专利名称：一种后处理用泡沫金属载体制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种后处理用泡沫金属载体制备工艺，可以应用到汽车尾气的后处理行业。
背景技术：
当前，全球面临能源和环境的综合挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，人们仍然面临不少的难题，例如，如何选择后处理的载体和催化剂等方面。后处理载体是构成车用后处理平台的关键因素，截止到目前为止，在后处理载体方面绝大多数是进口的陶瓷载体，这种陶瓷载体的机械强度稍差，不太适应于中国的实际情况；同样，成熟的金属载体也是被国外的技术和专利垄断，成为制约中国后处理产业发展的关键因素，因此，如何获得低成本和高性能的后处理载体是推进该领域技术进步的核心内容。泡沫金属是一种物理功能与结构特性一体化的新型工程材料。80年代初国际上开始金属泡沫材料研制，金属泡沫材料具备质轻、隔音、过滤和阻燃特性，又有很强的吸震和电磁屏蔽作用，因此，广泛应用于国防工业。90年代起，泡沫金属推广应用于民用工业，例如，高水平的泡沫镍应用于电容和超级电容的制备。目前，我国泡沫金属研制和生产技术水平居于世界前列。从结构上分析和实际测试表明，泡沫金属是最理想的后处理金属载体，例如，结构强度高于陶瓷载体，气流通道紊乱，最容易获得预想的催化效果，此外，催化剂的涂敷和施工工艺较为简单，因此，选择金属泡沫作为载体，具备理论上的先进性；但是，泡沫金属的最大缺点是价格高，平均25CT350元/升，甚至更高，对于一个发动机排量10升的柴油车，需要后处理载体的体积约为15 20升，因此，如果采用100%的泡沫金属作为载体，仅仅载体部分就高达500(Γ7000元/车，考虑催化剂和封装的成本后，就造成整车的成本升高无法接受，成为泡沫金属应用的障碍。泡沫金属的成本由工艺过程成本和材料成本两方面所决定，应该把优化过程工艺成本和材料成本同时进行；检索发现，专利申请号为CN201010100422.8的‘钛基四元催化泡沫金属载体及其制造方法’专利是采用以钛及钛合金冶炼获得三维纤维结构的泡沫钛金属材料；专利申请号为CN200810068869.4的‘塑料基泡沫金属化的方法，专利是将塑料基泡沫浸于低温热固化型聚合物银浆或将低温热固化型聚合物银浆喷涂到塑料基泡沫上，使塑料基泡沫的纤维粘附上导电层，然后再进行电镀而制备；专利申请号为 CN200610117833. 1的‘应用于尾气过滤及催化剂载体的泡沫铁铬铝及其制作工艺’专利，所述的泡沫铁铬铝是以泡沫形状金属为基材，在基材的多孔表面进行火焰喷涂铁铬铝；专利申请号为CN200510032174. 7的‘三维通孔或部分孔洞彼此相连多孔金属泡沫及其制备方法’专利是将一种或多种粒径在广100 μ m的金属或合金粉末均勻分散在含粘接剂的溶液中制成料浆，再将该浆液灌入通孔聚氨酯海绵泡沫中，经烘干、烧结得到三维通孔泡沫金属材料；专利申请号为CN03208577. X的‘复合金属多孔铝’专利是采用泡沫金属骨架组成的三维网状结构，采用热浸铝方法在该骨架上进行复合金属铝；专利申请号为CN00133631. 2的 ‘一种复合泡沫金属及其制备方法’专利是先将泡沫材料制备导电层，采用电沉积的方法， 在泡沫材料上沉积金属(A)，再在金属(A)表面沉积另一金属(B)，经过热处理后，形成复合泡沫金属；专利申请号为CN02129612. X的‘一种复合金属多孔体及其制备方法’专利首先以泡沫材料为芯膜，在该芯膜上沉积一种、或二种、或二种以上金属制备多孔金属或多孔合金；之后再以多孔金属或多孔合金为骨架，在该骨架上采用热浸方法进行热浸金属或合金，即可制备出复合金属多孔体。上述专利，凡涉及到对泡沫塑料进行电镀的，都无法回避前处理问题和电镀的工艺问题。传统塑料的特点是不导电，在进行电镀之前，表面必须导电才可以电镀。表面金属化的方法包括真空溅射的干法和湿法。干法工艺和设备过于昂贵，因此，湿法应用较多；湿法包括涂导电胶法和化学前处理法。传统的导电胶法，存在膜不均勻、亲水性不好以及沉积速度慢的缺点。因而，多数都是以化学前处理法进行。而传统的前处理包括除油污和亲水化处理，亲水化处理使塑料基体的表面由憎水变为亲水，亲水化处理方法又包括机械法和化学法，化学法是采用含有铬酐和硫酸混合物的一种强氧化性溶液进行处理，该工序存在潜在的环境污染问题；接下来是需要采用具备催化作用的金、银、钼或钯等贵金属进行活化处理工序；完成活化处理后，开始进行泡沫塑料的化学镀，使镀液中的金属离子还原沉积在泡沫塑料基体上，经过化学镀后泡沫塑料表面就会附着一层金属导电膜，膜层厚度一般很薄(0. 05、. 8 μ m)，往往不能满足产品机械性能和强度方面的的使用要求。因此，在经过化学镀后，再进行泡沫塑料电镀，可采用通常电镀工艺，沉积铁和镍金属，增加金属层的厚度，完成泡沫金属制备，由此可见，传统的泡沫金属的生产过程长、效率低、工艺过程成本高和潜在的环境污染问题是目前化学前处理法的弊病。
