高孔隙率微觀多孔泡沫鐵的制備

曹華珍，洪坤寶，伍廉奎，鄭國渠*

（浙江工業(yè)大學材料科學與工程學院，浙江 杭州 310014）

【工藝開發(fā)】

高孔隙率微觀多孔泡沫鐵的制備

曹華珍，洪坤寶，伍廉奎，鄭國渠*

（浙江工業(yè)大學材料科學與工程學院，浙江 杭州 310014）

采用導電聚氨酯泡沫為基體，在以FeCl2為主鹽的體系中利用電沉積/氫還原處理方法制備了高孔隙率、微觀多孔的泡沫鐵。結(jié)合X射線衍射儀、掃描電鏡及壓縮應力-應變曲線測試，研究了工藝條件對泡沫鐵微觀形貌及抗壓性能的影響。結(jié)果表明：溶液pH為2，電流密度4 A/dm2，沉積時間16 h，在氮氣氣氛中600 °C直接快速焙燒并隨爐冷卻，可獲得高孔隙率、微觀多孔、力學性能良好的泡沫鐵，其孔隙率達90%，抗壓強度約4.5 MPa。超聲波輔助電沉積有利于提高泡沫鐵的抗壓強度，但其孔隙率有所下降。

聚氨酯；泡沫鐵；電沉積；熱處理；孔隙率；抗壓強度

First-author’s address:College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

泡沫金屬作為一種新型功能和結(jié)構(gòu)材料迅速成為國際材料科學界關注的熱點之一[1-2]。它不但具有金屬的特性，有一定的強度和剛度，還具有泡沫材料的孔隙率高、透氣性好、比表面積大、容重小等優(yōu)點[3]。泡沫鐵作為泡沫金屬材料，熱導率低，電磁屏蔽優(yōu)良，阻燃性和催化性好，氣敏性極佳，在交換器、散熱器、過濾器、內(nèi)燃機的排氣消音器以及催化劑載體等領域均有潛在的應用前景[4]。

主要采用發(fā)泡法、燒結(jié)法、鑄造法及電沉積法等[5-8]方法制備泡沫金屬。近年來，以泡沫為基體，采用電沉積法制備泡沫金屬的報道越來越多[9]。電沉積法制備泡沫金屬的優(yōu)勢在于基體材料的選擇范圍廣，孔結(jié)構(gòu)的可控性強，所得泡沫金屬的孔隙率較大[10]。王殿龍等[11]采用連續(xù)電沉積法制備多孔金屬材料，研究了陽極形狀、安裝位置、運行速度及電流對多孔金屬的影響。李開華等[12]研究了脈沖電沉積在制備泡沫鎳中的應用，獲得了具有低矯頑力和高磁導率的泡沫鎳。單偉根等[13]采用化學鍍及電沉積工藝制備泡沫鐵，并通過改進工藝增強其機械性能。陳紅輝等[14]較為深入地研究了電沉積法制備泡沫鐵的工業(yè)化，并引入超聲波改進制備工藝，得到了機械性能優(yōu)良的泡沫鐵。劉培生等[15]研究了有機泡沫基體浸漿干燥燒結(jié)工藝，可獲得孔隙相互連通的泡沫鐵，這種夾層結(jié)構(gòu)的多孔芯部與金屬面板可形成良好的冶金結(jié)合。

本研究小組前期已就鍍液主鹽、抗氧化劑、熱解溫度等因素對泡沫鐵性能的影響進行了研究[16]。本文系統(tǒng)地研究了電沉積工藝因素對泡沫鐵孔棱的微觀形貌及抗壓性能的影響，旨在提供一種生產(chǎn)孔隙率高、微觀多孔、機械性能優(yōu)良的泡沫鐵的方法，該微觀多孔泡沫鐵可進一步用于催化劑的載體。

