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一种多孔金属泡沫铜的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-06-13
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2017-10-24
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2019-08-06
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-06-13
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201710443844.7 申请日 2017-06-13
公开/公告号 CN107190249B 公开/公告日 2019-08-06
授权日 2019-08-06 预估到期日 2037-06-13
申请年 2017年 公开/公告年 2019年
缴费截止日
分类号 C23C18/24C23C18/28C23C18/30C23C18/40C25D3/38 主分类号 C23C18/24
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 2 从权数量 0
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 3 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN104087975A、CN104868134A、CN106048564A 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 沈阳建筑大学 当前专利权人 李燕玲
发明人 万晔、张海啸、张雨乐、刘晶、彭磊、徐拥军 第一发明人 万晔
地址 辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号 邮编 110168
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 辽宁省 申请人所在市 辽宁省沈阳市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
沈阳东大知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
李运萍
摘要
本发明涉及一种多孔金属泡沫铜的制备方法,包括如下步骤:(1)除油;(2)一次粗化;(3)二次粗化;(4)一次还原;(5)敏化;(6)活化;(7)二次还原;(8)化学镀铜;(9)电镀铜;(10)热处理。该方法解决了现有制备技术存在的孔结构分布不均匀、孔隙率低、镀层质量差、比表面积小等问题。提供了一种简单易操作,过程可控性高,原料来源广,价格低廉,所制备的泡沫铜具有良好的孔结构,镀层质量好,比表面积大,具有较好的强度。
  • 摘要附图
    一种多孔金属泡沫铜的制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种多孔金属泡沫铜的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-03-19 专利权的转移 登记生效日: 2021.03.05 专利权人由沈阳建筑大学变更为李燕玲 地址由110168 辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号变更为515636 广东省潮州市潮安区龙湖镇鹳巢三村东头宫前一区二巷1号
2 2019-08-06 授权
3 2017-10-24 实质审查的生效 IPC(主分类): C23C 18/24 专利申请号: 201710443844.7 申请日: 2017.06.13
4 2017-09-22 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种多孔金属泡沫铜的制备方法,其特征在于,按照以下步骤进行:
(1)除油:将孔隙率≧90%的聚氨酯泡沫塑料样品浸入除油液中,于60℃水浴中,采用频率为40KHz的超声清洗10min,取出泡沫,用60℃温水浸泡3min,再用流动的蒸馏水冲洗
5min;处理时要注意使聚氨酯泡沫塑料基体充分浸润在除油液中,并不断用玻璃棒挤压,除去基体中的气泡;除油液配方为:45g/L碳酸钠、35g/L磷酸三钠、60g/L氢氧化钠、0.5ml/L表面活性剂OP-10;
(2)一次粗化:将步骤(1)处理后的聚氨酯泡沫塑料基体放入一次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理25min,水浴温度为60℃,粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,烘干;其中,一次粗化液配方为:10vol.%硝酸,9mol/L双氧水,7g/L高锰酸钾,调节溶液pH=3;粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀;
(3)二次粗化:将步骤(2)一次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入二次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理40min,水浴温度为70℃,粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,烘干;其中,二次粗化液配方为:10g/L三氧化铬、浓硫酸、磷酸按质量比为
4:2:1的比例配制,粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀;
(4)一次还原:将步骤(3)二次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入15g/L的草酸溶液中,在30℃水浴条件下处理10min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干;
(5)敏化:将步骤(4)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入敏化液中,敏化液配方为:30g/L二氯化锡、50ml/L浓盐酸,溶液中加入锡粒,水浴35℃,处理时间15min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗10min,烘干;
(6)活化:将步骤(5)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入活化液中,活化液配方为:7-9g/L AgNO3、12ml/L的25%氨水,室温活化5min,活化后用蒸馏水冲洗10min,烘干;
(7)二次还原:将步骤(6)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入10ml/L的37%甲醛溶液二次还原溶液中浸泡30s,用流动蒸馏水反复冲洗10min后,烘干;
(8)化学镀铜:将步骤(7)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入化学镀液中,在60℃水浴条件下处理15min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干;其中,化学镀液配方为:20g/L硫酸铜、1.3g/L硫酸镍、40g/L次磷酸钠、8g/L葡萄糖、50mg/L聚乙二醇、25g/L柠檬酸钠、6g/L氢氧化钠;
(9)电镀铜:将步骤(8)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电镀液中,水浴温度为50℃,先以
2.5A/dm2的电流密度下电镀3min,然后在1.4A/dm2电流密度下继续电镀40min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干;所述的电镀液配方为:160–180g/L硫酸铜、15-20ml/L硫酸、40-50mg/L聚乙二醇、50mg/L氯化钠;
(10)热处理:将步骤(9)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电热炉中,由室温加热至600℃,升温速率5℃/min,在600℃下保温2.5h,然后缓慢冷却至室温,得到具有良好的孔结构,孔隙率高,镀层质量好,比表面积大,具有一定强度的金属泡沫铜。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及多孔泡沫金属材料制备技术领域,尤其涉及一种多孔金属泡沫铜的制备。

