一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法

2023-12-07 12:29:56 2

專利名稱：一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，具體地說，涉及一種提高溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球效率的方法，屬於材料製備領域。
背景技術：
利用金屬空心球或合金空心球與其它材料複合可以製備多孔材料、阻尼材料或吸波材料等多種材料，可用於如吸聲減振的泡沫金屬、具有電磁屏蔽功能的塗層材料以及電池電極材料等領域。在製備上述材料時，根據材料具體性能的需求，往往需要製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球。利用溶除模板法，採用化學鍍或電鍍在模板表面形成殼層，得到核-殼結構的複合球，其中，所述模板為核，是毫米或微米量級的球形或近球形的金屬或合金模板，所述殼層為金屬或合金殼層；用酸溶液溶除所述複合球中的模板，可以製備得到毫米或微米量級的金屬或合金空心球。在利用所述溶除模板法所述空心球的過程中，由於所述空心球尺寸較大，為保證所述空心球具有足夠的強度而不至於在後續處理中發生破裂，在鍍制所述殼層時，要求所述殼層具有一定尺寸的厚度，如製備內徑為O. 8mm的金屬鈷空心球，金屬鈷殼層厚度應為>20 μ m，才能保證鈷殼層在隨後的溶除模板過程不易破碎。但較厚的殼層使得用酸溶液溶除殼層內的模板時，酸溶液難以滲透進入殼層內溶除模板，為此需要將所述複合球置於低濃度的酸溶液進行長時間的緩慢酸蝕，才能在保證殼層基本完整的情況下溶除模板，製得金屬或合金空心球。因此製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球的過程十分漫長，效率較低，如製備內徑為O. 8_、殼層厚為50 μ m的金屬鈷空心球，通過鹽酸蝕完全溶除鈷殼內的鐵模板需要7h ;而製備內徑為70 μ m,殼層厚為3 μ m的金屬鈷空心球，通過鹽酸蝕完全溶除鈷殼內的鐵模板則需要2h。所以，需要採取方法提高利用溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球的效率。