1 實驗

1. 1 泡沫鐵的制備

制備流程為：聚氨酯泡沫(PU)→除油→涂覆導電膠→烘干→電沉積鐵→焙燒去除基體→通氫氣還原→泡沫鐵。

1. 1. 1 基體導電化處理

由丙烯酸樹脂、乙酸乙酯、石墨按質(zhì)量比5∶5∶3.5配制成導電膠，將經(jīng)堿液除油及清洗處理的聚氨酯泡沫基體[50 mm × 40 mm × 10 mm，開孔率 ＞95%，孔密度25 PPI(即一英寸內(nèi)孔的個數(shù)為25個)]浸入其中進行導電化處理。為使兩者充分接觸，需用玻璃棒不斷擠壓基體，趕出孔隙中的空氣。取出基體后置于平板上，用玻璃棒滾壓，擠出多余的導電膠，防止孔隙堵塞。再將已浸涂導電膠的基體放入恒溫干燥箱，在60 °C固化2 h，隨后取出，用萬用表測試導電性，其電阻值均在100 ?內(nèi)，表明導電良好，此基體方可用于后續(xù)電沉積。

1. 1. 2 電沉積

電沉積液含F(xiàn)eCl2·4H2O 250 g/L、H3BO330 g/L、NaCl 30 g/L、MnCl25 g/L、抗壞血酸2 g/L和十二烷基苯磺酸鈉2 mg/L，pH 2 ～ 4。

采用 2塊純鐵作陽極，經(jīng)導電處理后的聚氨酯基體為陰極，平行放置在兩陽極之間。保證陰陽極的距離相等，陰陽極面積比為1∶1.2。在磁力攪拌(120 r/min)下進行電沉積，分2步進行：首先在較高電壓(2.5 V)下預鍍30 min，然后以恒電流(3 ～ 5 A/dm2)模式沉積一定時間。電沉積完成后將試樣置于馬弗爐中焙燒0.5 h，除去聚氨酯基體。最后在管式電阻爐內(nèi)800 °C下通H2還原2 h，得到泡沫金屬鐵。

1. 2 表征與測試

采用Thermo ARL X’tra X射線衍射儀(XRD)分析泡沫鐵的物相；用Hitachi S-2700掃描電子顯微鏡(SEM)觀察表面形貌；采用RG 4100電子萬能試驗機測試泡沫鐵的抗壓強度，應變速率0.5 mm/min，不同條件下的樣品均測試3個平行樣，取平均值。利用浮力稱量法測定泡沫鐵的孔隙率ε = [1 - m / (V表ρ)] × 100%，其中m表示泡沫鐵的質(zhì)量，g；V表表示泡沫鐵的表觀體積，cm3；ρ為鐵的密度7.8 g/cm3。

2 結(jié)果與討論

本文研究了不同工藝條件對泡沫鐵孔隙率及性能的影響，在討論完一個工藝條件后，后續(xù)實驗均在之前得到的最佳條件下進行。

2. 1 沉積時間的影響

電沉積時間是決定沉積層厚度的關鍵因素。時間短將導致沉積層過薄，經(jīng)焙燒去除聚氨酯基體后，泡沫鐵易坍塌；若時間過長，沉積層過厚，直接影響泡沫鐵的孔隙率。表1比較了電流密度為4 A/dm2，pH為2時不同沉積時間(不包含預鍍時間)所得泡沫鐵的孔隙率?？梢婋S沉積時間延長，電沉積鐵的厚度增加，孔隙率呈明顯下降趨勢。

表1 不同沉積時間下制備的泡沫鐵的孔隙率Table 1 Porosity of iron foams prepared at different deposition time

圖1為電沉積不同時間所得泡沫鐵的宏觀照片。沉積時間小于16 h(圖1a)，所得泡沫鐵表面基本無結(jié)瘤，沉積層均勻。而電沉積18 h(圖1b)和20 h(圖1c)制備的泡沫鐵表面結(jié)瘤嚴重，泡沫內(nèi)外沉積層的厚度差異大。這主要是由于沉積時間過長，孔隙明顯減小，導致電流分布不均勻，邊緣效應明顯。泡沫鐵的強度依賴于其三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)——孔棱的強度，而電沉積鐵的厚度是影響其強度的一個很重要的因素。Mukai等[17]研究發(fā)現(xiàn)，當試樣的厚度大于6 mm時，多孔材料的強度與試樣無關；Gibson等[18]發(fā)現(xiàn)，如果試樣厚度與孔徑之比大于5，則試樣的尺寸效應可以忽略。本實驗采用的試樣厚度為10 mm，厚度/孔徑比大約為9，因此厚度影響和尺寸效應均可忽略。

圖1 電沉積不同時間制備的泡沫鐵的宏觀形貌Figure 1 Macro-morphologies of iron foams prepared at different deposition time

