[发明专利]一种多孔铜合金及其制备方法

说明书

一种多孔铜合金及其制备方法，所述多孔铜合金化学成分组成及质量百分比为：Zn：≤10％，Sn：2～15％，Ga：0.5～15％，Mg：≤5％，Al：≤5％，Li：≤5％，余量为Cu及不可避免的杂质。制备方法：(1)将合金原料熔化，浇铸，冷却后得到铜合金前驱体铸锭；(2)将铜合金前驱体铸锭切割，抛光，得到铜合金前驱体样品；(3)将铜合金前驱体样品进行真空热处理，温度为400～600℃，在持续真空环境中进行保温或变温处理，得到多孔铜合金。该工艺方法简单，适合规模化生产，所得产品孔隙率可调节，可应用于电池集电体、分离、过滤、催化、消音、吸震、屏蔽、热交换等领域。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种多孔铜合金及其制备方法。

背景技术

多孔材料具有优异的理化性能和力学性能，如耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐热震、可焊接、高导电导热系数等，其在医用载药植入器件、智能材料、固体氧化物燃料电池、超级电容、过滤器、冷热交换器等领域得到越来越多的关注和研究，在航空、航天、化工、建材、冶金、原子能、石化、机械、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。

从20世纪初期人类开始用粉末冶金方法制备多孔金属材料起，多孔金属的制造史已有近百年，其传统的制备方法主要有：粉末烧结型、纤维烧结型、复合型、沉积型、腐蚀型等。模板法是近年来发展起来的合成多孔材料的一种重要方法，利用胶质晶体作为模板，将原料填充于模板材料的孔隙中，再通过物理或化学方法除去模板材料，从而得到模板材料的反向复制品，即多孔材料。模板的选择是这种方法的核心步骤，决定多孔材料的结构与性能。但是模板法或粉末烧结法的工艺都相对复杂。

脱合金法也是一种制备多孔材料的方法，利用合金中不同元素之间的化学活泼性差异，通过化学或者电化学方法选择性地除去较为活泼的一个或多个组分，剩余组分通过原子扩散、聚集等方式自发形成三维双连续的多孔金属材料。目前通过选择性腐蚀，己经制备出了纳米多孔铂、纳米多孔钯、纳米多孔钛、以及纳米多孔铜等。但是此方法属难以制备大块多孔材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种多孔铜合金及其制备方法，通过一种真空热处理工艺制备出具有三维通孔结构的多孔铜合金。

本发明提供了一种多孔铜合金，其特征在于，所述多孔铜合金化学成分组成及质量百分比为：Zn：≤10％，Sn：2～15％，Ga：0.5～15％，Mg：≤5％，Al：≤5％，Li：≤5％，余量为Cu及不可避免的杂质。

所述多孔铜合金的孔径为0.1～50μm，孔隙率为10～70％。

所述多孔铜合金可以应用于电池集电体、分离、过滤、催化、消音、吸震、屏蔽、热交换领域。

本发明还提供了一种多孔铜合金的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)铜合金前驱体的制备：按铜合金前驱体的化学成分组成及质量百分比，Zn：10～75％，Sn：2～15％，Ga：0.5～15％，Mg：1～5％，Al：≤5％，Li：≤5％，余量为Cu及不可避免的杂质，将原料熔化，浇铸，冷却后得到铜合金前驱体铸锭；

(2)铜合金前驱体铸锭的加工：将铜合金前驱体铸锭切割，抛光，得到铜合金前驱体样品；

(3)多孔铜合金的制备：将铜合金前驱体样品进行真空热处理，温度为400～600℃，在持续真空环境中进行保温或变温处理，真空度≤10Pa，处理时间≥1h，得到多孔铜合金。

所述步骤(1)中，所述铜合金前驱体，加入汞、铟、铋、镉、锑或铅中的一种或多种，以铜合金前驱体质量计算，加入量≤5(wt)％。

所述步骤(1)中，所述熔化步骤为将铜合金前驱体原料加入电阻炉或感应炉的坩埚内加热熔化。