Способ получения пористого ячеистого материала

 

Изобретение относится к получению пористых изделий гальваническим способом и может быть использовано для изготовления пористых материалов. .большой толщины с регулируемой толщиной металлического каркаса - -по объему. Цель изобретения - регулирование толщины покрытия по объему пористого материала. Способ получения пористого ячеистого материала включает нанесение на пористую ячеистзгю форму из органического материала электропроводного слоя с удельным электросопротивлением, равным 2,0 - 5,0 удельного электросопротивления электролита, электрохимическое осаждение металлического покрытия из указанного электролита при плотности тока, равной 0,8-0,9 предельной плотности тока, и термообработку. Изобретение позволяет получить пористый ячеистый металлический материал толщиной 30-50 мм с равномерной или регулируемой толщиной стенок каркаса, I ил. , -2 табл. W С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 С 25 D 1/08

I (I г 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4275396/31-02 (22) 06.07.87 (46) 15.02.89. Бюл. М б (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии и Белорусский политехнический институт (72) В.M.Капцевич, В.К.телег, А,В.Щебров, M.À.Çàìàõ и В.Н.Яглов (53) 621.357.67 (088.8) (56) Заявка,Великобритании

Ф 1593510, кл. С 25 D 5/34, опублик. 1981.

Заявка Японии Ф 57-.174484, кл. С 25 D 1/02,,опублик. 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО

Я 1ЕИСТОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к получению пористых изделий гальваническим способом и может быть использовано для изготовления пористых материалов.

Изобретение относится к получению пористых изделий гальваническим способом и может быть использовано для изготовления пористых материалов большой толщины с регулируемой толщиной металлического каркаса по объему.

Цель изобретения — регулирование толщины покрытия:;о объему пористого материала.

Способ получения пористого ячеистого материала включает нанесение на пористую форму из органического материала электропроводного слоя с удельным электросопротивлением,равным 2,0-5,0 от удельного сопротивления электролита, электрохимическое

„„ЯЦ„„1458439.большой толщины с регулируемой тол-, щИной металлического каркаса — "по объему. Цель изобретения — регулирование толщины покрытия по объему пористого материала. Способ получения пористого ячеистого материала включает нанесение на пористую ячеистую форму из органического материала электропронодного слоя с удельным электросопротивлением, равным 2,05,0 удельного электросопротивления электролита, злектрохимическое осаждение металлического покрытия из указанного электролита при плотности тока, равной 0,8-0,9 предельной плотности тока, и термообработку, Изобретение позволяет получить пористый ячеистый металлический материал толщиной 30-50 мм с равномерной или регулируемой толщиной стенок каркаса. ! ил., 2 табл.

2 осаждение металлического покрытия из указанного электролита при плотности тока, равной 0,8-0,9 предель- . ной плотности тока, и термообработку.

На чертеже приведена схема электрохимического осаждения.

В качестве органического ячеистого материала, представляющего собой трехмерный каркас из переплетающихся перемычек, используют перопласты,например пенополиуретаны, из которого вырезают исходную форму, Придание электропроводности исходной форме осуществляют известными способами, например осаждением из газовой фазы, нанесением электропроводной сус1458439

Дал шают до

, = «1„„,(S, + Я„+ Я,), 55 где.s — площадь пористого материала, на которуя должно распространиться далее осаждение,и т.д. ее значение тока опять повыпензии и другими. Причем электропроводное покрытие наносят так, чтобы его удельное электрическое сопротивление р было в 2,0-5,0 раз больше, чем удельное электросопротивление электролита 1" . Заданное соотношение сопротивлений материала и электролита обеспечивает создание максимума потенциала у токоотвода в начальный период электрохимического осаждения металлического покрытия„

Уменьшен™е соотношения p / pz за указанный. предел приводит к перераспределению потенциала по толщине и расположению максимума потенциала между токоотводом и поверхностью материала или на поверхности, что является нежелательным ввиду сложности регулирования процесса в этом случае. Увеличение соотношения р, / р за указанный предел приводит к очень большому сопротивления исходной формы, а следовательно, и к возрастанию величины контактного сопротивления между токоотводом и материалом,что не дает возможности распространяться электрохимическому осаждению вглубь материала.

