泡沫铁制备工艺的研究
聚丙烯泡沫铁氧体复合吸波材料研制及应用
572021年第1期 安全与电磁兼容引言泡沫吸波材料是以高分子发泡材料为基体，与电磁波吸收剂进行复合制备而成的复合材料，广泛应用于电磁兼容、微波暗室等领域[1]。
传统的泡沫吸波材料主要采用通孔聚氨酯泡沫浸渍吸波浆料的工艺制备，存在吸波剂分布不均匀、吸波性能不稳定、长时间使用会老化变形、容易掉落粉尘等问题，并存在一定的消防安全隐患。
随着现代化工技术的发展，高分子发泡材料技术已经得到了广泛应用，例如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、热塑性弹性体材料（TPE）、聚氨基甲酸酯（PU）、聚苯乙烯（PS）等多种发泡材料，常用于填充、粘接、保温、缓冲等用途。
吸收剂涂覆在聚苯乙烯（EPS）泡沫小球上制作成吸波材料[2-4]，将电磁波吸收剂与高分子材料进行复合再通过发泡工艺，可制作新型的发泡型吸波材料[5-7]。
PP 基材的发泡吸波材料（EPPA）相对于传统的聚氨酯发泡基材浸渍[8] 及EPS 涂覆型工艺制作的吸波材料具有诸多优点[7]。
由于是采用原位超临界发泡工艺，具有非常均匀的微孔结构[9] ，可以对吸波材料的电磁参数进行精确设计和测试，采用模具成型工艺可以对吸波材料外形进行多样化设计及制造。
因此，新型的EPPA 有望成为取代聚氨酯泡沫的新一代吸波材料，并已经开始进入工业生产及科研领域。
1 复合吸波材料设计原理角锥与铁氧体复合吸波材料外形及多层反射吸收示意如图1，其主要工作原理是在低频时电磁波需要尽量穿透上部的锥形电损耗型吸波材料，底部的磁损耗型铁氧体吸波材料起主要吸收作用；500 MHz 以上频段铁氧体材料的吸收性能变差，锥形吸波材料起主要吸收作用。
复合吸波材料要达到好的宽带、低频吸收性能，必须要控制好锥形吸波材料的吸收剂含量及外形设计，形成与自由空间、与铁氧体吸波材料之间的双重阻抗匹配。
为了提高复合材料的匹配性能，在两种吸波材料中间增加介质匹配层的设计，也是工程上常用的方法[10] 。
精炼渣发泡性能的实验研究
实验研究精炼渣发泡性能的实验研究乐可襄 董元篪 王世俊(华东冶金学院)摘 要 对碱度为1.5～2.5,FeO %<0.6～1.0的精炼渣进行了发泡性能的研究。
实验在竖式电阻炉和200kg 中频感应炉内进行。
分别测试了精炼渣碱度、精炼渣中助熔剂含量和发泡剂组成等因素对渣起泡率Γ3、发泡持续时间Σ和发泡指数2的影响。
关键词 精炼渣 起泡率 发泡剂 泡沫渣EXPER I M ENT AND STUDY ON THE FOAM ING BEHAV I OROF REF IN ING S LAGYue Kex iang Dong Yuanch i W ang Sh ijun(East Ch ina M etallurgical Institute )Abstract A k ind of refining slag w h ich basicity ranges from 1.5to 2.5and FeO less than 0.5%w as tested and studied in labo rato ry .A up righ ttype resistance furnace and a 200kg m edium frequency inducti on furnace w ere used and the effects of the basicity content of flux and compo si 2ti ons of the foam ing agent on the foam ing efficiency ,foam ing durati on and foam ing index w ere de 2ter m ined .Keywords refining slag foam ing rati o foam ing agent foam ing slag1 前 言熔渣泡沫化是炼钢过程中的一种现象。
泡沫金属的现有制备方法总结
1.2.1浇注法(A)熔体发泡法这种方法的工艺过程是:向熔融的金属中加入增粘剂,使其粘度提高,然后加入发泡剂,发泡剂在高温下分解产生气体,通过气体的膨胀使金属发泡,然后使其冷却下来或者浇注可以得到泡沫金属。
常用的发泡剂为TIHZ、ZrH:等金属氢化物。
(B)颗粒浇注法这种方法通过把熔融金属浇注到充满散状颗粒的模中,而获得具有连通的蜂窝状结构或海绵状结构的泡沫金属。
这些颗粒可以是耐热和可溶的(如氯化钠)时,它们可以从铸件中被浸洗掉,形成具有连通孔隙的多孔金属;当使用松散的非可溶性填料(如多孔陶土球、泡沫玻璃、空心刚玉球、泡沫碳等无机填料)时,则可获得金属一颗粒复合体。
(C)球形颗粒加入法先将金属在塔竭中熔化,然后加入颗粒或中空球并同时进行搅拌,使这些颗粒均匀地分散到金属熔体中去,使金属的温度降低,当金属熔体的粘度足以使金属熔体不再发生偏析和分层时,即颗粒物质在金属熔体中被固定了,此时停止搅拌并让熔体凝固下来。
这种方法适用于制备高熔点的泡沫金属,如泡沫钨等。
(D)失蜡浇注法此法采用液态高熔点物质充填海绵状泡沫塑料的孔隙,使之硬化后,加热使塑料气化而获得海绵状孔隙的铸型。
将液态金属浇入此铸型,冷却凝固后除去高熔点物质后,便得到与原海绵状泡沫塑料模具有相同结构的泡沫金属。
1.2.2沉积法(A)电镀法该方法是将所需的金属镀到经过硬化和化学预镀的聚氨基甲酸乙脂表面上,并达到所需的厚度,再通过热分解法将聚氨基甲酸乙脂去掉,得到具有非常均匀孔隙分布及相当高孔隙率的泡沫金属。
(B)阴极溅镀沉积法通过在一定的惰性气体压力下对一基片进行溅射,从而得到被捕获惰性气体原子均匀分布的金属片,然后把它加热到高于其熔点的温度,并一直加热到足以加热使那些被捕获的气体膨胀,形成具有封闭孔的蜂窝状的泡沫金属。
(C)气相蒸发沉积法在较高的惰性气氛中缓慢蒸发金属材料,形成金属烟。
金属烟在自身重力和惰性气流携带下沉积,疏松地堆砌起来,形成亚微米尺度的多孔泡沫结构。
熔体发泡法制备泡沫金属的发展与展望
熔体发泡法制备泡沫金属的发展与展望王录才,于利民,王芳(太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原,030024)摘 要:对熔体发泡法制备泡沫金属的几种主要工艺及其新的发展作了概述,介绍了其工艺过程,优缺点,适用范围及应用情况。
最后对熔体发泡法今后的发展方向和前景作了展望。
关键词:熔体发泡法;泡沫金属;多孔材料中图分类号:TB34;TB383 文献标识码:A 文章编号:100123814(2004)1220059204D evelop m en t and Prospect of M elt-foam i ng Process for Production of M eta ll ic Foam sWANG L u2ca i,Y U L i2m in,WANG Fa ng(M aterial S cience and E ng ineering Colleg e,T aiy uan U niversity of T echnology,T aiy uan030024,Ch ina) Abstract:T he several m ain p rocesses w h ich w ere used to p roduce m etallic foam s by m eans of m elt2foam ing m ethod,and their new developm ents are described,the po ssibilities of future developm ent of the p rocess are p resented and discussed.Key words:m elt2based route;m etallic foam s;po rous m aterialsα 泡沫金属由于其多孔结构和金属特性,同时具有多项优良的物理和力学性能,如:轻质、高比强、耐冲击、减震、吸音、隔热等,因而在过去几十年,从科学和工业应用两个角度,成了材料研究领域的热点之一。
相场法模拟吹气法制备泡沫铝过程中的气泡演化
独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文（纸质版和电子版）的规定，即：本人唯一指定研究生院有权保留送交学位论文在学校相关部门存档，允许论文在校内被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
在论文作者同意的情况下，研究生院可以转授权第三方使用查阅该论文。
（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：导师签名：日期：摘要泡沫铝合金是一种新型功能材料，其内部结构中含有大量的孔隙。
它有着独特的结构和优异的物理性能、机械性能、声学性能、热性能以及可回收利用性等，因此，成为一种具有很大开发潜力的工程材料。
制备泡沫金属的方法众多，相比较而言，吹气发泡法因为设备简单、成本低、可以连续生产等特点，更适用于规模化生产。
在生产过程中，如何控制气泡的尺寸大小及与分布、以及其拓扑结构是该项工艺的核心问题。
