利用SPS烧结Cu-Al合金去合金化制备多孔铜工艺研究

摘要

金属多孔材料由于兼具结构材料和功能材料的特性，在催化、过滤、热交换、燃料电池、传感、储能和生物电化学等方面有着广泛的应用前景，是近些年来的研究热点。目前多孔金属的制备面临着所得材料孔径较大且分布不均的问题，这使其使用场合受到限制。因此，制备孔隙较小且分布均匀的多孔铜具有重要意义。本实验对Cusub15/subAlsub85/sub、Cusub30/subAlsub70/sub成分原料进行放电等离子烧结，烧结温度400℃，烧结压力分别为10 MPa、20 MPa和30 MPa，制备出两种Al-Cu合金前驱体。前驱体随后在0.5 mol/L、1.0 mol/L和1.5 mol/L三种不同浓度盐酸中进行去合金化，获得的多孔铜材料成分、形貌、微观结构等利用扫描电子显微镜、能谱仪进行观察和分析。研究表明，Cusub15/subAlsub85/sub原料粉在30 MPa烧结压力下获得的前驱体外观体积最小，材料最致密，随后的去合金化速率最小；1.5 mol/L的盐酸对Cu-Al前驱体中Al的去除率最高，且表现出最快的腐蚀速度；同一盐酸浓度下去合金化，Cusub15/subAlsub85/sub比Cusub30/subAlsub70/sub体现出更低的腐蚀速率，获得孔隙尺寸较大且孔隙率较高的多孔铜。