料制备多孔金属制品，由于脱氧过程是一个放热过程，因此阴极还原时温度会升高造成烧结，使制品强度提高，同时这种烧结是局部烧结因此对制品变形影响小。

2、采用本发明的方法，通过控制原料的纯度、粒度、压制压力、造孔剂种类与含量等，可以得到孔结构与大小可控的多孔金属制品，且将坯料制成需要的尺寸与形状，可以得到近净成型的产品。

3、本发明在金属坯料制备过程中添加适宜的造孔剂，烧结和电解时造孔剂的分解可增加阴极片上的孔隙，添加不同量的造孔剂，得到产物的孔隙度不同，通过控制电解工艺，控制产物的孔隙结构与孔隙的均匀性。

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1