本文以相关实验研究为依据，采用数值模拟方法对金属泡沫的气泡演化过程进行分析，揭示液态金属演化过程的动力学机制，为吹气法制备泡沫金属提供准确而可靠的科学依据和理论预测模型。
主要研究内容和成果包括以下几个方面：本文采用相场法对金属气泡组织的演化进行二维模拟研究。
相场法是建立在金兹堡-朗道理论之上的一种基于经典热力学和动力学理论的模拟方法，引入了相场变量，考虑有序化势与热力学驱动力的综合作用来建立相场方程，其解可以描述固液界面的形态和界面的移动。
采用matlab编写程序，建立了一套完整的模拟思路，通过与实际生产过程中的气泡进行对比后发现，模拟结果与实验结果吻合性良好，因此验证了相场法的可行性。
多孔金属材料的制备方法及应用研究论文(通用)
多孔金属材料的制备方法及应用研究论文（通用）1、多孔金属材料的制备方法1.1铸造法铸造法分为熔融金属发泡法、渗流铸造法和熔模铸造法等.1.1.1熔融金属发泡法熔融金属发泡法包括气体发泡法和固体发泡法.此方法的关键措施是选择合适的增粘剂，控制金属粘度和搅拌速度，以优化气泡均匀性和样品孔结构控制的程度.此法主要用于制备泡沫铝、泡沫镁、泡沫锌等低熔点泡沫金属.对于熔融金属发泡法，当前研究较多的是泡沫铝.李言祥对泡沫铝的制备工艺、泡沫结构特点及气孔率方面进行了深入的实验研究;于利民等人根据采用此法生产泡沫铝在国内外泡沫金属的发展形势，总结并探讨了其制备工艺及优缺点.1)气体发泡法气体发泡法指的是向金属熔体的底部直接吹入气体的方法.为增加金属熔体的粘度，需要加入高熔点的固体小颗粒作为增粘剂，如Al2O3和SiC等.吹入的气体可选择空气或者像CO2等惰性气体.虽然设备简单、成本低，但孔隙尺寸和均匀程度难以控制.徐方明等用这种方法制备出了孔隙率为90!以上的闭孔泡沫铝;覃秀凤等介绍了该方法原理，并研究了增粘剂、发泡气体流量和搅拌速度等工艺参数对实验结果的影响.2)固体发泡法固体发泡法即向熔融金属中加入金属氢化物的方法. 发泡剂之所以为金属氢化物，是因为它会受热分解，生成的气体逐渐膨胀致使金属液发泡，然后在冷却的过程中形成多孔金属. 增粘剂主要选择Ca粉来调节熔体粘度，发泡剂一般为TiH2 . 采用同样的方法原理，可以通过向铁液中加入钨粉末和发泡剂的方式生成泡沫铁，但很少有相关的文献报道.Miyoshi T 等人采用这种方法制备出了泡沫铝.1.1.2渗流铸造法和熔模铸造法两种方法的相似之处在于都是将液态金属注入装有填料的模型中，构成多孔金属的复合体，然后通过热处理等的方式将杂质除去，经过冷却凝固得到终产物多孔金属;区别在于前者模型中填充的是固体可溶性颗粒(如NaCl、MgSO4等)或低密度中空球，后者铸模由无机或有机塑料泡沫(如聚氨酯)和良好的耐火材料构成.Covaciu M等用渗流铸造法制备了开孔型和闭孔型的多孔金属材料，John Banhart用熔模铸造法制备了多孔金属，详细研究了产品结构、性能及应用. 用渗流铸造法制备的多孔金属，其孔隙率小于80!，常用来制备多孔不锈钢及多孔铸铁、镍、铝等合金，虽然用这种方法制备的多孔金属孔隙尺寸得到准确控制，但成本较高. 熔模铸造法制备的多孔金属成本也很高，孔隙率比前者高，但产品强度低.1.2金属烧结法金属烧结法包括粉末烧结法、纤维烧结法、中空球烧结法、金属氧化物还原烧结法、有机化合物分解法等.1.2.1粉末烧结法粉末烧结法指的是金属粉末或合金粉末与添加剂按一定的配比均匀混合，压制成型，形成具有一定致密度的预制体，然后进行真空环境下高温烧结或钢模中加热的方式除去添加剂，最终得到多孔金属材料.此法可用来制备多孔铝、铜、镍、钛、铁、不锈钢等材料.通过粉末烧结法制备的多孔金属材料，其孔隙特性主要取决于采用的方法工艺和粉末的粒度.王录才等采用冷压、热压、挤压三种方式制备预制体，详细研究了铝在不同炉温下加热的发泡行为.根据所选添加剂的不同，粉末烧结法又分为粉末冶金法和浆料发泡法.两者选用的添加剂分别为造孔剂和发泡剂.造孔剂分为很多种，如NH4HCO3、尿素等. 陈巧富等用NH4HCO3作造孔剂，经过低温加热和高温烧结的方式制备出了多孔Ti-HA 生物复合材料，孔径范围100 ～500 μm，抗压强度高达20 MPa，可作为人体骨修复材料. 国外David C. D等用尿素作造孔剂制备出了具有一定孔隙率的泡沫钛; JaroslavCapek等以NH4HCO3为造孔剂，用粉末冶金法制备出了孔隙率为34 !～ 51!的多孔铁，并作出了多孔铁在骨科应用方面的设想.关于发泡剂的选择，TiH2或ZrH2常作发泡剂制备多孔铝、锌，而SrCO3常作为发泡剂制备多孔碳钢. 李虎等用H2O2作发泡剂，用浆料发泡法制备出了多孔钛，经过对其力学性能测试和碱性处理获得了有望成为负重骨修复的理想材料.1.2.2纤维烧结法纤维烧结法指金属纤维经过特殊处理后经过压制、成型、高温烧结的过程形成的多孔金属.运用这种方法制备的多孔金属材料，其强度高于烧结法.1.2.3中空球烧结法中空球烧结法指金属空心球粘结起来进行烧结，从而得到多孔金属材料的方法.常用来制备多孔镍、钛、铜、铁等，制得的金属兼具闭孔和开孔结构.其中金属空心球的制备方法是:用化学沉积或电沉积的方法在球形树脂表面镀一层金属，然后除去球形树脂.特别的是，多孔金属的孔隙尺寸可以通过调整空心球的方式来进行控制.1.2.4金属氧化物还原烧结法该方法旨在氧化气氛中加热金属氧化物获得多孔的、透气的、可还原金属氧化物烧结体，再在还原气氛中且低于金属的熔点温度下进行还原，从而得到开口的多孔金属. 这种方法可用来制备多孔镍、钼、铁、铜、钨等. 因为很难找到制备高孔隙率的多孔铁的方法，Taichi Murakami等用炉渣中的氧化物发泡，并采用氧化还原法制备出了多孔铁基材料.1.2.5有机化合物分解法将金属的草酸盐或醋酸盐等进行成型处理后，再在合适的气氛下加热烧结.如草酸盐分解反应式为Mx(COO)y→xM+YCO2式中:M为金属·金属的草酸盐分解释放CO2，在烧结体中形成贯通的孔隙.在制备过程中金属有机化合物可以成型后加热分解，再进行烧结.1.3沉积法此法是指通过采用物理或化学的方法，将金属沉积在易分解的且具有一定孔隙结构的有机物上，然后通过热处理方法或其他方法除去有机物，从而得到多孔金属.沉积法一般分为电沉积法、气相沉积法、反应沉积法等.1.3.1电沉积法该法是以金属的离子态为起点，用电化学的方法将金属沉积在易分解的且有高孔隙率三维网状结构的有机物基体上，然后经过焙烧使有机物材料分解或用其他的工艺将其除去，最终得到多孔金属. 具体操作步骤为:预处理、基体导电化处理、电镀、后续处理. 常用来制备多孔铜、镍、铁、钴、金、银等.国外Badiche X等用这种方法对泡沫镍的制备及性能进行了深入研究; 单伟根等电沉积法制备了泡沫铁，确定了基体的热解方式对泡沫铁的结构性能方面造成不同的影响，并且确定了最佳实验条件. Nina Kostevsek等研究了平板电极上和多孔氧化铝模板上的铁钯合金，并对二者的电化学沉积动力学进行了比较.1.3.2气相沉积法该法是在真空状态下加热液态金属，使其以气态的形式蒸发，金属蒸气会沉积在固态的基底上，待形成一定厚度的金属沉积层后进行冷却，然后采用热处理方法或化学方法去除基底聚合物，从而得到通孔泡沫金属材料.蒸镀金属可以为Al、Zn、Cu、Fe、Ti等.1.3.3反应沉积法反应沉积法，顾名思义指的是金属化合物通过发生反应，然后沉积在基体上的过程.具体操作环节是，首先将泡沫结构体放置在含有金属化合物的装置中，加热使金属化合物分解，分解得到的金属沉积在多孔泡沫基体上，然后进行烧结去除基底，得到多孔金属.通常情况下，金属化合物为羟基金属，在高温条件下发生分解反应，如制备多孔铁、镍等.2、多孔金属材料的性能及应用多孔金属材料可作为结构材料，也可作为功能材料. 同时结构决定性能，对于多孔金属而言，它的结构特点表现为气孔的类型( 开孔或闭孔) 、大小、形状、数量、分布、比表面积等方面. 多孔金属材料在航空航天、化学工程、建筑行业、机械工程、冶金工业等行业得到了广泛的应用，此外，在医学和生物领域也具有广阔的发展潜力. Qin Junhua等对多孔金属材料性能和用途两方面的研究进展做了重要阐述，并提出针对当前的形势，需要拓展多孔金属材料其他方面用途的必要性.2.1结构材料多孔金属材料具有比重小、强度高、导热性好等特点，常用作结构材料.可作汽车的高强度构件，如盖板等;可作建筑上的元件或支撑体，如电梯、高速公路的护栏等;也可作为航天工业上的支撑结构，如机翼金属外壳支撑体、光学系统支架，或用来制作飞行器等.最常用的是多孔铝.魏剑等提到了多孔金属材料可用来制作节能门窗、防火板材等，实现了其在建筑领域的应用价值.利用多孔金属材料的吸能性能，可制作能量吸收方面的材料，如缓冲器、吸震器等.最常见的是多孔铝.比如汽车的冲击区安装上泡沫铝元件，可控制最大能耗的变形;还有将泡沫铝填充入中空钢材中，可以防止部件承受载荷时出现严重的变形.与此同时，多孔铝兼具了吸音、耐热、防火、防潮等优势.2.2功能材料2.2.1过滤与分离材料根据多孔金属的渗透性，由多孔金属材料制作的过滤器可用来进行气-固、液-固、气-液、气-总第209期李欣芳，等:多孔金属材料的制备方法及应用研究13气分离.多孔金属的渗透性主要取决于孔的性质和渗透流体的性质.过滤器的原理是利用多孔金属的孔道对流体介质中粒子的阻碍作用，使得要过滤的粒子在渗透过程中得到过滤，从而达到净化分离的目的.