[发明专利]孔隙率/成分双梯度的海绵结构型铜硒合金的制备方法

摘要

本发明提供了一种适用于大热流高温差热交换条件的孔隙率/成分双梯度的海绵结构型铜硒合金制备方法，具体为梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型压渗导电化处理；梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型金属铜电沉积；梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型金属铜层表面铜/硒颗粒复合电沉积；海绵结构聚氨酯模型的去除及海绵结构铜/硒颗粒复合镀层中硒原子的热扩散。所制备的海绵结构型铜硒合金不仅换热面积大、导热系数高，而且显著提高了海绵结构铜硒合金高孔隙率端抗高温氧化和大热流传导能力；此外，在散热工况的低温区具有大孔径低孔隙率的显著减重效应，特别适合作为大热流高温差热交换材料，具有很好的潜在应用前景。

主权项

一种孔隙率/成分双梯度的海绵结构型铜硒合金制备方法，其特征在于，由下述步骤组成：S1.梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型压渗导电化处理；S2.梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型金属铜电沉积；S3.梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型金属铜层表面铜/硒颗粒复合电沉积；S4.海绵结构聚氨酯模型的去除及海绵结构铜/硒颗粒复合镀层中硒原子的热扩散；所述步骤S1具体包括如下操作：a1.浆料配制：将甲基纤维素、碳颗粒、羟乙基纤维素、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯加入到去离子水中形成浆料悬浊液；a2.梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型制备：将不同孔隙率的海绵结构聚氨酯按照孔隙率从低到高的顺序用粘胶水粘结；a3.海绵结构聚氨酯模型压渗导电化处理过程：首先将梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型浸入浆料中，并施以一定压力排出聚氨酯海绵结构体内的气体，使浆料浸入聚氨酯海绵结构体内；再将挂浆后的聚氨酯海绵结构体在空气中经0.5～4小时干燥以获得梯度孔隙率海绵结构聚氨酯导电模型；所述步骤S2具体包括如下操作：b1.金属铜电沉积液的配制：将浓度为分析纯的乙二胺四乙酸铜钠、柠蒙酸铜、二烷基二硫代氨基甲酸铜、二异丁基二硫代磷酸铜、聚乙二醇、2‑巯基吡啶、二乙基硫脲和聚二硫二丙烷磺酸钠依次加入到去离子水中，形成电沉积液，并加入氢氧化钠调节电沉积液pH值到3～6.5；b2.电沉积过程：将导电处理后的梯度孔隙率海绵结构聚氨酯模型作为阴极，铜板为阳极，在5～30V恒电压下电沉积20～90分钟，然后将海绵结构聚氨酯模型从电沉积液中取出；所述步骤S3具体包括如下操作：c1.向所述电沉积处理液中添加粒径为0.15～100μm的硒颗粒，并以超声波搅拌0.5～3分钟，添加硒颗粒后的电沉积液中硒颗粒浓度为3～40g/L；c2.从海绵结构聚氨酯模型的低孔隙率端开始到其高孔隙率端，以2～12mm/min的均匀速率将其浸入电沉积液中，同时以每升电沉积液中每分钟6～70g的量向电沉积液中添加粒径为0.15～100μm的硒颗粒，在5～30V恒电压条件下，同时辅以超声波搅拌进行电沉积，待海绵结构聚氨酯模型的高孔隙率端完全浸入电沉积液后，继续电沉积3～20分钟；所述步骤S4具体包括如下操作：d1.海绵结构聚氨酯模型的去除：将铜/硒颗粒复合电沉积过程完成后的聚氨酯模型装入加热炉中，并在0.1～4MPa的氮气氛围保护下加热至120～400℃，保温2～60分钟以使聚氨酯模型分解去除；d2.海绵结构铜/硒颗粒复合镀层中硒原子的热扩散处理过程：将炉温继续升高至420～580℃，保温1.2～4小时，以实现海绵结构铜/硒颗粒复合镀层中硒原子的热扩散处理过程，从而最终获得孔隙率/成分双梯度的海绵结构型铜硒合金热交换材料。