背景技术

[0002] 泡沫铜是一种新型功能材料,具有轻质、高强、比表面积大、孔隙率高等优点,可以应用在过滤、催化、导热、消音屏蔽、缓冲、电极材料等领域。由于泡沫铜的导电性能比泡沫镍更好,生产成本更低,现在作为泡沫镍的替代材料被用于电极材料的制备中,作为镍锌电池、双电层电容器等新型电池的电极骨架材料。由于泡沫铜比表面积较大,泡沫金属具有优良的导热性能,综合效益最佳,作为电子元件、电器的散热材料,先进消防器材的阻燃材料。
[0003] 目前泡沫铜的制备工艺较多,但大部分存在成本较高、工艺复杂、质量难以控制的问题,且随制备工艺的不同,泡沫铜的性能也各有差异,而电沉积方法制备的泡沫材料往往具有较高的孔隙率,且较渗流法、定向凝固法等开孔率较高,均匀度也较好,应用最为广泛。

发明内容

[0004] 本发明为了解决现有泡沫铜制备工艺中得到的金属泡沫铜孔结构不均匀,比表面积小等问题,提供了一种操作简单,过程易控制,成本低廉的金属泡沫铜制备方法。
[0005] 为实现上述目的,得到具有良好孔结构和高比表面积的金属泡沫铜,本发明的技术方案如下:
[0006] 一种多孔金属泡沫铜的制备方法,按照以下步骤进行:
[0007] (1)除油:将孔隙率≧90%的聚氨酯泡沫塑料样品浸入除油液中,于50-60℃水浴中超声清洗5-10min,取出泡沫,用50-60℃温水浸泡3min,再用流动的蒸馏水冲洗5min;
[0008] (2)一次粗化:将步骤(1)处理后的聚氨酯泡沫塑料基体放入一次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理15-25min,水浴温度为40-60℃,粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,烘干;
[0009] (3)二次粗化:将步骤(2)一次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入二次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理30-40min,水浴温度为60-70℃,粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,烘干;
[0010] (4)一次还原:将步骤(3)二次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入一次还原溶液中,在20-30℃水浴条件下处理5-10min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干;
[0011] (5)敏化:将步骤(4)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入敏化液中,敏化液配方为:30g/L二氯化锡、50ml/L浓盐酸,溶液中加入锡粒,水浴30-35℃,处理时间10-15min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗10min,烘干;
[0012] (6)活化:将步骤(5)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入活化液中,室温活化5min,活化后用蒸馏水冲洗10min,烘干;
[0013] (7)二次还原:将步骤(6)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入二次还原溶液中浸泡30s,用流动蒸馏水反复冲洗10min后,烘干;
[0014] (8)化学镀铜:将步骤(7)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入化学镀液中,在50-60℃水浴条件下处理10-15min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干;
[0015] (9)电镀铜:将步骤(8)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电镀液中,水浴温度为40-50℃,先以2.5A/dm2的电流密度下电镀2-3min,然后在1.2-1.4A/dm2电流密度下继续电镀30-40min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干;
[0016] (10)热处理:将步骤(9)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电热炉中,由室温加热至600℃,升温速率5℃/min,在600℃下保温1.5-2.5h,然后缓慢冷却至室温,得到金属泡沫铜。
[0017] 其中,步骤(1)所述除油过程,除油液配方为:45g/L碳酸钠、35g/L磷酸三钠、60g/L氢氧化钠、0.5ml/L表面活性剂OP-10,期间体系需进行超声处理,频率为35-40KHz,处理时要注意使聚氨酯泡沫塑料基体充分浸润在除油液中,并不断用玻璃棒挤压,除去基体中的气泡。
[0018] 其中,步骤(2)所述一次粗化过程,一次粗化液配方为:5-10vol.%硝酸,9mol/L双氧水,5-7g/L高锰酸钾,调节溶液pH2-3,粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀。
[0019] 其中,步骤(3)所述二次粗化过程,二次粗化液配方为:10g/L三氧化铬、浓硫酸、磷酸按质量比为4:2:1的比例配制,粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀。
[0020] 其中,步骤(4)所述一次还原过程,一次还原溶液配方为:15g/L草酸溶液。
[0021] 其中,步骤(5)所述敏化过程,敏化液配方为:30g/L二氯化锡、50ml/L浓盐酸,溶液中加入锡粒,敏化过程中需不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,挤出其中气泡。
[0022] 其中,步骤(6)所述活化过程,活化液配方为:7-9g/LAgNO3、12ml/L的25%氨水。
[0023] 其中,步骤(7)所述二次还原过程,二次还原溶液配方为:10ml/L的37%甲醛溶液。
[0024] 其中,步骤(8)所述化学镀铜过程,化学镀液配方为:15–20g/L硫酸铜、1.1-1.3g/L硫酸镍、30-40g/L次磷酸钠、6-8g/L葡萄糖、50mg/L聚乙二醇、20-25g/L柠檬酸钠、6g/L氢氧化钠。
[0025] 其中,步骤(9)所述电镀过程,电镀液配方为:160–180g/L硫酸铜、15-20ml/L硫酸、40-50mg/L聚乙二醇、50mg/L氯化钠。
[0026] 本发明的有益效果为:操作过程简单,可控性好,所用试剂可二次利用,试剂价格低廉,成本低。所制备的金属泡沫铜具有良好的孔结构,孔隙率高,镀层质量好,比表面积大,具有一定的强度。