铜、不锈钢、钛等多孔金属常用来制作金属过滤器，多孔金属过滤器被广泛应用于冶金、化工、宇航工业、环保等领域.在冶金工业中，通常用多孔不锈钢对高炉煤气进行除尘;回收流化床尾气中的催化剂粉尘;在锌冶炼中用多孔钛过滤硫酸锌溶液;熔融的金属钠所采用的是镍过滤器，此过程用于湿法冶炼钽粉等.在化工行业中，多孔不锈钢、多孔钛具有耐腐蚀性，常用作过滤器来进行过滤.比如一些无机酸或有机酸，如硝酸、亚硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;碱、氢氧化钠;熔融盐;酸性气体，如硫化氢、气态氟化氢;一些有机物，如乙炔;此外，还有蒸汽、海水等.在宇航工业中，航空器的净化装置采用的是多孔不锈钢，制导舵螺中液压油和自动料管路中气体的净化也是采用这种材料，此外还可用于碳氢化合工艺中催化剂的回收.在环保领域里，主要是利用过滤器来净化烟气、废气及污水处理等方面.其中要实现气-气分离，需要对多孔材料的尺寸有更精准的要求，涉及到纳米多孔金属材料的制备工艺及其具有的性能等问题.奚正平等对洁净煤、高温气体净化、汽车尾气净化等技术作了具体的阐述，使用这些技术有利于缓解当前的环保问题.此外，医学上常用多孔钛可过滤氯霉素水解物，也可作为医疗器械中人工心肺机的发泡板等.2.2.2消音减震材料利用多孔金属材料的高孔隙率性能，可制作吸声材料.在吸声的作用上，通孔材料明显优于闭孔材料.通过改善声波的传播途径来达到消音的目的，这与多孔金属材料的材质和孔洞的结构密切相关.因为多孔钛还具有良好的耐高温、高速气流冲刷和抗腐蚀性能，所以被应用到燃气轮机排气系统等一些特殊的工作条件中，这种排气消声装置轻质、高效率、使用寿命长.段翠云等介绍了吸声材料的分类及应用，探讨了空气流阻和孔隙结构对吸声特性的影响. 王月等制备了孔径为2 ～ 7 mm，孔隙率为80!～90!，平均吸声系数为0. 4 ～ 0. 52 的泡沫铝，结果表明孔径越小，孔隙率、厚度越大，吸声性能越好. Ashby MF等在书中提到了利用泡沫金属的吸声性能可以生产消声器产品.利用多孔金属材料的抗冲击性，可用来制作减震材料.多孔金属的应力-应变(σ-ε)曲线可以分为三个阶段，即弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段，进而可以划分为三个区域.从曲线走势来分析，当多孔金属材料在受到冲击力时，应变滞后于应力，所以其在受到外界应力时首先变形的是它的骨架部分，随着外界应力的增大，骨架易发生破碎，当骨架受到挤压时，应变不再发生很大的变化.其中破碎阶段的起点为多孔材料的屈服强度.当受到外加载荷时，孔的变形和坍塌会消耗大量能量，从而使得在较低的应力水平上有效地吸收冲击能.中间部分区域表现出它的能量吸收能力，左边部分区域面积表现出它的抗冲击能力，面积越大，它所属的性能越好.2.2.3电极材料由于多孔金属材料具有高孔隙率、比表面积大等优点，因此常用来制作电极材料，常用的有多孔铅、镍等.刘培生等结合多孔金属电极的类型和特点，阐述了其制备工艺和性能强化的必要性，值得深思.多孔铅可用作铅酸电池中反应物的载体，可以填充更多的活性物质，减轻了电池重量，也可以用作良好的导电网络以降低电池内电阻.轻质高孔隙率的泡沫基板和纤维基板，与传统的烧结镍基板相比有明显的优势，前者有高能量密度、良好的耐过充放电能力、低成本，满足了氢镍、镉镍等二次碱性电池的技术要求.多孔镍在化学反应工程中用作流通性和流经型多孔电极，因为它除具有上述优点外，还可以促进电解质的扩散、迁移以及物质交换等.此外，它还可用作电化学反应器.袁安保等具体分析了镍电极活性物质的结构、性质以及热力学和动力学，而且研究了它的制备工艺及应用，对MH-Ni电池的开发具有重要意义.孔德帅等制备出了纳米多孔结构的镍基复合膜电极，结果表明，此复合膜在20A·g-1的冲放电流密度下，经过1000次充放电循环，电容保持率为94!.近年来，对锌镍电池的研究受到了国内外的热切关注，费锡明等针对锌镍电池制作技术的进展，阐述了当前面临的诸多问题并提出了相应的解决方案，为新型化学电池的进一步研究提供了重要线索.2.2.4催化载体材料泡沫金属韧性强、高传导、耐高温、耐腐蚀等性能，可制作催化载体材料.由于载体本身的比表面积较小，为增大金属载体与催化剂活性组分之间的结合力，需预先在载体上涂上一层氧化物.然后将催化剂浆料均匀涂抹在泡沫金属片的表面，经过压制成型，再将其置于高温环境中，可以使电厂废弃料得到有效妥善处理.2.2.5生物医学材料多孔钛及钛合金在医学上作为修复甚至替代骨组织的材料，需要具有较好的生物相容性，否则会使人体产生不良反应.而且要与需替代组织的力学性能相匹配.一般通过控制孔隙的结构和数量来调整多孔钛的强度和杨氏模量.多孔镁在生物降解和生物吸收上有很好的作用，也可作为植入骨的生物材料.此外，多孔金属材料具有良好的电磁波吸收性能，可以作电磁屏蔽材料;对流体流量控制有较高的精准度;具有独特的视觉效果，利润高，可以用作如珠宝、家具等装饰材料.3、多孔金属材料的研究现状及存在问题1)近些年来对多孔金属的研究多为低熔点、轻金属，其中研究最多的为泡沫铝.人们利用多孔金属的性能，将其运用到了实际生产和生活中，但对它的其他性能还有待研究和探索.多孔金属的研究范围、应用领域还需要进一步扩展，如多孔金属在催化领域、电化学领域或其他领域的应用等.2)在多孔金属材料的制备方法中，都存在孔隙在金属基体上的数量和分布等关键问题.孔径尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均匀性等性质，以及多孔金属的作用机制还需要进一步探究和完善.3)多孔金属材料作为冶金和材料科学的交叉领域，需要强化综合多方面的理论知识，而不是就单一方面进行研究.在多孔金属材料课题研究过程中，需要在理论分析的基础上，在实践过程中尽可能降低成本，避免材料的浪费，简化工艺，缩短工序.4)一些多孔金属材料的开发，还停留在实验室阶段，距工业中大规模生产和应用还存在着很大距离，需要研究者们共同努力，早日实现需求-设计-制备-性能-应用一体化.对金属多空材料的应用有着重要的作用，金属多孔材料是有着功能和结构双重属性的工程材料，尤其是在近些年的'发展过程中使其得到了较为广泛的应用。
泡沫金属力学性能的若干问题
最大作用力控制在引起损害的极限之下[58~60] 。多孔泡 沫材料可很好地适合于这种应用场合。通过控制其相 对密度，泡沫金属的强度可在很宽的范围内调节。此 外，该材料几乎可在恒定的应力作用下承受很大的压 缩应变，故大量的能量被吸收而不致产生高的应力。 在制备人工骨方面[61]， 根据孔径为 150 µm~250 µm 且孔率较大的要求，无机材料由于此时的强度不能满 足使用要求，于是逐渐发展成泡沫金属的人工骨。这 类泡沫金属都采用常规方法即主要为电镀法等生产， 它们在成型等加工过程中以及在人体内均会受到载荷 作用。在保持较高力学性能的同时实现人骨所需的较 大孔率，即在满足人骨所需较大孔率的同时保持较高 的力学性能，这对绝大多数不具备自恢复效应的人骨 材料来说是极为重要的[61]。 其它方面的结构应用还在不断发展。
因为泡沫金属具有一定的强度、延展性和可加工 性，可作轻质结构材料。这种材料很早就用于飞机夹 合件的芯材
[52]
６ 结 语
泡沫金属材料的使用市场在不断扩大，具有很好 的应用前景。 由于其轻质多孔和其它很多优秀的性能， 故结构用途也日益看好。所以，该材料的力学性能研 究非常重要。 特别是力学性能与孔率的关系十分密切， 致使这种关系的研究很有必要。因此，值得在该问题 上进行多方面的研究，以进一步促进泡沫金属材料的 研制、开发和应用，进而更好地推动国民经济的发展。 电沉积制备的泡沫金属产品在欧、美、日及国内 都有很高的产量，使用市场极大。其特点是产品孔率 高、孔隙连通且分布均匀，呈三维网状结构，具有优 良的使用性能。而普通的粉末冶金烧结法、金属熔体 发泡沫、颗粒铸造法、包铸法、颗粒渗流法、气泡法 等[2, 4, 5, 16]制备的多孔金属则一般来说孔率较低，结构 较不均匀，且多为闭孔。但在力学性能方面，闭孔的 高孔率多孔金属所表现出来的性能孔率关系，有类似 于三维网状体的一面，可由其修正而得。所以，往往 可以从三维网状结构入手，得出具有普适性的近似函 数关系。
电炉冶炼不锈钢的泡沫渣技术——理论与实践
粒占总渣液的体积比例 K r和 F ea 在实验室条件下得出了 uhn e r r 炉渣泡
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沫指数和(r 含量的关系, C2 岛) 如图 2所示.在 (r } C2 ) 0 含量低于 5 %时, 泡沫指数不受(r 3的 C2 ) O 影响, r 增加时第二相固 (2 C 氏) 体沉淀提高了 炉渣的 粘度, 此提高了 因 泡沫指数. 但进一步提高(r C2 马) 含量, 炉渣的 粘度过高, 通过炉渣的气体流量的分布 变得不均匀, 因此由关系式 6 所描述的泡沫渣" 理
关键 词 电炉 不锈 钢 浪沫渣 氧一 碳复合喷吹
1 前言
随着价格和利润率的逐渐降低, 钢铁工业内部 的 竞争也加剧了.有人认为, 低廉的价格造成了对 不锈钢的需求的增长, 从而逐渐地促进其产量的提 高.这种情况也促使不锈钢企业通过应用新技术和
添 一 加新 代的自 控制 施 动 和设 来提高 效率 生产 川.
