[发明专利]一种多元合金泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元合金泡沫材料及其制备方法，特别涉及多元合金泡沫材料的组成，形貌及制备方法。

背景技术

在传统的工程材料中，孔洞(宏观的或微观的)被认为是一种结构缺陷，因为它们往往是裂纹形成和扩展的核心，对材料的物理性能及力学性能产生不利的影响。基于这种观点，人们普遍认为承载构件中不能有气孔，更不用说有大的孔洞了。但是，由多孔结构材料构成的大量自然多孔物质却在自然界中存在了数千年，如蜂窝、软木、珊瑚、动物骨等。这个事实告诉我们，当材料中孔洞的数量(即孔隙率)增加到一定程度后，材料就会因孔洞的存在而产生一些奇异的功能，从而形成了一个新的材料门类，这就是所谓的多孔(porous)材料，亦可称为泡沫材料。

随着人类科学技术的发展，又不断涌现出种类繁多的人造多孔材料，如泡沫塑料、泡沫陶瓷、泡沫玻璃甚至泡沫金属等。泡沫金属是一种金属基体(母体)内随机分布着孔洞(第二相)的新型材料，兼具功能和结构双重属性，不仅保留了金属的可焊、导电及延展等特性，而且质轻、具有吸能减振、消音降噪、电磁屏蔽、透气透水、低热导率和催化等多孔材料的特性。对泡沫金属的开发研究始于二十世纪四十年代，最早的报道是Sosnick发明的利用金属中低熔点物质汽化而得泡沫金属的专利技术(US Patent 2434775)。随着应用范围的不断扩大，在近20年里得到迅速的发展，已成为国际材料科学界的一个前沿性热点课题。

根据孔型结构的不同，多孔金属材料可分为开孔金属材料和闭孔金属材料。闭孔金属材料孔与孔之间除了孔棱连接，还有孔壁，且孔型为近似球形的圆孔、孔隙率高、比表面积大，这些结构特征决定了闭孔金属材料具有优异的力学性能、能量吸收性能、和电磁屏蔽性能等，因此在降低物体重量和吸能缓存应用上受到了广泛的关注。而开孔金属材料孔与孔之间由孔棱连接，互相连通，通气性好，比表面积大，因此具有很好的换热散热能力、吸声能力、过滤、分离能力，以及催化性能，在功能应用方面具有广泛的市场，如过滤器、催化载体、电解水电极、热交换器、液流衰减控制设备(包括各种冲击波衰减设备)、生物医学移植材料、内冷却形状记忆器件、空气电池以及保护渗透膜、盖等。

现在人们制备出的开孔金属材料有泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍等单金属多孔泡沫金属，而对于多元合金尤其是三元及其三元以上合金制备的泡沫金属材料基本上没有报道。而在某些应用领域，特别是催化、生物医学等功能应用领域，往往需要多元合金协同作用。因此多元合金泡沫材料既利用了多孔材料比表面积大、三维立体的优势，又发挥了多元合金基体材料的物理和化学特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多元合金泡沫材料及其制备方法，本发明的多元合金泡沫材料具有高的比表面积，优良的析氢催化活性，因此可用于功能领域的多种用途，比如电解制氢、电池等行业。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种多元合金泡沫材料，该多元合金泡沫材料为多孔状合金材料，是由金属镍、钼、钴、锌、铁、钨、铜和锆中两种、三种或多种元素组成。

在本发明的多元合金泡沫材料中，所述的多元合金泡沫材料中的孔棱为空心结构或是多元合金包覆有机物泡沫材料的结构。

在本发明的多元合金泡沫材料中，所述的多元合金泡沫材料中的孔与孔之间互相联通，呈三维通孔结构。

在本发明的多元合金泡沫材料中，所述的多元合金泡沫材料中的孔隙率为：80％-98vt％孔直径大小为0.1-20mm。

在本发明的多元合金泡沫材料中，所述的多元合金泡沫材料为板状，其厚度为：0.1cm-10cm。

制备本发明的多元合金泡沫材料的方法，该方法包括下述步骤：

(1)、采用有机物泡沫材料作为前驱体，有机物泡沫材料为板状，其厚度为0.1-10cm，有机物泡沫材料中的孔直径大小为0.1-22mm，孔隙率为85％-99vt％；

(2)、对有机物泡沫材料进行导电化处理，该电化处理为化学镀方法、涂敷石墨或其它导电性颗粒方法、以及气相沉积方法中的一种；

(3)、配制电镀液，对导电化处理后的有机物泡沫材料进行电镀，其中，电镀液是由下述组分构成：镍、钴、锌、铁、铜和锆的盐、钼酸钠和钨酸钠中的两种、三种或多种的水溶液，以及柠檬酸钠、碳酸纳和氯化钠的水溶液；其中，根据多元合金泡沫材料成分的组成配制镍、钴、锌、铁、铜和锆的盐、钼酸纳和钨酸纳中的两种、三种或多种的水溶液；并控制柠檬酸钠的浓度为10～15g/L，碳酸纳的浓度为50～60g/L，氯化钠的浓度为5～8g/L；