泡沫铝制备用Fe-TiH2发泡剂的化学镀工艺研究

摘要

泡沫铝是一种具有特殊力学、电学、声学等性能的新型工程材料，在汽车工业、航空工业、建筑工业等诸多领域有着巨大的应用前景，是最常用的泡沫金属材料。泡沫铝的生产方法很多，但最简单成本最低的方法是熔体发泡法，熔体发泡法制备泡沫铝最常用的发泡剂是氢化钛(TiH2)。由于铝熔体温度很高，TiH2很快分解产生气泡，这样很难控制发泡速度来获得孔隙均匀的泡沫铝。泡沫铝的性能取决于气孔的大小和均匀程度，这就需要通过一些方法使氢化钛延缓分解。
　　本文采用化学镀的方法，在氢化钛颗粒表面包覆上一层铁，铁在高温下与铝熔体不反应，这样可以延缓氢化钛的分解时间，使搅拌时间延长，氢化钛在铝熔体中分布均匀，进而得到气孔均匀的泡沫铝产品。
　　本文首先在紫铜片上进行化学镀铁的工艺探索，通过正交实验发现，各因素对化学镀铁的影响程度依次为:pH值、温度、还原剂浓度、主盐浓度。为了探究单一因素对化学镀铁的影响，本文又研究了温度、pH值、硫酸亚铁铵浓度、硼氢化钠浓度、络合剂浓度等对铜片化学镀铁孕育期、镀覆效果和镀速的影响。通过对比研究，最终确定了化学镀铁的最佳工艺。
　　对镀后铜片进行了金相分析、SEM分析和XRD分析，发现铜片表面完全被一层铁覆盖。然后用得到的最佳工艺在氢化钛粉末上进行了镀铁实验，由于粉体比表面积很大，本文又研究了装载量对粉体化学镀铁的影响。研究表明:当粉体装载量在3.0～4.5g/L之间时能得到较好的包覆效果。本文还对包覆后的氢化钛粉末进行了扫描分析和能谱分析，发现粉末表面包覆效果较好。
　　通过热重分析仪测试氢化钛粉末镀铁前后从室温到700℃的质量损耗曲线发现，原始氢化钛粉末在550～600℃之间质量下降最快，而包覆较好的氢化钛复合粉末提高了氢化钛分解的温度，在600～650℃之间质量下降较快，说明氢化钛表面包覆的铁层有助于延缓氢化钛的分解。
　　最终又用原始氢化钛和镀铁之后的氢化钛分别制备了泡沫铝，发现与用原始氢化钛制备的泡沫铝相比，镀铁之后的氢化钛制备的泡沫铝气孔较多，分散更均匀。

目录

声明

摘要

图和附表清单

1 绪论

1．1 泡沫铝概述

1．1．1 泡沫铝的应用领域

1．1．2 泡沫铝的制备方法

1．1．3 国内外泡沫铝的发展现状

1．2 粉体包覆方法

1．3 化学镀

1．3．1 化学镀概述

1．3．2 化学镀机理

1．3．3 粉体化学镀

1．4 氢化钛及其包覆研究现状

1．5 化学镀铁概述

1．5．1 化学镀铁的原理

1．5．2 化学镀铁层的生长过程

1．5．3 化学镀铁溶液的组成

1．6 课题提出的意义

1．7 本文研究内容

2 实验材料及实验方法

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 主要技术路线

2．4 化学镀铁

2．4．1 化学镀铁的实验装置

2．4．2 化学镀铁溶液的配制

2．5 铜片化学镀铁

2．5．1 铜片的预处理

2．5．2 铜片的化学镀铁过程

2．5．3 铜片镀铁镀速的测定

2．6 氢化钛粉体的化学镀铁

2．6．1 氢化钛粉体的预处理

2．6．2 氢化钛粉体的化学镀铁过程

2．6．3 氢化钛粉体的镀后处理

2．7 镀后铜片及氢化钛粉体的表征

2．7．1 扫描电镜和能谱分析

2．7．2 X射线衍射分析

2．7．3 金相显微镜

2．7．4 数字万用表

2．7．5 热重分析

3 化学镀铁的工艺研究

3．1 化学镀镀层材料的选择

3．2 铜片化学镀铁的正交实验

3．3 化学镀铁镀液成分及工艺研究

3．3．1 镀液温度对铜片化学镀铁的影响

3．3．2 镀液pH值对铜片化学镀铁的影响

3．3．3 主盐浓度对铜片化学镀铁的影响

3．3．4 还原剂浓度对铜片化学镀铁的影响

3．3．5 络合剂浓度对铜片化学镀铁的影响

3．3．6 装载量对氢化钛粉体化学镀铁的影响

3．3．7 缓冲剂对化学镀铁的影响

3．3．8 表面活性剂对氢化钛粉体化学镀铁的影响

3．3．9 稳定剂对氢化钛粉体化学镀铁的影响

3．4 化学镀铁的工艺优化

3．5 本章小结

4 铜片及氢化钛粉末化学镀铁实验结果分析

4．1 铜片镀铁的物相及形貌分析

4．1．1 铜片镀铁的物相分析

4．1．2 铜片镀铁的形貌分析

4．2 Fe-TiH2复合粉末的形貌分析

4．3 包覆前后的氢化钛复合粉体的热重分析

4．4 包覆前后的氢化钛粉体制备泡沫铝的对比研究

4．4．1 泡沫铝的制备

4．4．2 泡沫铝的外观对比

4．5 本章小结

5 主要结论

参考文献

致谢

个人简历