表观速率. 这些研究所得出的结论可以 简单综合为
以下几点 : () 1 高的渣液粘度减慢气泡之间液膜中的液体
C2 3 rO 1 %
图2 泡 指 和 中 ( 2, 的 系6 沫 数 渣 含 C 01 关 1 r 量
沉降速度, 因此保持了 单个气泡的稳定性, 而提高泡
沫指数.
4 硅的作用
废钢中和炉料中加人的 硅铁合金中 含的 硅对电
(rs sCi "X 0 相 [r ( + []水 C 气 + 场水() C )液 o 清 , m C 2
此外, 渣液中(r ) C 的含量在正常操作时也不会超 O 过 19, 此在冶炼不锈钢时产生泡沫渣须要在钢 06因 渣界面的 下部用氧气燃烧外加的碳来产生足够的气
泡沫金属论文
1.1.5熔模铸造法
该方法原理为将流态耐火材料渗入泡沫海绵中,然后风干、硬化、焙烧使泡沫海绵分解,形成三维网状骨架的预制型,将液体金属浇入此预制型内,凝固后除去耐火材料,就可获得具有三维网状结构的泡沫金属。目前,日本和我院均用此法成功制备了泡沫铝试样。利用此方法制得的试样对母体材料具有继承性,孔隙三维贯通、结构均匀,并不受材质、形状和大小的限制,能够提供制造各种用途的通孔泡沫金属,其缺点是金属骨架强度低,工艺较复杂。除了上述制备工艺外,还有其它几种,例如:加中空球料法、松散粉末烧结法、纤维冶金法等等。随着对多孔金属材料的不断深入研究,许多国家又提出了各种不同的制备方法,美国专利中报道,美国ERG公司研究出一种名为“Duocel”的制备工艺,在高温、高压、高真空的环境下从过热的铝熔体直接制得泡沫铝的方法,这种方法制得的泡沫铝密度小,但强度较高。加拿大的铝业公司开发出一种独特的制备工艺: 将空气通入正在凝固着的金属液中,在气体排出后冷凝成泡沫材料。这种方法可生产大型泡沫金属材料,且所得材料的密度较小。小桑德斯设计出一种名为通轴喷嘴空心球形铝泡的泡沫铝生产工艺,此种方法特别适合于制备共晶Al- Si 合金泡沫材料[8 ] 。
与熔体发泡法相比，粉末冶金法更易于操作、控 制；通过合理选择发泡时间和发泡温度，可以得到不 同密度值的泡沫金属。但是，粉末冶金法的生产成本 比熔体发泡法要高，而且难以制备大体积的构件。
1.2.2气体注入发泡法
与熔体发泡剂发泡法相类似的气体注入发泡法是目前生产多孔泡沫金属最廉价的方法。该方法是向熔融的金属熔体内直接吹入气体而使金属熔体发泡，发泡用的气体可以是氧气、氩气、空气、水蒸气、二氧化碳等。和熔体发泡剂发泡法一样存在着孔洞的大小及其在金属基体中的分布难以控制等问题。其关键技术是使得熔体金属具有合适的粘度,一般采取添加钙和碳化硅粉增粘剂等措施来增加金属熔体的粘度，金属的成分应保证足够宽的发泡温度区间，使所形成的泡沫孔具有足够的均匀性和稳定性，以保证泡沫在随后的收集与成型的过程中不破碎。此法最大的优点是造价低且易于工业化大批量生产
多孔泡沫金属材料解析
（1）吸声吸振阻燃
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多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用 （2）抗冲击材料
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多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用 （3）生物医学植入体
利用 Ti 合金泡沫与人体的生物相容性, 可用于人体骨骼或牙齿的替代材料 ,M g 泡沫也有望作为人工骨头的材料
（2）渗流铸造法
渗流铸造法是将 Na Cl 堆积在铸模中压制成坯 ,经预 热后浇注金属, 然后将颗粒去除 , 制备出通孔的泡沫结构。 该工艺的关键是合理选择和搭配粒子的预热温度、铝液浇 注温度和冲型压力这 3 个工艺参数, 其中对粒子预热温度的 控制尤其重要。
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多孔泡沫铝的制备工艺
制备工艺介绍
（3）粉末冶金发泡法
（2） 孔隙率高。多孔泡沫金属材料的孔隙率随其种类 不同而不同 ,在 40 %～ 98 %的范围内变化。
（3） 密度低。随孔隙率的提高, 泡沫金属的密度降低, 一般为同体积金属的 3/5 ～ 1/50 不等 。例如孔隙率大 于63 %的泡沫铝合金 , 其密度可达 1 g/cm3以下, 能够 浮于水面上。
概念
泡沫金属是一种在金属基体中形 成无数三维空间网状结构的多孔金属 材料，又称多孔性泡沫金属，由于它 兼有金属特性和非金属的一些特殊物 理性能，因而得到国内外的普遍关注。
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多孔泡沫金属材料
分类方法介绍Leabharlann (1) 按孔径和孔隙 率的大小
孔 径 小 于0. 3mm，孔隙率在 45% ～ 90% 的，称 为多孔 金 属( porous metal)
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多孔泡沫金属材料的特性及应用
功能特性介绍 由于大量微小气孔的存在，多孔泡沫金属与实体结构材料相比
一种单宁泡沫负载纳米零价铁催化剂的制备方法及应用
一种单宁泡沫负载纳米零价铁催化剂的制备方法及应用嘿，朋友们！今天咱来聊聊一种单宁泡沫负载纳米零价铁催化剂的制备方法及应用。
这可不是什么遥不可及的高深玩意儿，听我慢慢给你道来。
想象一下，单宁就像是个神奇的小精灵，它有着独特的性质。
而纳米零价铁呢，就像是小精灵的得力伙伴。
把它们俩凑到一块儿，再经过一系列巧妙的操作，就能创造出这种厉害的催化剂啦！先来说说制备方法。
就好像做饭一样，得有合适的材料和步骤。
我们要先把单宁弄成泡沫的样子，这可不是随便吹个泡泡就行哦！然后呢，把纳米零价铁小心翼翼地加进去，让它们充分融合。
这过程可不简单，得掌握好火候和比例，就跟炒菜要掌握好盐放多少一样重要。
制备好了，那它有啥用呢？哎呀，用处可多啦！它可以在很多化学反应里大显身手呢！就好像一个超级英雄，哪里需要它，它就出现在哪里。
比如说在环境治理方面，它能帮忙去除那些讨厌的污染物，让我们的环境变得更干净、更美好。
这就好比是一个勤劳的清洁工，默默地把脏东西都清理掉。
在工业生产中，它也能发挥重要作用，提高生产效率，让一切都变得更顺畅。
这不就像是给机器加了一把劲，让它们跑得更快、更稳嘛！而且哦，这种催化剂还有个特别好的地方，就是它比较稳定。
不像有些东西，轻轻一碰就散架了。
它就像一个坚强的战士，不管遇到什么困难都能坚守岗位。
你说神奇不神奇？这就是科学的魅力呀！通过人们的智慧和努力，把这些看似普通的东西组合起来，就能创造出这么厉害的东西。
咱可别小看了这小小的催化剂，它背后蕴含的可是无数科研人员的心血和汗水呢！他们经过一次次的尝试和改进，才让它变得这么优秀。
所以说呀，科学真是无处不在，它能给我们的生活带来这么多的改变和惊喜。
我们是不是应该对科学家们竖起大拇指呢？是不是应该更加关注和支持科学研究呢？总之呢，这种单宁泡沫负载纳米零价铁催化剂真的是个很了不起的东西。
它的制备方法充满了智慧，它的应用前景也十分广阔。
让我们一起期待它在未来能发挥更大的作用，为我们的生活带来更多的美好吧！。
泡沫金属的制备_性能及其在催化反应中的应用
催化剂与载体制备收稿日期:2006203203;修回日期:2006207210 基金项目:上海市科委纳米技术专项基金(0452nm017)作者简介:胡 海(1976-),男,湖北省武汉市人,在读博士研究生,从事光触媒材料以及光催化降解污染物的研究。
通讯联系人:上官文峰,教授,博士生导师。
E 2mail :shangguan @泡沫金属的制备、性能及其在催化反应中的应用胡 海,肖文浚,上官文峰(上海交通大学燃烧与环境技术研究中心,上海200030)摘 要:泡沫金属是一种具有独特结构和性能的新型功能材料。
介绍了泡沫金属材料常见的制备工艺(发泡法,烧结法,铸造法,沉积法)、物理性能和在催化反应中的应用(载体和催化剂),并对泡沫金属材料在应用中存在的问题和前景作了评述。
关键词:泡沫金属;制备;催化剂中图分类号:T B303;T B34;TQ426.94 文献标识码:A 文章编号:100821143(2006)1020055204Preparation and properties of foam metal and its application in catalysisHU Hai ,X IA O Wen 2j un ,S HA N GGUA N Wen 2f eng(Research Center for Combustion and Environment Technology ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030,China )Abstract :Foam metal ,as a new 2type functional material ,has unique characteristics and structure.The preparation techniques ,properties of foam metal and its application in catalytic reaction were re 2viewed.Preparation techniques for foam metal include forming ,sintering ,casting and deposition.Foam metal can be used as both carrier and catalyst.K ey w ords :foam metal ;preparation ;catalystC LC numb er :T B303;T B34;TQ426.94 Docum ent cod e :A A rticle ID :100821143(2006)1020055204 泡沫金属是一种结构内部含有大量孔隙的、功能与结构一体化的新型功能材料,常见的有泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁以及泡沫合金等。
60tConsteel(康斯迪)电弧炉泡沫渣冶炼的工艺实践分析
一 其它
而泡沫渣中 ＣＯ和 Ｍｇ ａ ０是加入炉 中的主要造渣材
６ 烟气 的处理更为合 理、 ） 简单。因它有一段较长 的