Электрохимическое осаждение ме- 0 таллического покрытия осуществляют при пло" íîñòè :тока J:= (0,8

0„9)j IIpHMehf g3IB того, чтобы плотность тока в процессе осаждения соответствовала укаэанному соотношеЗБ ния, первоначально. значение тока устанавливают равным пред Ят где ) п„д - предельная плотность тока для определенного электролита 40 и осаждаемого металла, определенная экспериментально;

Я, — площадь токоотвода„ затем ее повышают до значения

i2 JпреА(S, где S площадь пористого материала, на которую должно распространиться осаждение в следующий момент. 50

В конце электрохимического осаждения значение тока определяется из соотношения

= (Я, + S ), где Я вЂ” общая площадь покрываемого пористого материала

Я = Я + Я + °, ° + Я„

Скорость повышения тока зависит от того, какую толщину покрытия желательно получить на каждом конкретном участке пористого материала.

Уменьшение плотности тока за указанный предел приводит к тому, что электрохимическое осаждение металла. перестанет распространяться и захватывать новые области пористого материала.

Увеличение плотности тока за указанный предел приведет к тому, что она станет равной предельной плотности тока, начнется бурное выделение водорода на катоде, что приведет к ухудшения качества металлического покрытия.

После электрохимического осаждения покрытия полученный материал термообрабатывают в восстановительной атмосфере для удаления органической подложки.

Пример 1. В качестве органического .ячеистого материала использовали пенополиуретан со средним размером ячейки 3 мм, из которо" го вырезали исходные формы размером 50x50z50 мм. Придание электропроводности осуществляли суспензионным методом. Для этого исходные формы пропитывали суспензиями íà основе графитового порошка, а затем сушили. В результате на пенополиуретановую подложку осел электропроводный слой, обладающий различным удельным электролитическим сопротивлением 10; 24; 40; 60 и 70 Ом.см.

Электрохимическое осаждение медного покрытия осуществляли из электролита следующего состава, г/л:

СиЯО 250; H2SO< 50", Ос 0,5.

Удельное электрическое сопротивление электролита составляло 12 Ом.см.

Соотношение сопротивлений исходной формы и электролита представлены в табл,1.

Площадь токоотвода составляла

0,25 дм2, площадь поверхности всего образца составляла 6,15 дм2.

1458439 6 разлагали в порах материала по формуле

Ni(Ñ0) = Ид + 4 СО.

Предельная плотность тока при осаждении медного покрытия на пенополиуретан с размером ячейки 3 мм составляет 2,3 А/дм

Полученные материалы термообраба5 тывали при t = 850 С в течение ? ч в восстановительной атмосфере.

Значение тока в процессе осаждения повышали непрерывно через О, 2 А 10 с интервалом 1 мин с целью получить равномерное покрытие по толщине образцов (см. табл.1).

В результате на исходную пенополиуретановую форму осело медное покры- 15 тие. Равномерность толщины покрытия определяли по коэффициенту вариации, равному отношению среднеквадратичного отклонения толщины покрытия по толщине образца к ее среднему зна- 20 чению.

Свойства полученных материалов представлены в таблице 1, Из таблицы видно, что материалы ? — 4,имеющие р, / р, = 2,0-5,0 и получаемые . 25 при плотностях тока, равных (0,80,9),)д д, имеют высокую равномерность покрытия по толщине образца, У образца 1, имеющего р / р (2,0 и полученного при,) (0,81„,пок- 3Q рытие осело у токоотвода и в близлежащих к нему слоях, на всю поверхность материала процесс осаждения не распространился. Материал 5, у которого р / р 5,0 и полученный при 1 > 0,9 ),1 е, имеет низкую среднюю толщину покрытия и плохое его качество (пористость, рыхлость) вследствие выделения ионов водорода в процессе осаждения. 40

Полученные медные материалы термообрабатывались при t = 850 С в

-.å÷åíèå 2 ч в восстановительной ат мосфере.

По сравнению с известным материа-.

45 лы, полученные по предлагаемому способу, имеют равномерность покрытия на 60 выше.

Пример 2, В качестве органического ячеистого материала использовали пенополиуретан со средним размером ячейки 1,,25 мм, размером

30х30х30, из которого вырезали исходные формы, Придание электропроводности осуществляли осаждением из газо- 55 вой фазы, для чего через пористые образцы пропускали газообразный карбонил никеля, который термически

В результате на исходную фор му осел слой никеля, ° обладающий сопротивлением 90 Ом.см.

Злектрохимическое осаждение никелевого покрытия осуществляли иэ электролита следующего состава,г/л:

NiSO 200; NiCl 50; НзВО 30; сахарин 0,2; бутиндиол 0,12; фталимид

0,12.

