Способ получения высокопористого ячеистого материала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Микуцкий Виталий Анатольевич Сморыго Олег Львович Ромашко Александр Николаевич Щуревич Дарья Ивановна Ильющенко Александр Федорович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения высокопористого ячеистого материала, включающий придание электропроводности пористой органической подложке, нанесение на нее электрохимическим путем металлического покрытия и удаление подложки, отличающийся тем, что электропроводность придают путем 5-6-кратной обработки органической подложки по следующей схеме в следующих растворах сорбция в течение 1-2 мин в водном растворе,содержащем 452 80-100 г/л 2 (25 -ный водный раствор) 100-120 мл/л 227 10-20 г/л гидролиз в горячей проточной воде с температурой 40-50 С в течение 1-2 мин сульфидирование в водном растворе, содержащем 1-2 г/л полисульфидов натрия, в течение 1-2 мин промывка в проточной холодной воде в течение 1-2 мин. Изобретение относится к способам получения высокопористых ячеистых материалов(ВПЯМ), на основе которых можно изготавливать носители катализаторов, фильтры, элементы излучающих радиационных горелок, пористые электроды, пламепреградители, легкие конструкций и т.д. Известны способы гальванопластического изготовления ВПЯМ дублированием структуры пенополиуретана (ППУ) 1, 2, 3. Способы включают придание электропроводности пористой ППУ подложке, используя следующие процессы сенсибилизирование, активирование и химическое восстановление никеля или меди, последующее нанесение на нее электролитическим методом металлического покрытия до требуемой плотности, удаление полимерной органической подложки путем термической деструкции и спекание в восстановительной атмосфере. 17642 1 2013.10.30 В известном 1 и наиболее близком в техническом решении к предлагаемому способу при получении пенометалла проводилась обработка поверхности ППУ для придания ей электропроводности по следующей схеме сенсибилизирование в растворе, содержащем 70 г/л 2 22 и 33 мл/лактивирование в растворе, содержащем 0,5 г/л 2 и 1 мл/лвосстановление поверхности в 25 г/л раствора гипофосфита натрия, нанесение тонкого электропроводного слоя никеля на поверхность ППУ подложки из раствора химического никелирования следующего состава, г/л 262 30 222 20 44642 7,0 223 0,01(4)24 50,при 10 и температуре 80-86 С. В последующем на ППУ подложку с электропроводящим слоем химически восстановленного никеля можно наносить электролитический никель либо медь. Существенным недостатком указанного способа получения высокопористых материалов является применение метода химического восстановления металлов для придания электропроводящих свойств ППУ. Как известно, химическое восстановление требует придания поверхности каталитических свойств, необходимых для инициации реакций химического восстановления металла. Используемой схемой придания каталитической активности поверхности диэлектриков является последовательная обработка в растворах хлорида олова (сенсибилизирование) и хлорида палладия (активирование). Задачей изобретения является исключение из технологии применения растворов на основе палладия и сложных и нестабильных процессов химической металлизации при придании электропроводности ППУ и переход на более простой и дешевый способ нанесения электропроводного подслоя на основе сульфидов меди с последующим прямым нанесением металла электролитическим осаждением. Поставленная задача реализуется следующим образом в известном способе получения высокопористого ячеистого материала, включающем придание электропроводности пористой органической подложке, нанесение на нее электрохимическим путем металлического покрытия и удаление подложки, электропроводность придают путем 5-6-кратной обработки органической подложки по следующей схеме в следующих растворах сорбция в течение 1-2 мин в водном растворе, содержащем 452 80-100 г/л 4 (25 -ный водный раствор) 100-120 мл/л 227 10-20 г/л гидролиз в горячей проточной воде с температурой 40-50 С в течение 1-2 мин сульфидирование в водном растворе, содержащем 1-2 г/л полисульфидов натрия, в течение 1-2 мин промывка в проточной холодной воде в течение 1-2 мин. После придания электропроводности может осуществляться нанесение металлического покрытия методом электролитического осаждения никеля или меди из сульфатных или пирофосфатных