Ｃ ｎｔ ｌ ｏｓ ｅ预热段 ， ｅ 废气在靠近 电炉 ２３长度 的预热段已基 ／ 本燃烧完毕 ， 基本实现对释放废气 Ｃ 、 Ｏ Ｏ Ｖ Ｃ和 Ｎ ｘ的严 Ｏ 格控制 。
・
６ ・ ３
６ｔｏ ｓ ｅ（ ０Ｃ ｎｔ ｌ康斯 迪 ） ｅ 电弧炉泡沫渣冶炼 的工艺实践分析
罗家顶。 何勇， 周英豪
（ 首钢贵阳特殊钢有限责任公司， 贵州 贵阳 ５ ０５ ５ ０） ０
１ 简介
首钢贵 阳特 钢 ６ｔｏｓ ｅ 电弧炉 是高 效率 的 电弧 ０Ｃｎｔ ｌ ｅ
２ ｏ ｅｌ Ｃ ｍｔ 电炉炼钢 的优越性 ｅ
２ 生产成本大幅度降低 。因使用连续预热废钢铁料 ） 进行熔炼工艺 ， 过程采用全程泡沫渣操作 ， 、 、 电极 电耗 耐 材消耗大大降低 ， 在有条件在上炉壳开孑兑人 ３％铁水 Ｌ Ｏ
的情况下 ， 电能消耗可降低 ４ ％以上； ０
与节能效果显著 ， 能耗指标跃居世界先进水平 。该项 目已
Ｃ ｎｔ ｌ ｏｓ ｅ 电炉炼钢是具有很多优越性的， ｅ 它与传统的
炉， 该项 目是与炉外钢水精炼真空处理设备一
Ⅱ’ Ｖ ＋Ｄ
普通电炉和直流电弧炉相比， 其设备状况和冶炼工艺具有
如下优越性 ： １ 厂房和设备 占地面积小 ， ） 能节 约投 资资金 。该 工
或 Ｖ Ｄ和瑞士康卡斯特三机三流连铸机定位为“ Ｏ 三位一 体” 的短流程生产工艺 ， 主体设备从意大利、 美国、 瑞士、 德 国等国引进。因它具有世界先进水平 的卧式在线带废钢
以确保钢渣之间处于一种恒温和强烈脱碳 的沸腾状态， 成
电化学沉积法制备泡沫铁及其性能研究
第38卷第5期2010年10月浙江工业大学学报JO U RN A L OF ZHEJIA N G U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GY V ol.38N o.5O ct.2010收稿日期:2009 03 03基金项目:浙江省 新苗人才计划 资助项目(2007R40G220022);浙江省科技计划面上科研项目(2009C31048)作者简介:孙路阳(1983-),男,山东淄博人,硕士研究生,研究方向为泡沫金属材料的制备,E m ail:Lou is.mercury@.电化学沉积法制备泡沫铁及其性能研究孙路阳,侯广亚,曹华珍,郑国渠(浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江杭州310032)摘要:以导电聚氨酯泡沫为基体,采用电沉积/还原处理方法制备了多孔泡沫铁.研究了工艺条件(电解液质量浓度、pH 值、抗氧化剂、起始表观电流密度)对电沉积泡沫铁的电流效率和质量的影响,优化了工艺参数,用热重与差热分析仪测量了聚氨酯泡沫基体的热分解温度,采用显微硬度计和微机控制电子万能试验机测定了泡沫铁的显微硬度和抗压强度.结果表明,起始表观电流密度为4~6A/dm 2,pH =2~3时,电沉积效率较高,可得到质量分布均匀、显微硬度高的泡沫铁;800 下通H 2还原和热处理1h 所获得产品的抗压强度和显微硬度较为理想.关键词:泡沫铁;电沉积法;氢还原;热处理中图分类号:T Q153!!!!!文献标识码:A 文章编号:1006 4303(2010)05 0508 06Preparation and properties of iron foams by electrochemical depositionSU N Lu y ang ,H OU Guang ya,CAO H ua zhen,ZH EN G Guo qu(C ollege of C hem ical En gineering and M aterial Science,Zhejian g U nivers ity of T echnology,Hangzh ou 310032,China)Abstract:Iron foam s w ere prepar ed on the template of conductive PU fo am via electrodeposition/hy dro gen reduction method.T he effects of process co nditions (co ncentratio n of electroly te,pH value,antiox idants,initial apparent cur rent density)on the current efficiency of electrodepositon and mass distribution of the products w ere studied,and then optimized parameter w as obtained.Decom positio n tem perature of PU foam w as character ized by therm ogr av im etric/differential thermal analysis (TG/DT A ).M icro hardness and compressiv e strength o f the pr oducts w ere measur ed.T he results show that ir on fo am s w ith evenly m ass distr ibutio n and high micro hardness as w ell as hig h curr ent efficiency can be obtained under co nditions of initial apparent curr ent density o f 4~6A/dm 2and pH =2~ 3.Products w ith relativ ely desir able micro hardness and com pr essive strength could be made through hydr ogen reduction w ith a heat tr eatment up to 800 for 1hour.Key words:iron foam;electrodeposition;hy drog en reduction;heat tr eatment !!作为尾气转化器的主要组成部分∀∀∀载体材料[1],其主要作用是提供有效比表面积及适宜的孔结构,并使催化剂获得好的机械强度及热稳定性,起到活性中心和节省活性组分用量的作用.泡沫铁基合金具有价格便宜、比表面积大、抗压强度高、热膨胀系数低及热稳定性好等特点,更适合用于汽车尾气转化器的载体材料.泡沫铁及铁基合金的制备主要有粉末烧结法[2 3]和电沉积法[4].由于铁的熔点高、粘度低,其混合粉末的相对压实密度低以及烧结过程的不可见性等因素,致使粉末烧结法制备泡沫铁存在一系列的工艺难题.用电沉积法制备泡沫铁可以有效地确保产品的孔隙率和通孔率,但国内外有关这方面的研究报道很少.陈红辉等[4]电沉积法制备泡沫铁的工艺进行了初步的研究,但对电沉积方式及烧结工艺等没有做详细的讨论.笔者在获得稳定的氯化亚铁镀液体系基础上研究了常温下泡沫铁的电沉积制备工艺、确定了泡沫基体的分解温度,同时还研究了H2还原和热处理过程对产品的显微硬度和抗压强度的影响,为后期开发更为丰富的泡沫铁基合金产品提供了技术依据.1!实验方法1.1!工艺流程图1为电化学沉积法制备泡沫铁的工艺流程.图1!电化学沉积法制备泡沫铁的工艺流程F ig.1!Flow chart for preparing iro n foams by electr ochem ical deposition聚氨酯泡沫经碱性除油液除油清洗后,采用石墨/丙烯酸树脂体系导电胶[5]对泡沫进行导电化处理,并在80恒温干燥箱中固化30min,即可获得导电性能优越的聚氨酯泡沫.电沉积铁采用氯化亚铁体系,并在镀液中加入合适的添加剂.用JWY 3010DC 型直流稳压电源,将已导电化处理的泡沫基体用铜片夹持固定后做阴极进行电沉积.基体热分解采用马弗炉高温煅烧处理.经煅烧处理后的泡沫铁在1#1丙酮和无水乙醇混合溶液中超声波震荡除去脉络中的残余石墨,再置于管式电阻炉内于600~900下通H2还原和热处理,即得泡沫铁产品.1.2!实验材料与镀液组成采用尺寸为50mm∃40mm∃7mm的规则开孔聚氨酯泡沫塑料为基体,孔密度25PPI,开孔率>95%,孔隙率>97%.所用硼酸、氯化钠、氯化锰、氢氧化钠、氨磺酸、抗坏血酸、葡萄糖酸钠、碘化钾和十二烷基苯磺酸钠为分析纯试剂;氯化亚铁、盐酸为化学纯试剂.阳极为工业纯铁,外套阳极袋防止杂质颗粒对镀液造成污染.表1为铁镀液基本组成,温度30,镀液pH 值范围1.0~4.0,采用10%NaOH溶液和1#1盐酸调节.表1!电沉积铁镀液基本组成Table1!Fundamental components of iron plating solution组分质量浓度/(g%L-1) FeCl2%4H2O100~450硼酸30N aCl30M nCl25抗氧化剂2十二烷基苯磺酸钠2∃10-31.3!实验分析方法与产品检测室温下,用霍尔槽试验和测量电导率的方法确定镀液主盐质量浓度.抗氧化剂的选择采用在所确定主盐质量浓度的镀液中分别加入2g/L不同抗氧化剂(氨磺酸、抗坏血酸、葡萄糖酸钠和碘化钾等), 25恒温水浴搅拌条件下测量镀液中Fe3+质量浓度随时间的变化,在一定时间内镀液中Fe3+质量浓度变化最小的抗氧化剂为优.表观电流密度系将泡沫电极看做整体计算单位表面积上通过的电流;电流效率系电极上通过单位电量时产物的实际质量与其电化当量之比,以百分数表示;Fe3+质量浓度采用EDTA滴定法[6]测定.与一般以实心良导体材质作阴极的电沉积过程中不同,经导电化处理后的泡沫基体一方面电阻率仍然较大,在电沉积的初始阶段存在一个石墨层被铁镀层逐渐覆盖的过程;另一方面,泡沫基体的多孔网状结构也使电沉积方式区别于常见的恒电流法,所以在电沉积初期表观电流密度随时间变化会发生变化.将泡沫基体表面上金属的覆盖率达到90%设为初始阶段,以考察不同起始表观电流密度下,电沉积初期表观电流密度随时间的变化情况.将所制备的泡沫铁等体积裁剪成6份,测量每一份质量与其平均质量的差值,即为产品的质量偏差.聚氨酯泡沫基体的热分解温度根据其T G/DT A曲线确定,即用Diamond T G/DTA型热重与差热分析仪,在空气氛围下,以20/min的速度升温至1000,对聚氨酯泡沫基体的热分解情况进行分析测定.在热分解温度下,通过测量煅烧过程中泡沫铁试样的质量变化确定聚氨酯泡沫完全分解所需要的时间.