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1、第25卷第3期稀有金属2001年5月Vol.25l.3CHINESEJOURNALOFRAREMETALSMay2001X泡沫镍的制备工艺与性能张景怀惠志林方政秋(北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:探讨了在聚氨酯泡沫塑料上用化学镀镍法制备泡沫镍的工艺和性能。经化学镀镍的可导电泡沫的电阻率越大,电铸时电流增加速度越慢;电阻率的偏差越大所得泡沫镍均匀性越差;泡沫镍的化学成分主要受原料镍纯度影响;构成泡沫镍网状结构的丝均为中空体,其截面呈三角形,中空微孔部分的体积占总孔隙率的115%~310%;各条件下所得产品孔隙率均大于9
2、518%。关键词:泡沫镍电铸孔隙率化学镀镍++中图分类号:TQ153.43,TG146115文献标识码:A文章编号:0258-7076(2001)03-0230-05泡沫镍是一种密度低、孔隙率可高达98%并具川有色金属公司产1#电解镍。有三维网状结构的新型功能材料。可用于过滤、热112实验过程交换、隔热、减震和催化剂载体等领域,目前主要用泡沫镍的制备过程为:聚氨酯泡沫y粗化y敏[1~3]做二次氢镍和镉镍电池的电极基板,作为填充化y活化y化学镀镍y电铸镍y热解y热处理。粗活性物质的载体和电集流体,是电池的主要原料之化采用KMnO4+
3、H2SO4工艺使开孔率达到99%以一。泡沫镍的研究报道始于1967年[4],但直到20[14]上;敏化、活化采用常规氯化亚锡和氯化钯工艺,世纪80年代随着氢镍和镉镍电池的迅速发展才实化学镀镍采用以次亚磷酸钠为还原剂的碱性低温镀现大规模生产。其制备方法较多[4~13],有发泡法、[15][16]镍工艺;电铸镍采用硫酸镍系溶液,阳极采用羰基镍法、浸镍盐热解法、低温气相沉积法、烧结法、电解镍,将化学镀镍后的泡沫固定在一导电框架上化学镀法、涂导电浆法、等离子及磁控溅射法等。工作阴极,电源采用可恒压恒流控制的可控硅整流器;业化生产主要采用涂
4、层电浆法、化学镀法和等离子加热分解去除泡沫芯模骨架,然后在还原性气氛下溅射法等,是以聚氨酯泡沫塑料为骨架,经这三种方热处理得到泡沫镍。法进行导电化处理,再进行电沉积和热处理。本文化学镀镍后可导电泡沫的电阻率用万用表测量研究了化学镀法制备泡沫镍的工艺过程、导电化泡计算,泡沫镍的成分用光谱法分析,抗拉强度用岛津沫的电阻率对电沉积过程的影响和泡沫镍的性能及AG-50KNE万能材料拉伸试验机测试,微观结构用其影响因素。JSM840型扫描电镜观察,孔径分布用Autopore9220型汞压仪测定。1实验111原材料2实验结果与讨论采用厚度为2
5、mm的开孔聚醚型聚氨酯泡沫塑211电铸过程中电流的变化料,孔径80PPI(每英寸孔数,约500~600Lm),密度经化学镀镍导电化处理的聚氨酯泡沫的电阻率320~22kg/m,延伸率>150%,开孔率80%~90%,仍较高,对电铸过程有一定的影响。几种电阻率下孔隙率大于96%。所用氯化亚锡、氯化钯、盐酸和电流变化曲线示于图1中。电铸条件为:NiSO4#硫酸为化学纯级试剂;硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸7H2O~280g/L,NiCl2#6H2O~40g/L,H3BO3~钠、氯化铵、高锰酸钾和硼酸为工业级。阳极镍为金40g/L,添加剂:
6、少量,t~50e,pH~315。X收稿日期:2000-10-31;张景怀,男,1965年生,高级工程师;联系地址:北京新街口外大街2号矿物资源与冶金材料研究所3期张景怀等泡沫镍的制备工艺与性能231慢;在实验中发现至40min时电流仍有少量增加,240~50min电流增加为01008A/dm。这一点与平面金属板的电沉积完全不同,恒压下平面金属板电沉积的电流基本不变,这是由于泡沫塑料本身不导电又是多孔结构,化学镀上少量镍层后其电阻率仍-7然较大,为纯金属镍电阻率2@108#m的几万至几百万倍。电铸过程中,镍的沉积不仅要克服溶液的电阻
7、,还要克服阴极导电化泡沫基体本身的电阻。电流与槽电压成正比而与电阻成反比,电铸初始阶段电流主要由阴极电阻决定,随着泡沫基体上电沉积镍量的增加,阴极电阻逐渐减少,电流大小逐渐由溶液电阻决定。比较曲线a、b、c还发现,电阻率大图1不同电阻率的导电代聚氨酯的电流随时间变化曲线的导电化泡沫,电铸中电流增加速度慢,但若采用较a)电阻率为01458#m,电压910V;b)电阻率为01218#m,电压高的电压仍可达到或超过电阻率低的导电泡沫的电910V;c)电阻率为01458#m,电压1010V;I)将泡沫面积折算为流增加速度。1dm2的平均电
8、流212泡沫镍的均匀性Fig.1Relationshipbetweencurrentandtimeofconducturepolyurethanewithdifferentresistivity均匀性是泡沫镍的重要指标之一,直接影响到电池电极生产的