發明內容
針對目前利用溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球效率較低的缺陷，本發明的目的在於提供一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，所述方法可明顯縮短溶除模板所需的時間，提高利用溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球的效率。本發明的目的是通過下述技術方案而實現的。一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，所述方法中使用的溶除模板法為本領域製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球所使用的常規的溶除模板法，其特徵在於當利用溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球過程中，在毫米或微米量級的金屬或合金模板表面鍍覆金屬或合金殼層形成核-殼結構的複合球時，在鍍液中添加佔所述殼層體積的2 10%的納米金屬或合金粒子，通過複合化學鍍或複合電鍍，使添加於鍍液中的納米金屬或合金粒子分散嵌入所述殼層中；其中，所述粒子的電極電位低於所述殼層的電極電位。金屬或合金空心球的外徑尺寸為50 μ m 2mm。有益效果I.本發明所提供的一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，將納米金屬或合金粒子通過複合鍍嵌入複合球的殼層中提高效率，當將複合球置於酸溶液中進行酸蝕時， 根據原電池反應原理，殼層中嵌入的低電極電位的納米金屬或合金粒子將先行溶解而在金屬和合金殼層中形成納米量級的微孔洞，所述微孔洞的存在使得酸溶液能夠更快的滲透進入殼層內溶除模板，從而明顯縮短溶除模板所需的時間，大大地提高利用溶除模板法製備毫米或微米量級金屬或合金空心球的效率。2.本發明所提供的一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，解決現有溶除模板法製備毫米或微米量級金屬或合金空心球的方法不能控制酸蝕過程中在殼層中所形成微孔洞的大小和數量的缺陷，可通過調整鍍液中所加低電極電位納米金屬或合金粒子的大小和數量，對酸蝕過程中在殼層中所形成微孔洞的大小和數量進行控制，保證殼層中形成微孔洞的大小和數量不會破壞殼層的完整性和導致殼層強度明顯下降而破碎。
具體實施例方式為了充分說明本發明的特性以及實施本發明的方式，下面給出實施例。實施例I分別配置20g/L的CoSO4溶液200mL、30g/L的酒石酸鉀鈉溶液lOOmL，2g/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液IOOmL,將所述三種溶液均勻混合，然後攪拌加入5mol/L的NaOH溶液 150mL，得到pH值為13的化學鍍鈷的鍍液。稱量20g平均直徑為O. 8mm的鐵球，用300mL質量濃度為I %的HCl酸洗5min除去鐵球表面的氧化層及油汙後，用去離子水衝洗酸洗後的鐵球，作為模板使用。稱量O. 3g平均直徑為30nm的鐵粒子，將所述鐵粒子與模板鐵球一起加入到所述鍍液中，加熱鍍液至50°C，在超聲振動和機械攪拌的條件下，往鍍液中加入IOmL水合肼作為還原劑，開始鍍鈷反應，反應I小時後，鍍液中再無氣泡逸出，此時反應完全結束，取出鍍覆產物用去離子水清洗，得到具有鈷包鐵核-殼結構的複合球，其中鈷殼中嵌入有鐵粒子； 將所複合球加入到400mL質量濃度為20 %的HCl溶液中，加熱HCl溶液至50°C，在超聲振動和機械攪拌的條件下酸蝕2小時後，複合球中的鐵模板完全被溶除，製得平均內徑為 O. 8mm,平均殼層厚度為50 μ m的鈷空心球。實施例2分別配置20g/L的CoSO4溶液250mL、30g/L的酒石酸鉀鈉溶液50mL，lg/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液IOOmL,將所述三種溶液均勻混合，然後攪拌加入5mol/L的NaOH溶液 150mL，得到pH > 13的化學鍍鈷的鍍液。稱量20g平均直徑為70 μ m的鐵球，用300mL質量濃度為I %的HCl酸洗Imin除去鐵球表面的氧化層及油汙後，用去離子水衝洗酸洗後的鐵球，作為模板使用。稱量0. 3g平均直徑為30nm的鐵粒子，將所述鐵粒子與模板鐵球一起加入到所述鍍液中，加熱鍍液至50°C，在超聲振動和機械攪拌的條件下，往鍍液中加入IOmL水合肼作為還原劑，開始鍍鈷反應，反應30min後，鍍液中再無氣泡逸出，此時反應完全結束，取出鍍覆產物用去離子水清洗，得到具有鈷包鐵核-殼結構的複合球，其中鈷殼中嵌入有鐵粒子；將複合球加入到400mL質量濃度為8%的HCl溶液中，加熱HCl溶液至30°C，在超聲振動和機械攪拌的條件下酸蝕30min後，複合金屬球中的鐵核完全被溶除，製得平均內徑為 70 μ m,平均殼層厚度為3 μ m的鈷空心球。本發明包括但不限於以上實施例，凡是在本發明的精神和原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，其特徵在於當使用溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球過程中，在毫米或微米量級的金屬或合金模板表面鍍覆金屬或合金殼層形成核-殼結構的複合球時，在鍍液中添加納米金屬或合金粒子，通過複合化學鍍或複合電鍍，使添加於鍍液中的納米金屬或合金粒子分散嵌入所述殼層中；其中，所述粒子的電極電位低於所述殼層的電極電位。
2.根據權利要求I所述的一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，其特徵在於 在鍍液中添加的納米金屬或合金粒子佔所述殼層體積的2 10%。
3.根據權利要求I或2所述的一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，其特徵在於金屬或合金空心球的外徑尺寸為50 μ m 2mm。
全文摘要
本發明涉及一種提高溶除模板法製備空心球效率的方法，屬於材料製備領域。所述方法通過在使用溶除模板法製備毫米或微米量級的金屬或合金空心球過程中，在毫米或微米量級的金屬或合金模板表面鍍覆金屬或合金殼層形成核-殼結構的複合球時，在鍍液中添加納米金屬或合金粒子，通過複合化學鍍或複合電鍍，使所述粒子分散嵌入所述殼層中；所述粒子的電極電位低於所述殼層的電極電位。本發明方法可明顯縮短溶除模板的時間，大大提高利用溶除模板法製備毫米或微米量級金屬或合金空心球的效率；可通過調整鍍液中添加的所述粒子大小和數量，對酸蝕在殼層所形成微孔洞的大小和數量進行控制。
文檔編號B01J13/00GK102581296SQ20121000943
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者劉穎, 李紅, 溫術來, 王玉鋒, 趙修臣 申請人:北京理工大學