试样用环氧树脂镶嵌,经600目水磨砂纸打磨后,用H DX 1000数字式显微硬度计测定产品的显微硬度,加载质量200g,持续时间15s.将试样剪%509%第5期孙路阳,等:电化学沉积法制备泡沫铁及其性能研究裁、打磨成约30mm ∃30m m ∃8m m 规格,用RG4100微机控制电子万能试验机测量泡沫铁的抗压强度,加载速度0.5mm /min.2!结果与讨论2.1!镀液中主盐质量浓度的选择镀液中FeCl 2质量浓度与霍尔槽试验光亮区的关系如图2所示.可看出,在开始阶段,随着FeCl 2质量浓度的增加,霍尔槽试验光亮区域宽度逐渐增大,在FeCl 2质量浓度达到350g/L 时,霍尔槽试验光亮区域宽度出现峰值,随后开始逐渐减小.这是因为随着主盐质量浓度增加,Fe 2+的阴极极化减小,铁的析出电位向正方向移动,所以更容易析出.但在没有添加抗氧化剂和络合剂的条件下,高质量浓度FeCl 2溶液中的Fe 2+离子在电沉积过程中很容易在阳极被氧化成Fe 3+离子,Fe 3+离子水解形成Fe(OH )3胶体影响铁的稳定沉积.霍尔槽试验实验过程中,高质量浓度FeCl 2镀液阳极区周围出现Fe(OH )3的褐色沉淀这一现象也证明了水解反应的发生.图2!FeCl 2质量浓度与霍尔槽试验光亮区宽度的关系图F ig.2!Relationship betw een the mass concentration of FeCl 2and the brightness ar ea width in Hull Cell testFeCl 2质量浓度与溶液电导率比(设该值为溶液的电导浓度比)及溶液电导率的关系如图3所示.可看出,随主盐质量浓度的增加,溶液电导率也逐渐增加,但是溶液电导浓度比则显著下降.这是因为溶液中有氯化钠作为导电盐存在,导致增加FeCl 2质量浓度对溶液电导率的提升有限.根据Enriquez Granados 和M.Roger 经验方程[7],孔隙率和比表面积一定的多孔电极,溶液电导率与金属离子质量浓度的比值对其受镀深度的影响较大.因此,溶液中FeCl 2质量浓度不宜过高.此外,镀液中Fe 2+质量浓度较低时,阳极溶解速度将大大高于铁在阴极的沉积速度[8],使Fe 2+在电解液中的质量浓度变得不稳定.综合考虑,FeCl 2质量浓度在300g/L 左右较为合适.图3!FeCl 2质量浓度与溶液电导浓度比及溶液电导率的关系图Fig.3!Relatio nship betw een the mass co ncentrat ion ofF eCl 2and so lutio n conductiv ity as well as ratio of mass concentr ation and solution conductiv ity2.2!抗氧化剂的选择含2g/L 不同抗氧化剂的镀液中Fe 3+质量浓度与时间关系如图4所示.从图4可以看出,新配置的FeCl 2镀液仍含有少量的Fe 3+,随着搅拌时间的增加,Fe 3+质量浓度逐渐增加.在该实验条件下,加入抗坏血酸的镀液中Fe 3+质量浓度增加比加入其他3种抗氧化剂的镀液中Fe 3+质量浓度增加要小得多.故选择2g/L 的抗坏血酸作为铁镀液的抗氧化剂.图4!加入同质量浓度不同抗氧化剂的镀液中Fe3+质量浓度与时间关系图F ig.4!Relatio nship between t ime and the mass concentr atio no f F e 3+in plating solutions w ith v aried antio xidants of equal mass concentr atio n%510%浙江工业大学学报第38卷2.3!电沉积方法对泡沫铁质量分布和电流效率影响表2为恒电流电沉积和先恒压再恒流电沉积试验结果.随着电流密度的增大,电沉积速度会逐渐增加.但泡沫基体的网状结构对电力线的分布有很大影响,随着电流密度的增加,泡沫基体外部会对内部产生一个明显的屏蔽作用,使基体内部沉积铁困难;同时,泡沫基体边缘的枝节末端也将产生较强的边缘效应,使电沉积铁的质量分布均匀性大大降低.在电沉积的初始阶段设定一个恒定的电压,待泡沫基体表面基本被金属覆盖后再转为恒电流沉积,即可保证产品均匀性,同时还可缩短电沉积的时间.表2!不同沉积方式的电流效率、沉积速度和泡沫铁质量偏差数据Table 2!Current ef ficiency,deposition velocity and mass deviation of different deposition methods 电沉积方式电流效率/%沉积速度质量偏差/%恒流1A/dm 294.6很慢&0.42恒流2A/dm 293.8很慢&0.71恒流3A/dm 291.9慢&1.18恒流4A/dm 288.7较快&1.64恒流5A/dm 283.6较快&2.77恒流6A/dm 278.2很快&3.95先2.5V 恒压30min,再恒流3A /dm 283.5很快&0.66!!不同起始表观电流密度D k 0下,表观电流密度随电沉积时间变化曲线如图5所示.从中可以看出,D k 0为1.0A/dm 2时,表观电流密度随电沉积时间变化几乎成线性增加,曲线较为平坦.从试验现象看,金属铁在泡沫基体上的沉积速度比较缓慢,要达到表面90%的金属覆盖率,即初始阶段所需时间超过1800s.当D k 0达到6.0A/dm 2时,泡沫基体表观电流密度快速增加,完成初始阶段所需时间大约只需要900s,之后,随着电沉积时间增加,表观电流密度恒定不变.而当D k 0为8.0A/dm 2时,表观电流密度随电沉积时间变化几乎成线性增加,曲线较为陡峭,初始阶段持续时间较短.从试验现象看,泡沫电极表面将产生大量的毛刺和粉末状沉积物.根据电沉积理论可知,如果在总电流密度等于或大于析出金属的极限电流密度下进行电解,会使成长晶体表面附近被沉积金属离子的浓度变得很小,以致极化陡增,从而使生成新的结晶中心的几率大为增加,沉积金属的表面积大为扩展,每单位实际阴极表面上的电流密度变得很小,使生长中的表面易于钝化,生长的晶体变细,各晶枝之间的结合处越来越小,不大的应力(如析氢和机械搅拌)就可使这些线状晶枝碎断,产生粉末[8].因此起始表观电流密度D k 0应控制在4.0~ 6.0A/dm 2之间.图5!表观电流密度随电沉积时间变化曲线Fig.5!T ime curv e of appar ent curr ent density2.4!pH 值对电流效率和显微硬度的影响表3是不同pH 值电沉积的电流效率和经600 通氢还原后产品显微硬度数据.从表3可以看出,随着pH 值增加,电流效率逐渐增大.当pH =3.5时,电流效率最高,当pH 值>3.5时,电流效率下降.同时,泡沫铁的显微硬度也是先增大后减小,在pH =3时达到最大值.这可能是因为当pH 值<3.5时,随着pH 值增加,使得泡沫铁表面的析氢逐渐减弱,电流效率逐渐增加,同时pH 值的升高也会使晶粒尺寸逐渐减小,进而使显微硬度增加;当pH >3 5时,阴极区开始出现氢氧化物沉淀并附着在电极上,阻碍了反应的正常进行,也将造成镀层质量的下降,显微硬度降低[9].因此,本实验控制pH 值在2.5~3.0之间.表3!不同pH 值电沉积的电流效率和产品显微硬度Table 3!Current efficiency and microhardness of productswith diff erent pH value of solutionpH 值电流效率/%显微硬度/M P a1.573.21802.078.12102.582.72303.084.32503.585.11604.083.71102.5!泡沫基体热分解温度的确定图6是导电胶固化后泡沫基体的T G ∀DT A 曲线.从图6可以看出,泡沫基体在280 前基本上没有质量损失,缓慢的放热应该来自有机物的内部分解.280~380 出现第一个放热峰,这应该是分解温度较低、燃烧值较小的聚氨酯泡沫和丙烯酸树脂的集中燃烧区,在这一阶段,基体有明显的质量损%511%第5期孙路阳,等:电化学沉积法制备泡沫铁及其性能研究失.当升温到640 时,放热反应和质量损失均趋于平缓,这可能是有机物分解以后残余的微量含碳物质在反应.当升温到700 时,DT A 曲线出现更强烈的放热峰,这可能是剩余的石墨集中参与燃烧.当升温至850 时,所有导电泡沫基本燃烧完全.图6!浸涂导电胶后泡沫基体的TG ∀DT A 曲线Fig.6!T G ∀DT A Cur ve of conductiv e PU fo ams在实际操作中,可以尽量选择较低的热分解温度.一方面,残余的石墨可以直接通过超声波震荡除去;另一方面,通过电沉积法制得的泡沫铁脆性较大,热分解温度过高常常导致泡沫结构在温度的急剧变化中产生断裂甚至破碎,影响了产品的质量.通常情况下,选择500 进行煅烧.500 下,15.98g 泡沫铁的质量损失与煅烧时间关系如图7所示.从图7可以看出,在煅烧过程中,泡沫铁质量损失主要集中在2~6m in 这段时间,通过实验现象观察,这是聚氨酯泡沫燃烧的过程.8min 以后,泡沫铁质量几乎不再变化.经计算,其质量损失与原聚氨酯泡沫的质量相差不大,故可认为聚氨酯泡沫基体基本分解完全.图7!500 时,泡沫铁质量损失与煅烧时间关系图Fig.7!Relat ionship bet ween time and the mass var iatio nsof specific ir on foam2.6!通氢还原和热处理工艺条件对泡沫铁抗压强度和显微硬度的影响!!图8是泡沫铁经不同温度通H 2还原1h 后的压应力∀应变曲线.从图8中可以看出,未经烧结还原的泡沫铁抗压性能很差,这是因为铁镀层的为粉末堆积方式,颗粒之间的结合较差.图8!泡沫铁经不同温度通H 2还原1h 后的压应力∀应变曲线F ig.8!Co mpr essive stress strain diag ram of ir on foams reduced by H 2in differ ent temper at ur es当还原温度从600 升至800 时,泡沫铁的抗压强度逐渐增大,弹性形变区间较小,均在0.1%以下;当温度达到900 时,抗压强度出现明显下降,同时,弹性形变区间扩大,泡沫铁的塑性增加.对样品进行显微硬度测试的结果也显示,经900 还原的泡沫铁显微硬度(约为150MPa 左右)较其他温度还原后的产品显微硬度低(均大于220M Pa).产生此结果的原因可能是随着烧结温度的提高,材料的晶粒尺寸变大,导致性能下降.3!结!