圖2為沉積不同時間所制備的泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線。各曲線均出現(xiàn)4個不同階段：第一階段——彈性階段，在剛開始壓縮時，應力與應變幾乎呈線性關系；第二階段——塑性變形屈服階段，屈服點出現(xiàn)在彈性階段的末端，應力-應變曲線在屈服點后并未下降而是繼續(xù)上升，但斜率減??；第三階段——軟化階段，達到最大應力后，隨應變增加，應力減??；第四階段——密實階段，此時泡沫鐵中的孔洞被壓垮，反映了壓實后其變形情況，壓縮應力隨應變增大而上升。而隨時間增加，所得泡沫鐵在相同應變量下的應力變大，曲線明顯上移。電沉積16 h制備的試樣屈服強度明顯高于其他試樣，塑性階段的應力增幅也最大，而且進入密實階段后應力上升速率較快。綜合考慮孔隙率、宏觀形貌以及力學性能，電沉積16 h為比較適宜的沉積時間。

圖2 不同沉積時間制備的泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線Figure 2 Compression stressvs. strain curves of the iron foams prepared at different deposition time

2. 2 電沉積溶液pH的影響

圖3為不同pH條件下所得泡沫鐵的孔棱處的SEM照片。pH為2的溶液所得泡沫鐵的孔棱處表面孔洞較多且分布均勻，孔徑為0.5 ～ 1.0 μm；而溶液pH為3和4所得泡沫鐵表面孔洞數(shù)量明顯減少；當pH達到4時，形成了較為致密的沉積層。這主要是因為在電沉積鐵過程中伴隨著氫氣的析出，在pH較低的溶液中，氫離子易在陰極上放電，析氫顯著，所以形成多孔的沉積層。溶液酸度越大，微觀孔洞越多。另一方面，析氫反應加劇會降低鐵沉積的電流效率，因此酸度不可過低。

圖3 在不同pH的溶液電沉積制備的泡沫鐵孔棱處的SEM照片F(xiàn)igure 3 SEM images of the hole edge on the iron foams prepared in electrolytes with different pHs

pH為2時，所得泡沫鐵的孔隙率達93.8%；pH為3時，孔隙率略微減小，為93.4%；當pH增至4時，孔隙率減小較明顯，僅有89.6%。該結(jié)果與圖3所示微觀形貌相吻合。

圖4為溶液pH對泡沫鐵沉積量的影響。圖4表明，隨溶液pH增大，所得泡沫鐵的質(zhì)量呈先增加后減小的趨勢。當溶液pH從2.0增至3.0時，因為析氫減少，鐵電沉積效率提高，所以泡沫鐵質(zhì)量增加；繼續(xù)提高pH至4.0時，在陰極附近氫氧根離子濃度較高，易與鐵離子結(jié)合形成沉淀，導致主鹽流失，沉積效率反而下降。

圖5是在不同pH條件下制備的泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線。從圖5可知，在pH為4的介質(zhì)中制備的泡沫鐵壓縮時，屈服強度略高于其他試樣，這應該與其致密的沉積層結(jié)構(gòu)有關。

圖4 溶液pH對泡沫鐵質(zhì)量的影響Figure 4 Effect of electrolyte pH on the mass of iron foam

圖5 溶液pH對泡沫鐵壓縮應力-應變曲線的影響Figure 5 Effect of electrolyte pH on compression stressvs. strain curves of iron foam

綜合比較，在pH為2的溶液中電沉積，所得泡沫鐵既具有大的孔隙率，又保持了良好的力學性能，同時沉積效率較高。

2. 3 電流密度的影響

圖6為相同沉積電量，不同電流密度下所得泡沫鐵孔棱處的SEM微觀形貌照片。電流密度為3 A/dm2時，制備的泡沫鐵微觀結(jié)構(gòu)致密，孔洞較少，此時孔隙率為 91.1%。隨電流密度增加，沉積物晶粒細化，沉積層孔隙增大(圖6b)。當電流密度達到5 A/dm2時，得到疏松、粗糙的沉積層，此時孔隙率為92.4%，比低電流密度下的試樣孔隙率都高。圖7為不同電流密度下所得泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線?？梢娫? A/dm2下，所得泡沫鐵的屈服強度略低，4 A/dm2所得泡沫鐵的屈服強度較高，且韌性較好。

圖6 不同電流密度下制備的泡沫鐵孔棱處的SEM照片F(xiàn)igure 6 SEM images of the hole edge on the iron foam prepared at different current densities

