[发明专利]一种铜锌合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜锌合金复合材料，由石墨或泡沫炭及其表层的铜锌合金层构成，所述铜锌合金层由铜镀层和锌镀层经合金化处理得到，所述铜锌合金层由以下组分按重量百分比组成：铜40％～80％，锌20％～60％。本发明铜锌合金复合材料采用石墨或泡沫炭为基底，拥有较大的比表面积，具有很强的吸附性，能够清除氯、氯氨和其它一些有机物质，铜锌合金层与石墨或泡沫炭之间产生协同作用；本发明通过调控工艺参数，可以得到不同晶粒大小的铜锌合金层，其纯度高，镀层均匀，厚度可控，所得铜锌合金层与石墨或泡沫炭的界面结合好，且合金层表面与水和甘油的接触角小，具有良好的润湿性；本发明工艺方法简单，成本低廉，对设备要求不高，能够适用于大规模生产。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种铜锌合金复合材料及其制备方法。

背景技术

铜锌合金(Kinetic Degradation Fluxion，简称KDF)是美国科学家Don Heskett博士在1984年发明的一种新型水过滤介质，KDF的净水原理是通过电化学氧化-还原进行水处理，可以抑制细菌滋生，去除水中重金属、氯和硫化氢等污染物，而且其使用寿命长，在水处理领域得到了大力推广，但是其吸附能力不强，单独使用的效果不佳，多与活性炭颗粒直接混合使用，容易出现颗粒堵塞设备管道，造成大量过滤材料的浪费，而且增加了维修成本。

目前，铜锌合金层的制备主要采用的是电弧喷涂技术，制备得到的铜锌合金层纯度不高，镀层不均匀，尤其是铜的精炼水平达不到工艺要求，在实际使用过程中，铜会和水中的氧化性物质发生反应，产生铜的化合物和络合物，导致水中铜离子超标，存在重金属中毒的潜在危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不易堵塞设备管道、纯度高、镀层均匀和成本低廉的铜锌合金复合材料及其制备方法。

本发明一种铜锌合金复合材料，由基体石墨或泡沫炭，及其表层的铜锌合金层构成，所述铜锌合金层由铜镀层和锌镀层经合金化处理得到，所述铜锌合金层由以下组分按重量百分比组成：铜40％～80％，锌20％～60％。

优选的，所述铜锌合金层的厚度为2～40μm；更优选的，所述铜锌合金层的厚度为5～20μm。

本发明还提供了一种铜锌合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)酸处理：将石墨或泡沫炭放入浓硫酸和浓硝酸的混合液中超声处理，清洗干净后得到酸处理后的石墨或泡沫炭；

(2)敏化处理：取氯化亚锡溶解于浓盐酸，稀释后得到敏化液，然后将步骤(1)所得酸处理后的石墨或泡沫炭加到敏化液中超声处理，清洗干净后得到敏化处理的石墨或泡沫炭；

(3)活化处理：取氯化钯溶解于浓盐酸，稀释后得到活化液，然后将步骤(2)所得敏化处理的石墨或泡沫炭加入到活化液中超声处理，清洗干净后得到活化处理的石墨或泡沫炭；

(4)石墨或泡沫炭表面镀铜：将步骤(3)所得活化处理的石墨或泡沫炭加入到铜镀液中，并加入联吡啶作为稳定剂，将镀液加热，然后加入乙醛酸作为还原剂，调节PH，反应一定时间后将石墨或泡沫炭取出，清洗干净后得到镀铜的石墨或泡沫炭；

(5)石墨或泡沫炭表面镀锌：将步骤(4)所得镀铜的石墨或泡沫炭加入到锌镀液中，升温至沸腾，反应一定时间后将石墨或泡沫炭取出，清洗干净后得到镀覆铜锌的石墨或泡沫炭；

(6)铜锌镀层的合金化处理：将步骤(5)所得镀覆铜锌的石墨或泡沫炭经冷冻干燥，然后加热至240～280℃，使得铜锌镀层的合金化，然后进行淬火处理，经清洗、干燥后得到铜锌合金复合材料。

所述步骤(1)中浓硫酸和浓硝酸的体积比为(2～4)：1。

所述步骤(2)中氯化亚锡与浓盐酸的质量体积比为1：1g/ml，所述浓盐酸的质量浓度为36～38％，原料按体积份计，取2～3份氯化亚锡的浓盐酸溶液，加水稀释至100份，得到敏化液。