Удельное электрическое сопротивление электролита составляло 30,0 Ом.см.

Таким образом, соотношение сопротивлений твердой и жидкой фаз составляло 3,0.

Предельная плотность тока при осаждении никелевого покрытия на пенополиуретан с размером ячейки

1,25 мм составляет 1,1 А/дм .

Площадь токоотвода составляла

0,09 дм"-, площадь поверхности всего образца 4,59 дм .

Злектрохимическое осаждение никелевого покрытия осуществляли по различным режимам, сведения о которых приведены в табл.2. Ток повышали непрерывно через 0,1 А, через 2 мин

I от минимального значения до значения, равного половине максимально рассчиI

;танного тока, выдерживали при этом .токе 5 мин, а затем ток непрерывно повышали до максимального значения.

Такой режим был задан с целью получить в середине образца максимальную толщину покрытия, Материалы ? и 3, полученные по предлагаемым режимам, имеют среднюю толщину покрытия 22 мкм с максимумом толщины 23,5 мкм в середине образца, Образцы 1 и 4, полученные при плотности тока в начальный период и „ ед имеют среднюю толщину 8 и 4 мкм соответственно со слабо выраженным максимумом в середине образца, Образец 5, полученный по известному способу, имеет максимальную толщину покрытия 23,5 мкм на внешней поверхности и минимальную 8 мкм на внутренней. Таким образом, только материалы, полученные по предлагаемым режимам, имеют максимальную тол" щину покрытия по середине образца.

1458439

Т а бл и ц в!

Свойства медных высокопористых материалов

1 "

1 нас в 1 яд А Применение

Аlдм <

Коэффициент вариации

Редння Средне олвина квадра окры"- . тичное тия мкм отклон ние 6

Покрытие осело у . токоотнода и в олиэлежащих слоях материала

Ннхияя граница предлагаемого предела

Середина предлагаемого дналаэона

40;351151310 И,6 16,3 0,87 1,60 0,71,,„

1,85 0,8 я, 2 2 ьО 20122»21121121 21 . 0â63 Oэ03

О, 85,1„,,дд

0 8 е Верхняя граница., предлагаемого дивпаэона

0,035 2,07

1.901 вА Иалый выжщ металла по току иэ-sa выделения водородв

Полученные материаль1 термообрабатывались в восстановительной атмосфере нри 4 = 1000"C в течение 2 ч.

Таким образом, изобретение позволяет регулировать толщину металлического покрытия по толщине пористой подложки, в частности позволяет получать равномерное металлическое покрытие и покрытие с максимумом толщины 10 по середине образца, что невозможно по способу-прототипу.

Возможность регулирования толщины металлического покрытия обеспечивает получение высокопористых материалов с улучшенными заранее заданными свойствами. В случае осаждения равномерного покрытия по толщине материала,получают ячеистый металл вы- 20 сокой прочности, а при получении материала с неравномерным покрытием (с одним или несколькими максимумами) получают фильтрующий материал с переменным порораспределением, что 25 повышает эффективность его работы.

3 3,3 21 122121 121;20 2! 0,63

I 4 5,0 22; 211. 221 21 ° 2 0,75

21э" 201

5 5,8 I0)IZIII 11018 10,2 I 33

Неоднородность металлического покрытия также повышает эффективность материала при использовании его в качестве радиопоглощающего элемента и фитиля тепловой трубы.

Формула изобретения

Способ получения пористого ячеистого материала, включающий нанесение эл ектр оп р ов одн ог о сл оя на п ори стую ячеистую форму из органического материала, электрохимическое осаждение металлического покрытия из электролита и термаобработку, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью регулирования толщины покрытия по объему пористого материала, электропроводный слой наносят с удельным электросопротивлением, равным 2,05,0 or удельного сопротивления электролита, а электрохимическое осаждение покрытия проводят при плотности тока, равной 0,8-0,9 предельной плотности тока.

1458439 в конечный

Мат ери ал

Гт,ф

Рж.ф

Примеч ания момент, А/дм

2,5

1 3,0

0,5

4,0

2 3,0

0,8

4,5

3 3,0

5,05

0,99

3,0

3,0

0,0i

3,0,) в начальныйй момент, А/g 2

Таблиц а 2

Плотность тока в начальный период соответствует 0,5,)„«

Плотность тока соответствует 0,8 );, д

Плотность тока свидет ель с твует О, 9 „„

Плотность тока в начальный период соответствует I,О 3 „ е

Плотность тока постоянна