綜合比較，電流密度為4 A/dm2時，制備的泡沫鐵既具有較高的孔隙率，又能保持良好的力學性能。

2. 4 焙燒條件的影響

聚氨酯泡沫經(jīng)導電處理后作為基體電沉積鐵，電沉積完成后需在一定溫度下焙燒以去除。聚氨酯泡沫完全分解的溫度為400 ～ 450 °C，故焙燒溫度一般選擇在450 °C以上。熱解速率直接影響泡沫鐵三維網(wǎng)狀的骨架結(jié)構(gòu)及其孔隙率。當熱解速率過快時，可能會導致其網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)坍塌，造成力學性能降低。

圖7 電流密度對泡沫鐵壓縮應力-應變曲線的影響Figure 7 Effect of current density on the compression stressvs. strain curves of iron foam

圖8 不同焙燒方式及焙燒溫度制備的泡沫鐵孔棱處的SEM照片F(xiàn)igure 8 SEM images of the hole edge on the iron foam calcined in different ways and at different temperatures

圖 8為采用不同的焙燒方式及焙燒溫度制備的泡沫鐵的孔棱處的微觀形貌照片。比較可見，隨爐加熱制備的試樣(圖8a)表面較為致密，孔隙少；而直接焙燒制備的試樣(圖8b)呈疏松多孔結(jié)構(gòu)，孔洞大小均勻，孔隙大。這是由于熱解速率較大時，基體快速分解，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體穿過沉積層逸出，在表面形成大量的孔洞；熱解速率較小時，基體分解緩慢，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體量少，造成氣體穿過沉積層產(chǎn)生的孔洞數(shù)量大大減少。焙燒后的冷卻方式也直接影響泡沫鐵的微觀結(jié)構(gòu)。在空氣中快速冷卻所制備的泡沫鐵(圖 8c)的多孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重的坍塌，說明快速冷卻方式不利于制備多孔材料，易造成材料韌性下降，脆性增加，從而局部坍塌。不同焙燒溫度制備的泡沫鐵的形貌也有較大區(qū)別，500 °C制備的試樣孔洞較少(圖8d)，而700 °C制備的試樣表面疏松(圖8e)。600 °C制備的試樣(圖8b)不但孔隙率較高，而且孔結(jié)構(gòu)完好、孔洞分布均勻。

綜上分析，采用600 °C直接焙燒后隨爐冷卻是較好的焙燒方式，有利于獲得微觀多孔的泡沫鐵。

圖9顯示焙燒溫度對泡沫鐵的抗壓性能有較大的影響。700 °C焙燒制備的泡沫鐵的屈服強度較小，這是因為溫度過高，快速焙燒去除基體所產(chǎn)生的氣體對泡沫鐵有一定的沖擊作用，部分孔結(jié)構(gòu)受到破壞，所以力學性能下降。比較500 °C和600 °C焙燒制備的泡沫鐵，兩者抗壓強度均較高，然而600 °C下制備的試樣表現(xiàn)出更好的韌性，這可能是由于在此溫度下原有的位錯得到回復，材料塑性增加[19]。

2. 5 焙燒氣氛的影響

圖10為在600 °C氮氣和空氣下焙燒2 h所得泡沫鐵的XRD譜圖。從圖10可見，在空氣中焙燒制備的試樣在26°、45°和65°出現(xiàn)了鐵的衍射峰，其峰形尖銳，結(jié)晶度較高。在氮氣中焙燒所得試樣不僅有鐵的衍射峰，而且出現(xiàn)了碳的衍射峰。這是由于焙燒過程主要分解聚氨酯、導電膠以及導電成分(石墨)，在空氣中焙燒時，聚氨酯和導電膠氧化分解為碳的氧化物和小分子氣體，石墨也與空氣中的氧氣結(jié)合生成碳的氧化物逸出；而在氮氣下，導電膠中的石墨不能與氧氣結(jié)合而殘留在試樣中。

圖9 焙燒溫度對泡沫鐵壓縮應力-應變曲線的影響Figure 9 Effect of calcining temperature on the compression stressvs. strain curves of iron foam

圖10 不同氣氛中焙燒制備的泡沫鐵的XRD圖譜Figure 10 XRD patterns of iron foams prepared under different calcining atmospheres