论(1)以导电聚氨酯泡沫为基体,采用电沉积/还原处理方法制备了多孔泡沫铁.电沉积的工艺参数为,FeCl 2%4H 2O 300g /L,硼酸30g/L,NaCl 30g /L,MnCl 25g /L,抗坏血酸2.0g/L,十二烷基苯磺酸钠2∃10-3g /L,pH =2.5~3,温度30 .(2)先恒压再恒流的电沉积方式容易实现泡沫铁的快速电沉积,并且电流效率高、质量分布均匀.对于恒压电沉积阶段,起始表观电流密度控制在4~6A/dm 2较好.在pH =2~3之间时,泡沫铁的电流效率较高,同时具有较高的显微硬度.%512%浙江工业大学学报第38卷(3)通H2还原温度为600~800时,泡沫铁的抗压强度和显微硬度随温度升高逐渐增大.当温度达到900时,产品的抗压强度和显微硬度明显下降.参考文献:[1]!张健,李程,吴贤,等.金属纤维多孔材料在机动车尾气净化器中的应用[J].稀有金属材料与工程,2007,36(S3):378 381. [2]!RABIEI A,VENDRA L J.A comparison of composite metalfoam s properties and other comparable metal foams[J].M ate rials Letters,2009,63:533 536.[3]!高芝,周芸,左孝青,等.粉体致密化法(PCF)制备泡沫铁的研究[J].昆明理工大学学报:理工版,2006,31(6):32 35.[4]!陈红辉,朱爱平,夏健康,等.泡沫铁制备工艺的研究[J].电镀与环保,2007,27(5):11 12.[5]!巩宝珍,张会堂,刘晶,等.导电胶(涂料)的研制[J].山东化工,2003,32:6 9.[6]!刘彦明,刘斌,杨宇.Fe3+、Fe2+的连续测定[J].信阳师范学院学报:自然科学版,1999,12(3):290 292[7]!ST ORCK A,E NRIQUEZ GRANADOS M A,ROGER M A.T he beh avior of porous electrodes in a flow by regime ∋:theo retical study[J].Electroch imica Acta,1982,27(2):303 311. [8]!赵秦生,张凯.铁的电解和电镀[M].北京:人民交通出版社,1986.[9]!扈心担.pH值对镀铁层性能及结构的影响[J].材料保护,1997,30(3):10 12.(责任编辑:陈石平)(上接第485页)参考文献:[1]!顾文华,陈义芳.软质PVC/PU塑料合金的研制[J].聚氨酯工业,1997,12(1):11 15.[2]!赵永仙,潘炯玺,潘东升,等.TPU/PVC弹性材料性能的研究[J].塑料科技,1999,129(1):7 10.[3]!徐进礼,董理,刘波,等.PVC/T PU合金制备及性能研究[J].现代塑料加工应用,1998,10(6):10 14.[4]!王胜杰,罗筱烈,马德柱,等.用DSC研究线形多嵌段聚氨酯与聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯共混相容性[J].广州化学,1995,4(3):15 20.[5]!王胜杰,罗筱烈,马德柱,等.用FTIR研究线形多嵌段聚氨酯与聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯共混相容性[J].广州化学,1996,1(3):23 28.[6]!KIM S J,KIM B K,JEONG H M.Dynamic mechani cal propertiesof poly(vinyl chloride)and polyurethane carboxylate blends[J].Journal of Applied Polymer Science,1994,51(13):2187 2190.[7]!XIAO Fen g fei,SH EN De yan,ZH ANG Xiao,et al.Studies !!on th e morphology of blends of poly(vin yl chlorid e)and seg men ted polyureth ane[J].Polym er,1987,28(13):2335 2345.[8]!ANN T O,H AN K T,JEONG H M,et al.M is cibility ofthermoplastic polyu rethane elastomers w ith chlorine containin g polymers[J].Polymer International.,1992,29(2):115 120. 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挤压渗流泡沫黑金属的制备工艺研究
挤 压 渗 流 泡 沫黑金 属 的制备 工 艺研 究
任 建 富 ，王 芳 ，任 丽芳。
（． 太 原科 技 大 学 材 料 科 学 与工 程 学 院 ， 山西 太 原 １
原 ００ ０ ３ ０ ２）
０ ０ ２ ；２ 太 原 市科 委 人 力 资 源 开 发 部 ， 山 西 太 ３ ０４ ．
３ ０
６ ０ ９ Ｏ
无 变 化
无变 化 变 化不 明显
无 变 化
无 变 化 变 化 不 明显
无 变化
变 化 不 大 开 始溶 解
无 变 化
无 变 化 变 化 不 明 显
无 变 化
无 变 化 无 变 化
无 变 化
无 变 化 无 变 化
１０ ２ １Ｏ ８ ２０ ４
制备 工 艺 中对 专 用 填 料 粒 子 溶 解 的基 本 原 理 。
关 键 词 ：挤 压 渗 流 ； 泡 沫 黑色 金 属 ；溶 剂 ；制 备 工 艺
中 图分 类 号 ：ＴＯ１ ４１ 文 献标 识 码 ：Ａ
０ 引言
浇 注 的金 属 液 在 挤 压 、 空 （ 图 １ 或 离 心 （ 图 ２ 的 真 见 ） 见 ）
摘 要 ： 过 大 量 实 验 对 渗 流 工 艺 制 作 泡沫 黑 色 金 属 的 制备 工 艺进 行 了研 究 。它 的工 艺过 程 为 填 料 粒 子 的制 作 、 经 金 属渗 流过 程 和 溶 解 填 料 粒 子 ， 关 键 在 于 填 料 粒 子 的制 作 和 粒 子 的 溶 解 。 从 热 力 学和 动力 学角 度 阐 述 了在 其 并
的复合体 就基 本成 型 了。
泡沫不锈钢 的报道 ， 制作方法 多采用粉体发 泡或发 泡 其 剂等工艺 ， 用渗 流工艺来制作泡沫黑色金属 的报道还 不 多见 。 采用渗流工艺制作 泡沫黑色金属 ， 有两个关键 的 问题必须解决 ： 其一 ， 要有一种耐高温 的填料粒子 ， 它 应在 接触到铁水或钢水 的高 温时仍 具有一定 的强度 ， 保 持不 变形 ， 可溶性盐粒 子因其熔点低而不能胜任 ； 其二 ， 高温金 属渗入 由填料粒子制作 的多 孔体 后 ， 采用某种 溶剂能 够将填料粒子 从金属体 中溶解排 出， 这样铸件才 能形成具有三维 网状 联通的通孔 。
电化学沉积法制备泡沫铁及其性能研究
电化学沉积法制备泡沫铁及其性能研究孙路阳;侯广亚;曹华珍;郑国渠【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2010(038)005【摘要】以导电聚氨酯泡沫为基体,采用电沉积/还原处理方法制备了多孔泡沫铁.研究了工艺条件(电解液质量浓度、pH值、抗氧化剂、起始表观电流密度)对电沉积泡沫铁的电流效率和质量的影响,优化了工艺参数,用热重与差热分析仪测量了聚氨酯泡沫基体的热分解温度,采用显微硬度计和微机控制电子万能试验机测定了泡沫铁的显微硬度和抗压强度.结果表明,起始表现电流密度为4～6 A/dm2,pH=2～3时,电沉积效率较高,可得到质量分布均匀、显微硬度高的泡沫铁;800℃下通H2还原和热处理1 h所获得产品的抗压强度和显微硬度较为理想.【总页数】6页(P508-513)【作者】孙路阳;侯广亚;曹华珍;郑国渠【作者单位】浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江,杭州310032;浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江,杭州310032;浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江,杭州310032;浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江,杭州310032【正文语种】中文【中图分类】TQ153【相关文献】1.电化学沉积制备多孔羟基磷灰石泡沫复合材料 [J], 计陈红;郭亚军;褚联峰2.电化学沉积法制备纳米铁微粒及其性能的研究 [J], 张智敏;王自为;张晔;张宝山3.电化学沉积制备高比电容铁钴复合硫化物超级电容材料 [J], 吴路晶;刘晓彤;孙怡;秦占斌;高杰;高筠4.模板法电化学沉积超长铜纳米线制备及其性能 [J], 刘晓磊;何建平;周建华;党王娟5.粉体致密化法(PCF)制备泡沫铁的研究 [J], 高芝;周芸;左孝青;潘晓亮;杨林海因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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流效率下降, 并且沉积海绵状的疏松镀层, 致使材料
硬度较低。综合考虑, 电流密度一般在 5~ 8 A dm2
较为合适。
2. 3 产品性能测
电镀泡沫铁的配方及工艺参数:
FeSO4
250~ 300 g L- 1
H3 BO3
35~ 40 g L- 1
MnCl2 4H2 O
25~ 30 g L- 1
pH 值
2007 年 9 月
电镀与环保
第 27 卷第 5 期( 总第 157 期)
11
泡沫铁制备工艺的研究
Study of the Process for Preparing Foam Iron
陈红辉1 , 朱爱平1 , 夏健康2 , 刘纯辉2 , 高 原1 ( 1. 常德力元新材料有限责任公司, 湖南 常德 415001; 2. 怀化学院 生物系, 湖南 怀化 418008)
参考文献:
[ 1] 左正忠, 梁国柱, 李卫东, 等. 全 光亮镀 铁工艺 的研究 [ J] . 武 汉 大学学报: 理学版, 2001, 47( 6) : 679- 702.
