基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法

本发明涉及多孔金属材料，尤其涉及一种基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法。

背景技术：

1、多孔金属材料内部含有大量孔洞，开孔型因其内部孔洞相互连通，具有比表面积大、渗透性优和通气性好等特点。多孔金属的制备方法包括铸造法、烧结法和电沉积法等，其中，电沉积法具有易实现、成本低等优点。不同孔洞结构的材料应用于不同领域，但采用电沉积法制备材料不易调控其孔洞结构。

2、专利cn105624450a公开了一种多孔泡沫镍钴材料的制备方法，该方法采用聚氨酯多孔海绵为基体，在经导电化处理的多孔海绵基体上依次电沉积镍和钴，后复沉积镍，最后在氢氮混合气体保护中除去基体得到多孔泡沫镍钴材料。该方法侧重于满足动力型锂离子电池的需要，操作简单但需多次电沉积。专利cn102191395a公开了一种泡沫镍钴合金的制备方法，该方法是将镍盐或者镍盐和钴盐溶于乙二醇甲谜或乙二醇溶剂中形成溶胶，经充分搅拌后烘烤得到凝胶，在空气中使凝胶充分燃烧后得到泡沫状镍钴合金。该发明可以通过改变溶胶中镍盐或者镍盐和钴盐的浓度来控制材料的比表面积，且烧结时不需要保护气体从而降低制备成本。上述技术均不涉及对材料孔洞结构的调控，难以满足实际应用需要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法，解决了现有电沉积制备多孔金属材料无法精准调控孔洞结构、操作繁琐的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法，包括以下步骤：

4、采用计算机软件设计多孔基体的尺寸、形状与孔结构参数；

5、采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为原料，利用增材制造方法制备多孔基体；

6、将所述多孔基体进行导电化处理，得到导电化多孔基体；

7、在所述导电化多孔基体表面电沉积镍钴合金，得到附有镍钴合金沉积层的多孔基体；

8、将所述附有镍钴合金沉积层的多孔基体进行烧结处理，除去多孔基体，得到多孔镍钴合金材料。

9、优选的，所述电沉积镍钴合金采用的镀液包括：80～120g/l的六水硫酸镍、20～40g/l的六水氯化镍、20～40g/l的硼酸、1～2g/l的七水硫酸钴和0.1～0.2g/l的十二烷基硫酸钠。

10、优选的，所述电沉积以导电化多孔基体为阴极，以镍片为阳极；所述阴极的转速为0～180r/min，阴极电流密度为0.5～2a/dm2。

11、优选的，所述电沉积的温度为20～80℃，时间为1～5h。

12、优选的，所述烧结处理的温度为200～900℃，保温时间为1～5h。

13、优选的，升温至所述烧结处理的温度的升温速率为5～10℃/min。

14、优选的，所述烧结处理在惰性氛围中进行。

15、优选的，所述导电化处理包括：在所述多孔基体表面浸涂导电胶后进行热处理固化。

16、优选的，所述导电胶包括石墨导电胶；所述热处理固化的温度为60～100℃，时间为2～3h。

17、优选的，所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶的纯度在95％以上。

18、本发明提供了一种基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法，包括以下步骤：采用计算机软件设计多孔基体的尺寸、形状与孔结构参数；采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为原料，利用增材制造方法制备多孔基体；将所述多孔基体进行导电化处理，得到导电化多孔基体；在所述导电化多孔基体表面电沉积镍钴合金，得到附有镍钴合金沉积层的多孔基体；将所述附有镍钴合金沉积层的多孔基体进行烧结处理，除去多孔基体，得到多孔镍钴合金材料。

19、本发明将增材制造与电沉积技术相融合应用于多孔金属材料的制备，根据目标需求设计多孔基体从而实现对多孔镍钴合金材料的形状、尺寸与孔结构等重要特征参数的精准调控。

20、进一步的，本发明以纯度较高的(95％以上)热塑性聚氨酯弹性体橡胶(tpu)为原料，烧结后几乎完全分解为气态和液态产物，易于排出和收集。多孔镍钴合金材料内基本无固态物质残留，材料纯度显著提高。

技术特征：

1.一种基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电沉积镍钴合金采用的镀液包括：80～120g/l的六水硫酸镍、20～40g/l的六水氯化镍、20～40g/l的硼酸、1～2g/l的七水硫酸钴和0.1～0.2g/l的十二烷基硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电沉积以导电化多孔基体为阴极，以镍片为阳极；所述阴极的转速为0～180r/min，阴极电流密度为0.5～2a/dm2。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述电沉积的温度为20～80℃，时间为1～5h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为200～900℃，保温时间为1～5h。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，升温至所述烧结处理的温度的升温速率为5～10℃/min。

7.根据权利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，所述烧结处理在惰性氛围中进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电化处理包括：在所述多孔基体表面浸涂导电胶后进行热处理固化。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导电胶包括石墨导电胶；所述热处理固化的温度为60～100℃，时间为2～3h。

10.根据权利要求1、8或9所述的方法，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶的纯度在95％以上。

技术总结本发明提供了一种基于增材制造制备多孔镍钴合金材料的方法，属于多孔金属材料技术领域。本发明采用计算机软件设计多孔基体的尺寸、形状与孔结构参数；采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为原料，利用增材制造方法制备多孔基体；将所述多孔基体进行导电化处理，得到导电化多孔基体；在所述导电化多孔基体表面电沉积镍钴合金，得到附有镍钴合金沉积层的多孔基体；将所述附有镍钴合金沉积层的多孔基体进行烧结处理，除去多孔基体，得到多孔镍钴合金材料。本发明解决了现有电沉积制备多孔金属材料无法精准调控孔洞结构、操作繁琐的问题，制备的多孔镍钴合金材料的形状、尺寸与孔结构参数等可在较大范围内精准调控，镀层表面平整均匀。技术研发人员：阮莹,杨鑫凤,李星吾,魏炳波受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17