электролитов. Изобретение позволяет получать высокопористые ячеистые металлы, в частности никель и медь, без применения палладиевой активации и многостадийного, характеризующегося невысокой стабильностью процесса химического восстановления металлов на поверхность ППУ при придании ему электропроводности. Сущность изобретения состоит в том, что на структурных элементах ППУ в результате последовательной обработки в указанных растворах формируется тонкий электропроводный слой на основе сульфидов меди. На сформированный таким путем слой можно нанести гальваническое покрытие, а сам процесс является более простым и использующим меньшее количество и менее дефицитные реактивы в сравнении с известными способами. 2 17642 1 2013.10.30 Пример 1. В качестве исходного материала использовали ППУ с характерным размером пор 20 и габаритными размерами 50050020 мм. Проводили предварительную обработку (обезжиривание-травление) в горячем растворе (60-65 С), содержащем 100 г/л, в течение 1 мин. После тщательной промывки в горячей (40-50 С) воде ППУ заготовку последовательно обрабатывали в следующих растворах по следующей схеме сорбция в водном растворе, содержащем 452 80-100 г/л 4 (25 -ный водный раствор) 100-120 мл/л 227 10-20 г/л,в течение 1-2 мин гидролиз в горячей (40-50 С) проточной воде в течение 1-2 мин сульфидирование 1-2 г/л водного раствора полисульфидов натрия в течение 1-2 мин промывка в проточной холодной воде в течение 1-2 мин. Указанные операции проводились при 5-6-кратном повторении, в результате ППУ приобретал достаточный уровень электропроводности для дальнейшего нанесения гальванического покрытия. Гальваническое покрытие наносили в сульфатном растворе никелирования следующего состава, г/л 472 350-400 262 50-60 33 30-40,при температуре 40-50 С и габаритной плотности тока 2 А/дм 2 в течение 20 ч. После осаждения заготовку промывали проточной водой и сушили при 100 С в конвективной сушилке до постоянной массы, затем ППУ подложку удаляли путем нагрева заготовки на воздухе до 500 С. Окончательно материал проходил спекание в печи с защитной атмосферой при 1150 С. В результате получали пеноникель со средней плотностью 0,4 г/см 3. Пример 2. Все операции по подготовке поверхности ППУ и нанесению электропроводного подслоя проводились аналогично, как в примере 1. Гальваническое покрытие наносили в пирофосфатном растворе меднения следующего состава, г/л 452 80-100 427 350-370,при температуре 40-50 С и габаритной плотности тока 1 А/дм 2 в течение 40 ч. После осаждения заготовку промывали проточной водой и сушили при 100 С в конвективной сушилке до постоянной массы, затем ППУ подложку удаляли путем нагрева заготовки на воздухе до 500 С. Окончательно материал проходил спекание в печи с защитной атмосферой при 1000 С. В результате получали пеномедь со средней плотностью 0,4 г/см 3. Оценены затраты на реагенты, расходуемые при получении пеноматериалов на основе никеля и меди в виде заготовок с габаритными размерами 50050020 мм при использовании известного и предлагаемого способов нанесения электропроводного подслоя на поверхность пенополиуретана. При оценке брались средние рыночные цены на химические реактивы, необходимое количество которых рассчитывалось исходя из одноразового использования растворов в объеме, превышающем объем ППУ заготовки в два раза. Данные представлены в таблице. 17642 1 2013.10.30 НеобхоЗатраты на реагендимая Объем ты при нанесении Цена,Способ Реагент Марка концен- раство- электропроводного у.е./кг трация, ра, дм 3 подслоя на ППУг/л заготовку, у.е. 1. ИзРаствор сенсибилизации вестный 222 ч 3,32 70 10 2,32(4)24 хч 1,77 50 10 0,89 223 ч 6,83 0,01 10 0,0007 Сумма при нанесении никелевого электропроводного 79,29 подслоя 2. ПредРаствор сульфидироваиия лагаемый 452 ч 3,50 100 10 3,50 4 чда 0,83 120 10 1,00 227 ч 6,83 20 10 1,37 Полисульфид натрия ч 4,54 2 10 0,09 Сумма при нанесении сульфидного электропроводного 5,96 подслоя Таким образом, по предлагаемому способу возможно снижение затрат на материалы при придании электропроводности более чем в 13 раз в сравнении с палладиевой активацией и последующим химическим никелированием. Источники информации 1. А.с.1640208 1, МПК 25 1/08, 1991 (прототип). 2. А.с.1449595 1, МПК 25 7/00, 1989. 3. А.с.1366294 1, МПК 22 5/00, 22 1/08, 1988. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4