CN114559041A - 三维双连续块体多孔铜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了三维双连续块体多孔铜的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将铜锰合金粉末在腐蚀液中水浴加热脱合金，得到多孔铜粉末；步骤2、将步骤1得到多孔铜粉末放置在钢模套中保压后，压制成块；步骤3、将步骤2压制的成块状体置入气氛炉中，烧结后，随炉冷却至室温，得到三维双连续多孔铜块体。本发明制备的多孔铜块材能遗传纳米多孔材料的三维双连续结构，具有孔径分布均匀、无烧结颈缩、烧结孔径尺寸可进行调控、具有较高力学性能且可获得大块材等特点。本发明制备工艺流程短，制备方法简单，结构可控，具有工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于多孔金属制备领域，具体涉及三维双连续块体多孔铜的制备方法。
背景技术
多孔金属具有相对密度低、比强度高、比表面积大、渗透性强、能量吸收性好等特点，是集机械性能、热学性能、声学性能、电学性能等于一体的多功能材料。因此多孔金属具有丰富的应用领域，例如:冲击缓冲器、过滤器、散热介质、催化剂载体、传感器、蒸汽发生器等。
多孔铜材料的制备方法有很多，如熔体金属发泡法、化学和物理沉积法、定向凝固法、金属粉体烧结法。各种工艺方法所制备出的多孔铜具有不同的结构和性能特征，因而可用于不同的领域。应用较广的金属粉体烧结制备多孔金属对于传统的烧结金属粉末多孔材料来说，首先是材料内部容易存在闭孔，烧结时粉末之间相互扩散和聚集再结晶导致局部出现闭孔。其次是孔道由于受粉末颗粒影响导致孔缩颈起伏大，孔道内壁不光滑，孔径韧带尺寸难以进行调控，且通过化学脱合金方法难以获得大尺寸高力学性能的多孔金属材料。
发明内容
本发明的目的在于提供三维双连续块体多孔铜制备方法，解决了现有方法制备烧结多孔材料的过程中，容易出现的闭孔与孔道与韧带大小分布不均，孔径韧带尺寸难以进行调控，且难以获得大块体及高强度多孔金属材料的问题。
本发明所采用的技术方案是，三维双连续块体多孔铜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将铜锰合金粉末在腐蚀液中水浴加热脱合金，得到多孔铜粉末；
步骤2、将步骤1得到多孔铜粉末放置在钢模套中保压后，压制成块；
步骤3、将步骤2压制的成块状体置入气氛炉中，烧结后却至室温，得到三维双连续多孔铜块体。
本发明的特点还在于，
步骤1具体过程为：将摩尔比为3:7-5:5的铜锰合金粉末置入腐蚀液中，水浴加热脱合金至无气泡冒出，得到多孔铜粉末。
步骤1中腐蚀液浓度为0.1mol/L-1mol/L。
步骤1中腐蚀液采用HCl、H2SO4、HF中的一种。
步骤1中水浴加热温度为RT-90℃。
步骤2中压制压力为2MPa-10MPa。
步骤3中烧结温度为700℃-1000℃。
步骤3中烧结时间为10min-240min。
步骤3中气氛保护为氩气。
步骤3中冷却采用随炉冷却的方式。
本发明有益效果是，本发明获得的块体多孔铜能遗传纳米多孔铜的三维双连续结构，从而得到孔道韧带分布均匀、无闭孔、孔径韧带尺寸可调控、且具有较高力学性能的金属块体多孔铜。本发明制备工艺流程短，制备方法简单，结构可控，具有工程应用价值。
附图说明
图1是本发明实例1得到的多孔铜的微观形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明三维双连续块体多孔铜制备方法，先将铜锰合金粉末在腐蚀液中水浴加热脱合金，得到多孔铜粉末；再将多孔铜粉末在钢模套中保压后，压制成块；在气氛炉中烧结，后冷却至室温，即得到三维双连续多孔铜块体。
具体按照以下步骤进行实施：
步骤1、将铜锰合金粉末在腐蚀液中水浴加热脱合金，得到多孔铜粉末；
步骤1具体过程为：将铜粉末和锰粉末按照摩尔比为3:7-5:5混合均匀，将铜锰合金粉末置入腐蚀液中，水浴加热脱合金至无气泡冒出，得到多孔铜粉末；腐蚀液浓度为0.1mol/L-1mol/L；腐蚀液采用HCl、H2SO4、HF中一种，腐蚀液可脱合金去除锰。水浴加热温度为RT-90℃。
步骤2、将步骤1得到多孔铜粉末放置在钢模套中保压后，压制成块；压制压力为2MPa-10MPa。
步骤3、将步骤2压制的成块状体置入气氛炉中，烧结后，随炉冷却至室温，得到三维双连续多孔铜块体；烧结温度为700℃-1000℃，烧结时间为10min-240min，气氛保护为氩气。
实施例1
将铜锰摩尔比为3:7的铜锰合金粉末在1mol/L H2SO4中RT下水浴加热脱合金至无气泡冒出，制出多孔铜粉；将得到多孔铜粉末在钢模套中在2MPa下中压制成块；在气氛炉中800℃烧结90min，后随炉冷却至室温，即得到三维双连续多孔铜块体。
实施例2
将铜锰摩尔比为4:6的铜锰合金粉末在0.1mol/L HF中90℃温度下水浴加热脱合金至无气泡冒出，制出多孔铜粉。将得到多孔铜粉末在钢模套中在8MPa下中压制成块；在气氛炉中900℃烧结180min，后随炉冷却至室温，即得到三维双连续多孔铜块体。
实施例3
将铜锰摩尔比为4:6的铜锰合金粉末在0.8mol/L HCl中70℃温度下水浴加热脱合金至无气泡冒出，制出多孔铜粉；将得到多孔铜粉末在钢模套中在6MPa下中压制成块；在气氛炉中1000℃烧结120min，后随炉冷却至室温，即得到三维双连续多孔铜块体。
实施例4
将铜锰摩尔比为5:5的铜锰合金粉末在0.5mol/L H2SO4中50℃温度下水浴加热脱合金至无气泡冒出，制出多孔铜粉；将得到多孔铜粉末在钢模套中在10MPa下中压制成块；在气氛炉中1000℃烧结240min，后随炉冷却至室温，即得到三维双连续多孔铜块体。
实施例5
将铜锰摩尔比为5:5的铜锰合金粉末在0.3mol/L HCL中40℃下水浴加热脱合金至无气泡冒出，制出多孔铜粉；将得到多孔铜粉末在钢模套中在5MPa下中压制成块；在气氛炉中700℃烧结10min，后随炉冷却至室温，即得到三维双连续多孔铜块体。
本发明获得的块体多孔铜能可以遗传纳米多孔铜的三维双连续结构，从而得到孔道韧带分布均匀、无闭孔、孔径韧带尺寸可进行调控、且具有较高力学性能的金属多孔铜块体。本发明制备工艺流程短，制备方法简单，结构可控，具有工程应用价值。
Claims (8)
1.三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行实施：
步骤1、将铜锰合金粉末在腐蚀液中水浴加热脱合金，得到多孔铜粉末；
步骤2、将步骤1得到多孔铜粉末放置在钢模套中保压后，压制成块；
步骤3、将步骤2压制的成块体置入气氛炉中，烧结后，随炉冷却至室温，得到三维双连续块体多孔铜。