发明内容
本发明的目的在于提供一种后处理用泡沫金属载体制备工艺，其对现有的制备工艺进行了优化，降低了成本，减少了环境污染，并改进对成品的热处理工艺。本发明的技术方案是这样实现的一种后处理用泡沫金属载体制备工艺，其特性在于由热固性的酚醛树脂、酒精、纳米石墨调和成导电浆料，浸涂泡沫塑料，然后挤压出多余的浆料，烘干后，进行铁和镍的电镀，电镀结束后在高温炉内保温烧缺，制成一定孔隙率的泡沫金属。所述的导电浆料，是由3飞质量份的热固性的酚醛树脂，酒精Γ10质量份的工业酒精，3、质量份的纳米石墨粒径1(Γ13 μ m,混合搅拌调和成导电浆料。所述的泡沫塑料在导电浆料中进行的浸涂，是二次浸涂，其中，第一次整体浸入， 取出挤压出多余的浆料，空气吹扫，然后8(T12(TC的干燥箱内烘干4(T60min，再重复第一次操作，制备了有导电薄膜的泡沫塑料。所述的带有导电薄膜的泡沫塑料在电镀槽中进行传统的电镀，4、h，电镀的成分可以是铁和镍中的1种或2种，镀铁必须在镀镍之前进行。所述的泡沫塑料完成铁和镍电镀后，用自来水水洗2遍后，移入高温炉内，随炉升温，开启氩气保护，每分钟的流量广lOL/min，在50(T65(TC的高温炉内保温，60^120min,热
处理烧缺。所述的热固性树脂不局限于酚醛树脂和纳米石墨的组合，也可以采用脲醛树脂和环氧树脂作为粘结剂。本发明的积极效果在于从优化泡沫塑料前处理工艺流程入手，缩短流程，取消污染工序，提高效率，节能和环保效果明显，稳定可控，具有很高的实用价值。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步描述，实施例为进一步阐明本发明的特点，不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。实施例1
首先选用市售的聚氨酯泡沫塑料基体，开孔率为25ppi，剪切成直径320mm，厚度为 25mm圆盘状毛坯，不论是否有残存的油污，均采用脱脂剂清洗除油污，然后用自来水冲洗2 遍，去离子水冲洗2遍，甩干水分，室内晾干，称重Wl=61. 8g，待用；称取3份的工业的热固性酚醛树脂，称取4份的工业酒精，5份的平均粒径10 μ m规格(对应于标准目数为1340的工业级)的纳米石墨粉，混合搅拌调和成导电浆料；将上述的泡沫塑料毛坯浸入其中，首先浸涂第一次，取出挤压出多余的浆料，空气吹扫，然后80°C的干燥箱内保温40min，重复第一次操作，进行二次浸涂和烘干，制备了连续的有导电薄膜的泡沫塑料；称重W2=392. 4g ； W2-ffl=330. 6g。将上述导电薄膜的泡沫塑料放在电镀槽中进行传统的电镀，根据厚度要求，电镀时间控制在4h，首先电镀的成分是铁，晾干，称重W3=1176.8g;2 h后移入到含镍盐的镀槽中，电镀，2 h后结束，完成金属沉积，晾干，称重W4=1439. 8g ；W4_W3=263g。完成铁和镍电镀后的泡沫金属，先用自来水水洗2遍，甩干水分，然后移入高温炉内，随炉升温，开启氩气保护，每分钟的流量lL/min，在650°C的高温炉内保温，60min，热处理烧缺其中的泡沫塑料， 制成泡沫金属成品，空气吹扫浮灰，称重W5=1106. 2g ；W4-W5=333. 6g。实施例2
首先选用市售的聚氨酯泡沫塑料基体，开孔率为25ppi，剪切成直径320mm，厚度为 25mm圆盘状毛坯，不论是否有残存的油污，均采用脱脂剂清洗除油污，然后用自来水冲洗2 遍，去离子水冲洗2遍，甩干水分，室内晾干，称重Wl=61. 8g，待用；称取6份的工业的热固性酚醛树脂，称取10份的工业酒精，8份的平均粒径13μπι (对应于标准目数为1000的工业级)纳米石墨粉，混合搅拌调和成导电浆料；将泡沫塑料毛坯浸入其中，首先浸涂第一次， 取出挤压出多余的浆料，空气吹扫，然后120°C的干燥箱内保温60min，重复第一次操作，进行二次浸涂和烘干，制备了连续的有导电薄膜的泡沫塑料；称重W2=386. 