圖 11為在不同氣氛中焙燒所得泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線。與在空氣中焙燒所得試樣相比，在氮氣中焙燒所得試樣的應力-應變曲線明顯上移，后者的屈服強度顯著提高，抗壓強度達到4.5 MPa，且密實階段相同應變量時的應力也更大，表現(xiàn)出更優(yōu)的力學性能。其主要原因有 2個：一方面，在氮氣中焙燒時，碳滯留在鐵基中，一定程度上提高了其抗壓性能；另一方面，在空氣中焙燒發(fā)生了鐵的氧化，通氫還原后得到的泡沫鐵表面結(jié)構(gòu)疏松，而在氮氣中鐵基本不發(fā)生氧化，因此2種氣氛中制備的試樣在力學性能上存在差異。

2. 6 攪拌方式的影響

圖12比較了超聲波攪拌(80 kHz)和磁力攪拌(120 r/min)這2種方式下所得泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線。從圖12可知，在超聲波作用下制備的泡沫鐵抗壓強度為5.0 MPa左右，高于磁力攪拌條件下制備的試樣，同時也表現(xiàn)出更好的韌性。而由SEM照片(圖13)可見，磁力攪拌下制備的泡沫鐵表面呈疏松多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為90.0%以上(圖13a)，而超聲波輔助電沉積制備的泡沫鐵(圖 13b)，表面較致密，孔隙率約 88.9%。這是由于一方面超聲波影響液相傳質(zhì)以及電結(jié)晶過程，加速了擴散，促進了電沉積金屬的形核與生長，有助于增強抗壓強度和韌性；另一方面，超聲波的強烈攪拌作用加快了氫氣的析出，降低了沉積層的孔隙率。由此，圖 13a為最佳工藝條件下制備的泡沫鐵的SEM照片。超聲波條件下所得泡沫鐵由于孔隙率較低，還需進一步優(yōu)化工藝條件，在未來的工作中繼續(xù)探索。

圖11 不同氣氛中焙燒制備的泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線Figure 11 Compression stressvs. strain curves of iron foams prepared under different calcining atmospheres

圖12 攪拌方式對泡沫鐵的壓縮應力-應變曲線的影響Figure 12 Effects of stirring methods on the compression stress vs. strain curves of iron foam

3 結(jié)論

(1) 以聚氨酯泡沫為基體，采用電沉積法制備了具有高孔隙率、微觀多孔、力學性能優(yōu)良的泡沫鐵，其優(yōu)化工藝條件為：磁力攪拌(120 r/min)，電解液pH = 2，沉積電流4 A/dm2，沉積時間16 h，在氮氣氣氛中600 °C快速焙燒并隨爐冷卻，所得試樣孔隙率達90.0%，抗壓強度約4.5 MPa。

圖13 不同攪拌方式下制備的泡沫鐵的SEM照片F(xiàn)igure 13 SEM images of iron foams prepared by different stirring methods

(2) 電沉積溶液的pH影響泡沫鐵的孔隙率，適當增加酸度有助于提高孔隙率和沉積效率，但力學性能略微下降。

(3) 焙燒條件是影響孔隙率和力學性能的重要因素。快速焙燒有助于獲得高孔隙、微觀多孔的泡沫鐵；焙燒溫度過高會導致泡沫鐵力學性能下降；600 °C下焙燒所得泡沫鐵不僅抗壓強度較高，而且塑性增加；在氮氣氣氛中焙燒，一定程度上提高了力學性能。

(4) 使用超聲波輔助電沉積，所得泡沫鐵抗壓強度及韌性顯著提高，但孔隙率下降。

[1] 劉培生. 泡沫金屬雙向承載的力學模型[J]. 中國有色金屬學報, 2006, 16 (4)： 567-574.

[2] PANG Q P, WU G H, SUN D L, et al. Compressive property and energy absorption characteristic of 3D open-cell Ni-Cr-Fe alloy foams under quasi-static conditions [J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22 (supplement 2)： s566-s572.

[3] BHATTACHARYA A, CALMIDI V V, MAHAJAN R L. Thermophysical properties of high porosity metal foams [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, 45 (5)： 1017-1031.

[4] HELWIG H M, GARCIA-MORENO F, BANHART J. A study of Mg and Cu additions on the foaming behavior of Al-Si alloys [J]. Journal of Materials Science, 2011, 46 (15)： 5227-5236.