[ 2] 徐善鹏, 曹贵允, 姜永顺. 低温镀铁电解液氧化和水解[ J] . 化 学 工程师, 1995( 2) : 53- 54. 收稿日期: 2007- 03- 26
1 实验
1. 1 实验材料 国产 10 mm 聚氨酯海绵体, 裁成面积 50 mm
50 mm, 并通过化学镀镍或物理气相沉积使其表面 覆盖一层金属镍; 阳极用低碳钢板, 并套以阳极袋, 与海绵体相等大小; 相关试剂均为化学纯。
1. 2 镀液配方及工艺条件 常规硫酸 亚铁 镀液组 成及 工艺 条件[ 2] : FeSO4
图 1 抗氧化剂对镀液中 Fe2+ 氧化图
2. 2 电流密度与电流效率、材料硬度的关系 在上面的论述中, 镀铁液的基本成分已经确定,
但由于泡沫铁主要用于汽车尾气净化, 对其硬度和 强度有较高的要求。此外, 连续化生产对电流效率 也有较高的要求。不同电流密度下泡沫铁的阴极电 流效率和材料硬度的比较, 如图 2、图 3 所示。
0 前言
当今汽车尾气污染对环境造成的危害已越来越 被人们所重视。早期所研究的汽车尾气净化一般均 采用泡沫陶瓷芯体作为催化载体, 利用活性物质对 汽车尾气进行催化转化后排放。但陶瓷芯体存在着 机械强度低、脆性大、导热性能较差等缺点。而性能 优良的金属蜂窝状载体具有良好的导热性能和低的 热容量, 有利于催化剂的快速起燃, 并能及时将催化 剂燃烧所产生的热量散发, 从而避免局部过热; 金属 载体壁厚的可减薄性有助于减少发动机功率消耗; 金属载体的高机械强度不易发生脆裂。泡沫铁具有 价格便宜、比表面积大、抗压强度高、热膨胀系数低、 热稳定性好等特点, 更适合用于汽车尾气净化领域。 但由于铁镀层有较大的应力和脆性, 镀铁液中的主 盐通常是二价铁盐, 不可避免地产生大量的三价铁, 致使镀层有毛刺, 脆性进一步增大[ 1] 。本研究结合 泡沫基体的特性和其他方面的影响, 着重对硫酸亚 铁盐体系、Fe2+ 的稳定性研究。
随着时间的推移, 镀件电阻愈来愈小, 因此, 槽 电压降低, 使镀液中的 Fe2+ 氧化速率减缓。从图 1 可看出, 原始镀液中 Fe3+ 的质量浓度基本相同, 在 相同电流和时间的条件下, 不同抗氧化剂和未添加
12
Sep. 2007
Electroplating & Pollution Control
3. 5~ 4. 0
70~ 80
Jk
5~ 8 A dm2
按照上述工艺, 我们试生产了 200 m2。经检测
各项性能指标均非常理想, 见表 1。微观状态下较
为均一, 如图 4 所示。并经某厂家试用, 完全能满足
使用要求。
表 1 泡沫铁性能检测
检测项目
抗压强度 卷绕性能 样片尺寸 mm 维氏硬度
泡沫铁( 11 mm) 400 MPa
摘要: 在聚氨酯海绵基体上镀覆一层金属薄膜, 然后镀铁, 高温 烧结。探 讨了克服 铁沉积层严 重的氢脆 和应力因素, 制备 高 结合力、高熔点、高抗压强度的泡沫铁, 并提出一套完善 的制备工艺。 关键词: 泡沫铁; 电沉积
Abstract: A thin layer of metal is coated on polyurethane sponge substrate first, and iron electroplating and surface protective coating are
compressive strength. A whole set of perfect preparation process is put forward.
Key words: foam iron; electrodeposition
中图分类号:TQ 153
文献标识码: A
文章编号: 1000 4742( 2007) 05 0011 02
followed. Finally, high temperature sintering is conducted. The ways for overcoming serious hydrogen embrittlement and the stress factor of iron
deposit are discussed. By using this process, a foam iron is produced, which has high binding strength, high melting point and high
3 结论
( 1) 二氯化锰与氨磺酸配合使用作为镀铁液中 的抗氧化剂, 有效地抑制了 Fe2+ 的氧化。
( 2) 在确保 泡沫铁 性能满 足使用 要求的 情况 下, 选择合适的电流密度, 使电流效率达到 85% 以 上。
( 3) 选择合适的电镀工艺生产的泡沫铁产品, 能替代蜂窝陶瓷载体, 满足汽车尾气净化的需要。
Vol. 27 No. 5
抗氧 化剂对镀 液中 Fe2+ 氧化速 率有很大 的差别。 添加抗氧化剂后, 因为镀件入槽电阻大, 所以在强电 流作用下, 加速镀液中的 Fe2+ 氧化; 但 3 h 后, 氧化 速率趋于平缓; 而相同条件下未加抗氧化剂的镀液 却仍在不断氧化, 一直到最终达到饱和状态。通过 上述实验比较, 选用二氯化锰为抗氧化剂效果最好。
12
150 20 10 760
常规铁板( 10 mm) 460 MPa
无
150 20 10 800
图 4 高强度泡沫 铁表面形貌
图 2 电流密度与阴极电流效率的关系
图 3 电流密度与材料硬度的关系
从图 2、3 可看出, 低电流密度下有较高的电流 效率, 但所得材料硬度较低, 并且沉积速率较低, 无 法满足实际生产要求; 而电流密度过高导致阴极电
CHEN Hong hui1 , ZHU Ai ping1 , XIA Jian kang2 , LIU Chun hui2 , GAO Yuan1
( 1. Changde Lyrun New Material Co. , Ltd. , Changde 415001, China; 2. Huaihua University, Huaihua 418008, China)
镀液中 Fe2+ 通常很容易氧化成 Fe3+ , 并且镀铁 时阳极析氧也会在阴极区附近高 pH 值区域, 加速 Fe2+ 的氧化而形成氢氧化铁胶状沉淀, 严重影响镀 层质量[ 2] 。本实验结合有关文献及电镀中常用的抗 氧化剂进行对比实验。对于镀铁而言, 选择二氯化 锰与氨磺酸的组 合作为抗氧化 剂, 效果十 分明显。 图 1 是不同抗氧化剂对镀液中 Fe2+ 的氧化关系。
250~ 300 g L, H3BO3 35~ 40 g L, pH 值 3. 5~ 4. 0, 70~ 80 , 2~ 5 A dm2。
2 结果与讨论
由于镀液的成分较简单, 没有有效地缓解镀液 中二价铁离子氧化速率和降低镀层应力的成分, 对 于简单零件修复性电镀基本适用, 但对于泡沫铁材 料连续电沉积, 无法满足其性能稳定性的要求。由 于 Fe2+ 易在空气中氧化成 Fe3+ , 并且随着温度和 pH 值升高, 氧化速率加剧。因此, 镀液 pH 值的稳定以 及镀液中添加适当的抗氧化剂非常重要。 2. 1 抗氧化剂的确定