一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105903969A(43)申请公布日2016.08.31(21)申请号201610498305.9(22)申请日2016.06.30(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人刘新利张雷周科朝吴集思(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人颜勇(51)Int.Cl.B22F3/11(2006.01)B22F3/22(2006.01)B22F7/02(2006.01)C22C1/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法。属于多孔金属材料制备技术领域。本发明所设计的多孔铜材具有定向层状孔隙的多孔铜材包括呈层状分布的骨架层以及骨架层与骨架层之间的支撑架，所述骨架层和支撑架构成大孔，所述大孔的孔径为5-400μm；骨架层之间的层间距为2-300μm。其制备方法为：利用定向温度场使水基铜浆料定向凝固成型，将所得冷坯冷冻干燥去除冰晶，然后在氢气气氛中脱除粘结剂，高温烧结制备出铜及铜合金多孔材料。本发明结构设计合理，制备工艺简单，便于大规模的工业化应用。CN105903969ACN105903969A权利要求书1/1页1.一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：所述具有定向层状孔隙的多孔铜材包括呈层状分布的的骨架层以及骨架层与骨架层之间的支撑架，所述骨架层和支撑架构成大孔，所述大孔的孔径为5-400μm；骨架层之间的层间距为2-300μm；所述大孔沿同一方向开孔分布。2.根据权利要求1所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：所述大孔的孔径为20-100μm。3.根据权利要求1所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：所述骨架层和/或支撑架上还分布有小孔。4.根据权利要求1所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：所述多孔铜材的孔隙率为30-85％。5.根据权利要求4所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：所述多孔铜材的孔隙率为50％-85％。6.根据权利要求1所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：多孔铜材单个大孔的横截面呈4边形。7.根据权利要求1所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材；其特征在于：所述多孔铜材的材质为纯铜或铜合金；所述铜合金中铜元素的质量百分含量大于等于50％。8.一种制备如权利要求1-7任意一项所述具有定向层状孔隙的多孔铜材的方法；其特征在于包括下述步骤：步骤一将铜材粉料与混合液按体积比，铜材粉料：混合液＝3：97～30:70混合均匀，得到浆料；所述混合溶液中含有粘结剂，且粘结剂的质量为水质量的1％～10％；步骤二将步骤一所得浆料放到模具中，并将模具置于定向温度场中低温凝固，待浆料完全冷冻后放入冷冻干燥箱里真空干燥24～72h，所述定向温度场中底部温度低于顶部温度，所述底部温度为－5℃～-100℃，顶部温度小于等于15℃，且底部温度与顶部温度的温差大于等于15℃；步骤三将冷冻干燥后的坯体从模具中取出，在氢气气氛中，以2～5℃/min的速率加热到300～450℃，保温1～3小时后再以5～10℃/min的速率升至600～1050℃，保温2～4h，随炉冷却至室温，得到具有定向层状孔隙的多孔铜材。9.根据权利要求8所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材的制备方法，其特征在于：所述铜材粉料的粒度为0.5μm～3.0μm。10.根据权利要求8所述的一种具有定向层状孔隙的多孔铜材的制备方法，其特征在于：所述粘结剂选自明胶、聚乙烯醇、壳聚糖、聚丙烯酸中的至少一种。2CN105903969A说明书1/3页一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法。属于多孔金属材料制备技术领域。背景技术[0002]多孔材料相对连续介质材料，具有大的比表面积、相对低的密度、高的比强度、好的渗透性和大的吸附容量等特点，在过滤分离、节流储能、隔音隔热等诸多领域具有广泛的应用前景。金属多孔材料，具有良好的力学性能，可随意加工，能与其它元件通过焊接进行连接，已广泛应用于化工冶金、生物医药、能源机械等领域。多孔铜及铜合金具有轻质、比表面积大、导热导电性能好、冲击吸收能力强等优点，在电池及电子元件、分离过滤、催化载体、消音减震等领域具有潜在的应用价值。[0003]目前多孔铜材制备方法主要有：电化学和气相沉积法、熔体金属发泡法、粉末冶金法、脱合金法等。电化学和气相沉积法主要用来制备膜材料，且其孔结构受前躯体的影响较大；熔体金属发泡法需很好的控制熔体的粘度，制备的多孔材料开孔率低。粉末冶金