[5] 陳良木, 陳范才, 李文軍, 等. 電沉積鎳-鉬-鈷泡沫合金析氫電極的工藝研究[J]. 電鍍與涂飾, 2010, 29 (8)： 1-3, 17.

[6] WILSON H P, WILLIAM P G. Method of producing a lightweight foamed metal： US3300296 [P]. 1967-01-24.

[7] 曾海軍. 連續(xù)泡沫鐵的制造技術[J]. 電鍍與涂飾, 2012, 31 (2)： 17-19.

[8] SHARMA C S, MATSUNAGA M, NAKAGAWA T, et al. Friction and wear of sintered cast iron products [J]. Journal of Lubrication Technology, 1979, 101 (1)：54-63.

[9] DOHERTY T, SUNDERLAND J G, ROBERTS E P L, et al. An improved model of potential and current distribution within a flow-through porous electrode [J]. Electrochimica Acta, 1996, 41 (4)： 519-526.

[10] 楊東輝, 何德坪. 氫化鈦熱分解特性與小孔徑低孔隙率泡沫鋁合金[J]. 中國有色金屬學報, 2004, 14 (12)： 2021-2028.

[11] 王殿龍, 戴長松, 姜兆華, 等. 電沉積法制備高孔率泡沫金屬的電流密度控制[J]. 哈爾濱工業(yè)大學學報, 2003, 35 (2)： 230-233.

[12] 李開華, 羅江山, 唐永建, 等. 泡沫鎳制備中脈沖電沉積鎳研究[J]. 稀有金屬材料與工程, 2008, 37 (8)： 1451-1455.

[13] 單偉根. 泡沫鐵及鐵鎳合金的制備與性能分析[D]. 南京： 南京航空航天大學, 2012： 1-79.

[14] 陳紅輝, 朱愛平, 夏健康, 等. 泡沫鐵制備工藝的研究[J]. 電鍍與環(huán)保, 2007, 27 (5)： 11-12.

[15] 劉培生, 羅軍, 陳一鳴. 泡沫鐵及其夾層結(jié)構(gòu)的制備[J]. 稀有金屬材料與工程, 2012, 41 (增刊2)： 50-53.

[16] 孫路陽, 侯廣亞, 曹華珍, 等. 電化學沉積法制備泡沫鐵及其性能研究[J]. 浙江工業(yè)大學學報, 2010, 38 (5)： 508-513.

[17] MUKAI T, KANAHASHI H, MIYOSHI T, et al. Experimental study of energy absorption in a close-celled aluminum foam under dynamic loading [J]. Scripta Materialia, 1999, 40 (8)： 921-927.

[18] GIBSON L J, ASHBY M F. Cellular Solids： Structure and Properties [M]. 2nd ed. Cambridge, UK： Cambridge University Press, 1999： 12-14.

[19] 朱荻, 張文峰, 雷衛(wèi)寧. 基于電沉積技術的納米晶材料晶粒細化工藝研究[J]. 人工晶體學報, 2004, 33 (5)： 765-769.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Preparation of high-porosity microporous iron foam

CAO Hua-zhen, HONG Kun-bao, WU Lian-kui, ZHENG Guo-qu*

A microporous iron foam with high porosity was prepared via electrodeposition on the template of conductive polyurethane foam in a FeCl2-based electrolyte followed by reduction in hydrogen atmosphere. The effects of process conditions on microstructure and compressive strength of the iron foam were studied by combination of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and stress vs. strain curve measurement. It was shown that microporous iron foams with high porosity (up to 90%) and excellent mechanical properties (whose compressive strength is about 4.5 MPa) can be obtained via electrodeposition at pH 2 and current density 4 A/dm2for 16 h followed by direct calcination at 600 °C under nitrogen atmosphere and cooling in stove. Ultrasonic assisted electrodeposition is beneficial to the enhancement of compressive strength of the iron foam, but decreases its porosity.

polyurethane; foamed iron; electrodeposition; heat treatment; porosity; compressive strength

TB383.4

A

1004 - 227X (2015) 16 - 0918 - 07

2015-04-07

2015-05-13

浙江省科技計劃面上科研項目（2009C31048）。

曹華珍（1976-），女，江西景德鎮(zhèn)人，博士，副教授，研究方向為金屬材料及表面工程。

鄭國渠，博士，博士生導師，(E-mail) zhenggq@zjut.edu.cn。