实施方案

[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0029] 实施例1
[0030] (1)除油:将孔隙率≧90%的聚氨酯泡沫塑料样品浸入除油液中,于50℃水浴加热,处理5min,期间对体系进行超声处理,频率为35KHz。然后取出泡沫,用50℃温水浸泡3min,再用流动的蒸馏水冲洗5min。处理时要注意使聚氨酯泡沫塑料基体充分浸润在除油液中,并不断用玻璃棒挤压,除去基体中的气泡。
[0031] (2)一次粗化:将步骤(1)处理后的聚氨酯泡沫塑料基体放入一次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理。一次粗化液配方为:硝酸(5vol.%),双氧水(9mol/L),高锰酸钾(5g/L),调节溶液pH=2。处理时间15min,水浴温度为40℃。粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀。粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,除去水分备用。
[0032] (3)二次粗化:将步骤(2)一次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入二次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理。二次粗化液配方为:三氧化铬(10g/L)、浓硫酸、磷酸按质量比为4:2:1的比例配制,处理时间30min,水浴温度为60℃。粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀。粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,除去水分备用。
[0033] (4)一次还原:将步骤(3)二次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入草酸溶液(15g/L)中,在20℃水浴条件下处理5min。然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,除去水分备用。
[0034] (5)敏化:将步骤(4)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入敏化液中,敏化液配方为:二氯化锡(30g/L)、浓盐酸(50ml/L),溶液中加入锡粒。水浴30℃,处理时间10min,敏化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗10min,除去水分备用。
[0035] (6)活化:将步骤(5)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入活化液中,活化液配方为:AgNO3(7g/L)、25%氨水(12ml/L),室温活化5分钟。活化后用蒸馏水冲洗10min,除去水分备用。
[0036] (7)二次还原:将步骤(6)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入37%甲醛溶液(10ml/L)中浸泡30s,然后用流动蒸馏水反复冲洗10min,烘干备用。
[0037] (8)化学镀铜:将步骤(7)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入化学镀液中,配方为:硫酸铜(15g/L)、硫酸镍(1.1g/L)、次磷酸钠(30g/L)、葡萄糖(6g/L)、聚乙二醇(50mg/L)、柠檬酸钠(20g/L)、氢氧化钠(6g/L)。在50℃水浴条件下处理10min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,除去水分备用。
[0038] (9)电镀铜:将步骤(8)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电镀液中,配方为:硫酸铜(160g/L)、硫酸(15ml/L)、聚乙二醇(40mg/L)、氯化钠(50mg/L)。水浴温度为40℃,先以2.5A/dm2的电流密度下电镀2min,然后在1.2A/dm2电流密度下继续电镀30min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干备用。
[0039] (10)热处理:将步骤(9)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电热炉中,气氛为氢气与氮气按体积比2:1混合气体,由室温加热至600℃,升温速率5℃/min,在600℃下保温1.5h,然后缓慢冷却至室温,得到金属泡沫铜。
