[发明专利]一种电沉积厚尺度泡沫镍及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及电沉积泡沫金属制备，特别提供了一种厚尺度高孔率泡沫镍及其制备方法。

背景技术

高孔率泡沫金属镍是九十年代初由美国ELTECH SYSTEM公司率先开发出来的高科技产品。用具有三维网状结构的聚氨酯海绵作基体，经导电化处理后进行金属电沉积，镀后进行冶金还原处理而获得。由于具有三维网状开孔的均匀结构、比表面积大等优点，被广泛应用于各种燃料电池、蓄电池等的电极基板材料。

目前关于这种产品制备技术的专利有很多，但主要集中在薄尺度，如2～4mm厚度泡沫镍的生产与制备，其厚度分布系数DTR(DepositionThickness Ratio)值可以控制在约1.5。因为多孔泡沫材料的性能与结构息息相关，均匀的孔隙结构是获得均匀的性能以及可再现性能的前提保证。孔隙的构架由于其前身是聚氨酯海绵，因而是均匀的，但由于电沉积的金属质量的不同，使泡沫镍骨架金属具有不同的厚度，这严重影响性能的均匀性。对于厚尺度泡沫镍，如厚度大于10mm，目前的电沉积技术，由于采用的电解液分散能力不强，很难使其DTR值小于1.5，因此，需要研制一种新的电解液，并配合其它工艺参数的控制，来制备具有均匀金属质量分布的厚尺度泡沫镍，为块体泡沫镍的发展提供新思路。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种厚尺度高孔率泡沫镍及其制备方法，使用该制备方法获得的泡沫镍厚度为20mm以上，厚度分布系数DTR小于1.5。

本发明提供的一种电沉积厚尺度泡沫镍，所述的泡沫镍厚度20mm～30mm，DTR1.0～1.5。

本发明提供的电沉积厚尺度泡沫镍的制备，主要过程分为基材预处理、导电化处理、电沉积、还原烧结，所述的电沉积过程中的电解液组分中含有20～100g/L NiSO₄·7H₂O，20～60g/LH₃BO₃，90～300g/L NaCl；电沉积工艺参数为温度15～35℃，电流密度0.01～0.1A/dm²，PH3.5～5.0。

本发明的新颖性在于以成熟的Watts溶液为基础，在分析各组元作用的基础上，显著降低主盐NiSO₄含量，并单独以NaCl作为导电盐和阳极活化剂，由于降低了主盐含量，并显著提高溶液电导率，使该电解液的分散能力显著提高，并同时降低了电解液的成本；创造性在于通过采用这种高氯化物型电解液，并配合其它工艺参数的控制，能够制备出厚度为20mm以上，DTR小于1.5的高孔率泡沫镍。

附图说明

图1为涂覆石墨导电胶后的泡沫表观及骨架形貌。

图2为获得的用于检测DTR的厚尺度泡沫镍表观形貌。

图3为电沉积泡沫镍(试样)横截面金属质量分布。

图4为电沉积泡沫镍(对比)横截面金属质量分布。

具体实施方式

实施例1

采用60ppi泡沫塑料作为基材，其结构特征为：厚度20mm，经测量孔隙半径100～250μm。

对基材采用该领域常规手段预处理后，再经涂覆石墨导电胶，电镜观察，如图1，烘干后进行电沉积——其中电解液含20g/LNiSO₄·7H₂O，20g/LH₃BO₃，90g/L NaCl；电沉积工艺参数为温度15℃，电流密度0.04A/dm²，PH3.5，电镀90h。

电沉积镍后进行还原烧结，得到试样，测量试样厚度约为23mm，见图2左。电镜观察试样，见图2右。电沉积泡沫镍质量分布DTR采用如下方法检测：

在获得的厚尺度试样上，用线切割在中间部位切取φ25×20mm的圆柱体，在此圆柱体上按顺序切取0.8mm厚度的薄片，并分别测量其表观密度，从曲线的变化趋势可以明显地看出，在泡沫镍的中间部位沉积的金属量最少，但其DTR值为1.19，见图3。

实施例2

采用60ppi泡沫塑料作为基材，其结构特征为：厚度25mm，经测量孔隙半径100～250μm。

对基材采用该领域常规手段预处理后，再经涂覆石墨导电胶，电镜观察，烘干后进行电沉积——其中电解液含30g/LNiSO₄·7H₂O，25g/LH₃BO₃，100g/LNaCl；电沉积工艺参数为温度20℃，电流密度0.02A/dm²，PH3.5，电镀90h。