2.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述步骤1具体过程为：将铜粉末和锰粉末摩尔比3:7-5:5铜锰合金粉末置入腐蚀液中，水浴加热脱合金至无气泡冒出，得到多孔铜粉末。
3.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述步骤1中腐蚀液浓度为0.1mol/L-1mol/L。
4.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述步骤1中腐蚀液采用HCl、H2SO4、HF中一种。
5.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述步骤1中水浴加热温度为RT-90℃。
6.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述步骤2中压制压力为2MPa-10MPa。
7.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述步骤3中烧结温度为700℃-1000℃，烧结时间为10min-240min。
8.根据权利要求1所述的三维双连续块体多孔铜制备方法，其特征在于，所述气氛保护为氩气。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107760919A (zh) * | 2017-10-21 | 2018-03-06 | 马小良 | 一种耐高温铜基冶金摩擦材料的制备方法 |
| CN108149048A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 西安理工大学 | 微纳米双级多孔铜及其制备方法 |
| CN108188400A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-22 | 西安理工大学 | 一种微纳米双级多孔铜及其制备方法 |
| US20190118264A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-25 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Hierarchical porous metals with deterministic 3d morphology and shape via dealloying of 3d printed alloys |
| CN109694965A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-30 | 北京工业大学 | 一种铜基表面多孔结构及其制造方法 |
| CN112048635A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-08 | 西安理工大学 | 一种微纳米分级多孔铜及其制备方法 |
| CN113458393A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-01 | 中国科学院金属研究所 | 一种块体纳米多孔金属的构筑方法 |
-
2022
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107760919A (zh) * | 2017-10-21 | 2018-03-06 | 马小良 | 一种耐高温铜基冶金摩擦材料的制备方法 |
| US20190118264A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-25 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Hierarchical porous metals with deterministic 3d morphology and shape via dealloying of 3d printed alloys |
| CN108149048A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 西安理工大学 | 微纳米双级多孔铜及其制备方法 |
| CN108188400A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-22 | 西安理工大学 | 一种微纳米双级多孔铜及其制备方法 |
| CN109694965A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-30 | 北京工业大学 | 一种铜基表面多孔结构及其制造方法 |
| CN112048635A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-08 | 西安理工大学 | 一种微纳米分级多孔铜及其制备方法 |
| CN113458393A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-01 | 中国科学院金属研究所 | 一种块体纳米多孔金属的构筑方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 刘海;刘颖;连利仙;庾正伟;孙文泽;石博;: "Cu_(0.3)Mn_(0.7)去合金化制备纳米多孔铜块体材料", 稀有金属材料与工程, no. 11, 15 November 2010 (2010-11-15), pages 2007 - 2010 * |
| 周琦;王文辉;吴海涛;陈红芳;章新民;: "腐蚀因素对去合金化法制备纳米多孔铜材料结构的影响", 兰州理工大学学报, no. 03, 15 June 2013 (2013-06-15), pages 1 - 4 * |
| 宋玉强, 李世春: "铜与锰金属粉末的烧结特性", 石油大学学报(自然科学版), no. 05, 31 October 2001 (2001-10-31), pages 76 - 78 * |
| 尹硕;谭秀兰;李恺;罗江山;蒋晓东;唐永建;胡文成;: "Mn-Cu合金成分对去合金化法制备纳米多孔铜的影响", 强激光与粒子束, no. 05, pages 1250 - 1254 * |
| 马研;杨卿;孙少东;梁淑华;: "烧结多孔Cu-Zn合金的脱合金行为", 稀有金属材料与工程, no. 04, 15 April 2019 (2019-04-15), pages 1336 - 1344 * |
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