[发明专利]一种多孔金属材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔金属材料的制造技术领域，具体是一种多孔金属材料的制备方法。

背景技术

多孔金属材料是金属基体与空隙共同组成，是一种兼具结构和功能双重性能的材料。多孔金属材料因其比密度小、比刚度强、吸能效果好等优点，一直是国内外众多学者研究的热点。其实早在上个世纪八十年代，多孔金属材料已经在工程领域广泛应用，当前，随着科技的发展，多孔金属材料在化工、建筑、国防、医学、环保等领域都有广泛的应用。现在制备多孔金属材料方法很多，但都存在很多技术问题和限制条件，如铸造法，虽然这种这种方法易于工业化生产，但是生产出的多空金属孔洞的大小及其在金属基体中的分布难以控制，此外，铸造法能耗大，对于熔点高的金属需要大量的热量将其融化，不符合可持续发展策略；直接吹气法，这种方法操作简单，只需要应用到一种吹气装置，但直接吹气法需要控制好生产泡沫的温度区间，并需要适当的溶体粘度，这样才能产生稳定性强的泡沫；熔融金属发泡法包括气体发泡法和固体发泡法，该种方法的关键措施是选择合适的增粘剂，控制金属粘度和搅拌速率；还有熔模铸造法、沉积法等等。

针对现存的制造多孔金属材料的问题，急需提出一种孔洞均一、大小分布均匀、环境友好、操作方便、能耗小的技术来推动多孔金属材料的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足，而提供一种多孔金属材料的制备方法。这种方法能耗小、环境友好、操作方便、原料简单易得且无污染、制备出来的多孔金属比表面积大、孔隙率高、孔洞大小均一、分布均匀，具有广阔的应用前景。

实现本发明目的的技术方案是：

一种多孔金属材料的制备方法，包括如下步骤：

1）备料：按1:1-20的质量比称取金属粉末和钠盐进行混合；

2）纳米化：将步骤1）配好的混合物采用机械法纳米化后，得到混合物A；

3）干燥：将物质A进行冷冻干燥12-24小时，得到物质B，使用冷冻干燥保证了其结构的完整性；

4）煅烧：将冷冻干燥处理后的混合物B放到管式炉中，在惰性气氛下，定速升温到200-800℃温度进行煅烧，获得物质C；

5）抽滤、洗涤：将物质C在1-2 L的去离子水中进行浸泡1-5小时后，进行减压抽滤，并用去离子水进行4-6次洗涤，得到物质D；

6）得到多孔金属材料：将物质D在烘箱中进行干燥处理，得到的最终产物即为多孔金属材料。

步骤1）中，所述金属为铝、镁、镍、铜、铁、锡或钛。

步骤1）中，所述钠盐为氯化钠、硅酸钠或碳酸钠。

步骤2）中，机械法为高能球磨法、胶体磨或砂磨。

步骤3）中，所述的定速升温为2-5℃/min速率升温。

步骤3）中，所述的煅烧为保温煅烧4-8小时。

步骤5）中，所述的1-2 L的去离子水可根据盐的溶解度进行适当的增减。

步骤6）中，所述的干燥处理烘箱温度为80℃。

上述的制备方法制备得到的多孔金属材料。

因纳米微粒具有独特的性能，不同于一般材料，由于纳米颗粒小，纳米微粒的表面能、比表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大以及体积远小于大块材料，使得纳米粒子熔化时所需增加的内能比大块材料要小的多，这就使纳米微粒的熔点、开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体低的多。这种方法利用纳米颗粒独特的热学性能，采用机械法制备纳米金属，以钠盐为造孔剂制备多孔金属材料。

这种制备方法不仅适用于低熔点的金属还适用于高熔点的金属，这种方法能耗小、环境友好、操作方便、原料简单易得且无污染、制备出来的多孔金属比表面积大、孔隙率高、孔洞大小均一、分布均匀，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1制得的多孔镍金属材料的BET图；

图2为实施例1制得的多孔镍金属材料的SEM图；

图3为实施例2中重结晶后的氯化钠的SEM图；

图4为实施例2制得的多孔镍金属材料的BET图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明，但不是对本发明的限定。

实施例：

一种多孔金属材料的制备方法，包括如下步骤：

1）备料：按1:1-20的质量比称取金属粉末和钠盐进行混合；

2）纳米化：将步骤1）配好的混合物采用机械法纳米化后，得到混合物A；

3）干燥：将物质A进行冷冻干燥12-24小时，得到物质B；使用冷冻干燥保证了其结构的完整性；