一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115740450A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211439483.6(22)申请日2022.11.17(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人程继贵方青青陈鹏起杨光(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101专利代理师卢敏(51)Int.Cl.B22F3/11(2006.01)B22F3/10(2006.01)B22F7/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其是将低松装密度的铜粉进行筛分分级及级配后，均匀铺平在坩埚中，并在铜粉上方放置一定质量的加压块，然后在保护气氛中烧结，最终获得孔隙呈层状分布且孔隙尺寸和孔隙率可控的多孔泡沫铜。本发明制备泡沫铜的方法具有工艺简单、成本低、制品形状尺寸精度高及孔隙率可控等优点，所得泡沫铜孔隙率可在30％～70％体积比的较宽范围内调控且孔隙的形状呈扁平状，具有上述孔隙特性的泡沫铜在锂电池电极、催化剂载体等领域有着良好的应用前景。CN115740450ACN115740450A权利要求书1/1页1.一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：步骤1、对低松装密度的铜粉进行筛分分级及级配后，获得一定粒度级配的铜粉；步骤2、将级配后的铜粉在坩埚中均匀铺平，并在铜粉上方放置表面平整的加压块；步骤3、将装有铜粉的坩埚放入管式炉中，在保护气氛中烧结，冷却后移出管式炉即获得具有层状孔结构的泡沫铜。2.根据权利要求1所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述铜粉的松装密度为0.5～1.4g/cm3。3.根据权利要求1所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述筛分分级是将铜粉依次通过目数为a和b的筛网，取目数为b的筛网上的筛上粉，获得粒径范围在‑a～+b目之间的铜粉；其中，a的范围在100～500目，b的范围在300～1000目，且a<b。4.根据权利要求3所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述级配是为了控制孔隙率及孔隙形状，将一种或多种粒径范围的铜粉进行混合，获得一定粒度级配的铜粉。5.根据权利要求1所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述坩埚为氧化铝坩埚或石墨坩埚。6.根据权利要求1所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤2中，在铜粉与加压块之间平铺一层碳纸进行隔离，所述加压块为质量在50～1000g的铜板或者铁板，具体质量随铜粉的量进行调整。7.根据权利要求1所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述烧结的温度为600℃～850℃、保温时间为1～2h。8.根据权利要求1所述的一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述的保护气氛为氢气、氮气、氩气及其混合气。2CN115740450A说明书1/4页一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种具有层状孔结构的泡沫铜的制备方法，属于多孔金属材料制备技术领域。背景技术[0002]泡沫铜是一种在铜基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料，在保留了金属铜的延展性、导电性、导热性的同时，还具有密度小、孔隙率高、比表面积大、化学稳定性良好等优点，在过滤、催化、传感、能源等领域有着广泛的应用前景。目前，制备泡沫铜的主要方法有电沉积法、定向凝固法、去合金化法等，但这些方法仍存在一定的不足。如Du等采用定向凝固法制备出藕状泡沫铜，试样从里到外孔径逐渐减小、孔隙率逐渐增加，但所得泡沫铜中的孔隙率和开孔率比较低，气孔分布不均匀(DuH,QiJ,DuS,etal.Structureandoilretainingcapacityofgasarcopperfabricatedbyradialsolidificationwithacombinedcrystallizer[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,210(11):1523‑1528.)。LiuH等采用脱合金法制备出孔径在0.5～3.5μm的泡沫铜，该制备方法工艺较为复杂且孔隙率不可控，孔结构也相对单一(LiuH,WangE,ZhangQ,etal.Unique3Dnanoporous/macroporousstructureCucurrentcollectorfordendrite‑freelithiumdeposition[J].Energ