5 ；W2-ffl=324. 4g。将上述的导电薄膜的泡沫塑料在电镀槽中进行传统的电镀，根据厚度要求，电镀时间控制在4h，首先电镀的成分是铁，晾干，称重W3=1169.6g;4 h后移入到含鉻盐的镀槽中，电镀，4 h后结束，完成金属沉积，晾干，称重W4=1668. 7g ；W4-ff3=499. Igo完成实施例7 的电镀后的泡沫金属，先用自来水水洗2遍，甩干水分，然后移入高温炉内，随炉升温，开启氩气保护，每分钟的流量lOL/min，在500°C的高温炉内保温，120min，热处理烧缺其中的泡沫塑料，制成泡沫金属成品，空气吹扫浮灰，称重W5=1337. 9g ；W4-W5=330. 9g。
实施例3
将4质量份的热固性的酚醛树脂，6质量份的工业酒精，5质量份的纳米石墨，混合搅拌调和成导电浆料，
所述的纳米石墨选用粒径Ilym(对应于标准目数为1200的工业级的纳米石墨)，所述的热固性树脂选用了酚醛树脂，但是，其它热固性的树脂均可采用，热固性树脂干燥后形成的薄膜对水的亲和性非常好；加入的纳米石墨选用粒径Ilym的规格，主要是考虑热固性树脂干燥后所形成的薄膜厚度在Ilym以下，以形成单层的纳米石墨颗粒的排列，酚醛树脂可以采用酒精进行溶解，酒精的加入是保证纳米石墨粉也能被热固性树脂所润湿，形成的薄膜更连续和致密；把泡沫塑料在导电浆料中进行浸涂，首先浸涂第一次，取出挤压出多余的浆料，空气吹扫，然后8(T12(TC的干燥箱内保温4(T60min，重复第一次操作，进行二次浸涂和烘干，制备了连续的有导电薄膜的泡沫塑料；把完成导电薄膜的泡沫塑料在电镀槽中进行传统的电镀，根据厚度要求，电镀时间控制在镍，电镀的成分可以是铁和镍中的1种或2种，例如，铁，或铁/镍组合，镀铁必须在镀镍之前进行；完成铁和镍电镀后的泡沫金属， 采用自来水冲洗2遍，然后移入高温炉内，随炉升温，开启氩气保护，每分钟的流量广IOL/ min,在50(T65(TC的高温炉内保温，60^120min,热处理烧缺其中的泡沫塑料，通入氩气的原因是前期所沉积的铁的涂层，可能不能100%被镍所覆盖掉，如果在空气中热处理，铁被迅速的氧化，造成局部的强度大幅度降低，产生废品。
权利要求
1.一种后处理用泡沫金属载体制备工艺，其特性在于由热固性的酚醛树脂、酒精、纳米石墨调和成导电浆料，浸涂泡沫塑料，然后挤压出多余的浆料，烘干后，进行铁和镍的电镀，电镀结束后在高温炉内保温烧缺，制成一定孔隙率的泡沫金属。
2.根据权利要求1所述的一种后处理泡沫金属载体制备工艺，其特征在于所述的导电浆料，是由3飞质量份的热固性的酚醛树脂，酒精Γ10质量份的工业酒精，3、质量份的纳米石墨粒径1(Γ 3μπι，混合搅拌调和成导电浆料。
3.根据权利要求1所述的一种后处理泡沫金属载体制备工艺，其特征在于所述的泡沫塑料在导电浆料中进行的浸涂，为两次浸涂，其中，第一次整体浸入，取出挤压出多余的浆料，空气吹扫，然后8(T12(TC的干燥箱内烘干4(T60min，再重复第一次操作，制备了有导电薄膜的泡沫塑料。
4.根据权利要求3所述的一种后处理泡沫金属载体制备工艺，其特征在于所述的带有导电薄膜的泡沫塑料在电镀槽中进行传统的电镀，4、h，电镀的成分可以是铁和镍中的1 种或2种，镀铁必须在镀镍之前进行。
5.根据权利要求4所述的一种后处理泡沫金属载体制备工艺，其特征在于所述的泡沫塑料完成铁和镍电镀后，用自来水水洗2遍后，移入高温炉内，随炉升温，开启氩气保护，每分钟的流量广lOL/min，在50(T65(TC的高温炉内保温，6(Tl20min，热处理烧缺。
6.根据权利要求1所述的一种后处理泡沫金属载体制备工艺，其特征在于所述的热固性树脂还包括其它类型的热固性树脂，如脲醛树脂、环氧树脂和纳米石墨的组合。
全文摘要
本发明涉及一种后处理用泡沫金属载体制备工艺，其特性在于由热固性的酚醛树脂、酒精、纳米石墨调和成导电浆料，浸涂泡沫塑料，然后挤压出多余的浆料，烘干后，进行铁和镍的电镀，电镀结束后在高温炉内保温烧缺，制成一定孔隙率的泡沫金属。从优化泡沫塑料前处理工艺流程入手，缩短流程，取消污染工序，提高效率，节能和环保效果明显，稳定可控，具有很高的实用价值。
文档编号C25C5/02GK102321893SQ20111026168
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者崔龙, 应善强, 张克金, 张喆, 杨彬, 米新艳, 许德超, 魏晓川 申请人:中国第一汽车股份有限公司