[0040] 实施例2
[0041] (1)除油:将孔隙率≧90%的聚氨酯泡沫塑料样品浸入除油液中,于60℃水浴加热,处理10min,期间对体系进行超声处理,频率为40KHz。然后取出泡沫,用60℃温水浸泡3min,再用流动的蒸馏水冲洗5min。处理时要注意使聚氨酯泡沫塑料基体充分浸润在除油液中,并不断用玻璃棒挤压,除去基体中的气泡。
[0042] (2)一次粗化:将步骤(1)处理后的聚氨酯泡沫塑料基体放入一次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理。一次粗化液配方为:硝酸(10vol.%)、双氧水(9mol/L)、高锰酸钾(7g/L),调节溶液pH=3。处理时间25min,水浴温度为60℃。粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀。粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,除去水分备用。
[0043] (3)二次粗化:将步骤(2)一次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入二次粗化液中,在水浴加热条件下进行粗化处理。二次粗化液配方为:三氧化铬(10g/L)、浓硫酸、磷酸按质量比为4:2:1的比例配制,处理时间40min,水浴温度为70℃。粗化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,除去其中气泡,保证粗化均匀。粗化处理后,用流动蒸馏水冲洗聚氨酯泡沫塑料5min,除去水分备用。
[0044] (4)一次还原:将步骤(3)二次粗化处理后的聚氨酯泡沫塑料放入草酸溶液(15g/L)中,在30℃水浴条件下处理10min。然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,除去水分备用。
[0045] (5)敏化:将步骤(4)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入敏化液中,敏化液配方为:二氯化锡(30g/L)、浓盐酸(50ml/L),溶液中加入锡粒。水浴35℃,处理时间15min,敏化过程中不断用玻璃棒搅拌翻动泡沫,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗10min,除去水分备用。
[0046] (6)活化:将步骤(5)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入活化液中,活化液配方为:AgNO3(9g/L)、25%氨水(12ml/L),室温活化5分钟。活化后用蒸馏水冲洗10min,除去水分备用。
[0047] (7)二次还原:将步骤(6)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入37%甲醛溶液(10ml/L)中浸泡30s,然后用流动蒸馏水反复冲洗10min,烘干备用。
[0048] (8)化学镀铜:将步骤(7)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入化学镀液中,配方为:硫酸铜(20g/L)、硫酸镍(1.3g/L)、次磷酸钠(40g/L)、葡萄糖(8g/L)、聚乙二醇(50mg/L)、柠檬酸钠(25g/L)、氢氧化钠(6g/L)。在60℃水浴条件下处理15min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,除去水分备用。
[0049] (9)电镀铜:将步骤(8)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电镀液中,配方为:硫酸铜(180g/L)、硫酸(20ml/L)、聚乙二醇(50mg/L)、氯化钠(50mg/L)。水浴温度为50℃,先以2.5A/dm2的电流密度下电镀3min,然后在1.4A/dm2电流密度下继续电镀40min,然后将样品在流动蒸馏水中冲洗5min,烘干备用。
[0050] (10)热处理:将步骤(9)所得聚氨酯泡沫塑料样品放入电热炉中,气氛为氢气与氮气按体积比2:1混合气体,由室温加热至600℃,升温速率5℃/min,在600℃下保温2.5h,然后缓慢冷却至室温,得到金属泡沫铜。
[0051] 本实施所制备的金属泡沫铜超景深微观形貌图见图1。

附图说明

[0027] 图1为本发明实施例3金属泡沫铜样品超景深显微观形貌图。
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