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Cu-Zn合金去合金化法制备纳米多孔铜研究

2018-12-21梁红英

机械工程与自动化 2018年6期
关键词:化学

梁红英

(太原工业学院 机械工程系,山西 太原 030008)

0 引言

去合金化即选择性腐蚀是指通过化学腐蚀或电化学腐蚀选择性地去除较为活泼的一个或者多个组元的一种方法[1]。Cu-Zn合金中Cu的标准氢电极电位为+0.337 V,Zn的标准氢电极电位为-0.762 8 V,二者的电极电位差为1.11 V,满足发生去合金化的条件。发生腐蚀时,合金中活泼的即电极电位低的Zn原子优先溶解进入溶液中,随着腐蚀的进行被腐蚀区域不断向合金内部扩展形成孔洞,最终获得三维连通的纳米多孔结构。

纳米多孔材料具有高的比表面积、高通透性、高导电导热性等优点,使其在传感器、分离器、工业催化、分子筛等领域得到广泛应用[2-5]。例如纳米多孔铜可作为酶的固定化载体应用于生物传感器的制备[6],或Raney Cu作为催化剂用于水煤气转换反应[7];低密度多孔材料保持了金属的可焊接性、延展性等特点,可用来设计大型轻便结构[8];纳米多孔铜在燃料电池和锂离子电池等能量领域也有重要应用价值。

1 实验方法

(1) 实验原料为分析纯Cu粉和分析纯Zn粉,经球磨混合均匀真空熔炼后浇注成直径为20 mm圆柱体形试样,其中Zn含量(原子分数)为25%。

(2) Cu-Zn合金的均匀化退火处理:由于浇铸时冷却速度快,真空熔炼后获得的单相固溶体成分不均匀,所以要通过均匀化退火以获得成分均匀的Cu-Zn合金。均匀化退火处理工艺为:将试样分成三批,分别加热到400 ℃、600 ℃和800 ℃,保温6 h,出炉空冷。

(3) 将均匀化处理后的试样采用电火花线切割设备切成厚度为1 mm~2 mm的薄片,然后加热到200 ℃取出轧制成厚度为150 mm~200 mm,宽为20 mm的细长薄片。……

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