泡沫鎳――製造、性能和套用

《泡沫鎳――製造、性能和套用》是2021年電子工業出版社出版的圖書，作者是鐘發平。

基本介紹

• 中文名：泡沫鎳――製造、性能和套用
• 作者：鐘發平
• 出版社：電子工業出版社 
• ISBN：9787121374203

內容簡介

泡沫鎳作為一種新型的工程金屬材料，由於具有特殊的、相對一致的三維結構、高比表面積、高孔隙率、優良的導電性能、良好的化學/電化學穩定性和催化活性，兼備輕質、阻燃、透氣、吸納聲波和電磁波、易於回收再利用等多種優良性能，已被廣泛用作鎳系二次電池和超級電容器的電極集流體材料，並且在燃料電池/金屬空氣電池/鋰離子電池等新型化學電源、電化學水處理、電化學合成、電化學感測器等電化學工程領域、化工催化/分離過濾/熱交換等化工領域，以及電磁禁止、消聲減振等功能材料領域展示了良好的套用前景。本書主要介紹泡沫鎳的技術發展歷程、泡沫鎳的製造工藝及其關鍵技術和質量控制、性能表征和檢測方法、泡沫鎳的綠色製造/安全生產和產業升級、泡沫鎳的潛在用途及相關套用領域的研究結果和進展。

圖書目錄

目 錄

第一篇　鎳、多孔金屬、泡沫鎳概論

第一章 鎳 3

1．1 鎳的自然屬性 3

1．1．1 鎳的物理、化學性質 3

1．1．2 鎳的主要化合物及其性質 4

1．1．3 鎳在生物體中的作用和危害 5

1．2 鎳的冶煉 7

1．2．1 鎳礦的類型 7

1．2．2 鎳礦資源的分布 8

1．2．3 鎳的冶煉工藝 10

1．3 鎳在國民經濟中的套用 13

1．3．1 鎳在不鏽鋼中的套用 14

1．3．2 鎳在鎳基合金中的套用 14

1．3．3 鎳在表面工程技術中的套用 17

1．3．4 鎳在鎳系列電池中的套用 19

1．3．5 鎳在工業催化中的套用 22

1．4 鎳資源的回收利用 23

1．4．1 鎳資源回收的現狀和問題 23

1．4．2 鎳資源回收利用技術 24

第二章 多孔材料與多孔金屬 26

2．1 多孔材料 26

2．1．1 多孔材料的結構特徵 27

2．1．2 多孔材料的分類 27

2．1．3 蜂窩材料 30

2．1．4 多孔材料的套用 31

2．2 多孔金屬（泡沫金屬） 33

2．2．1 泡沫金屬的發展 33

2．2．2 泡沫金屬的製造方法 34

2．2．3 泡沫金屬的特性 37

2．2．4 泡沫金屬的套用 39

2．3 泡沫鎳 39

2．3．1 泡沫鎳的孔結構特徵 40

2．3．2 泡沫鎳的產品質量與製造方法 41

2．3．3 與泡沫鎳技術有關的若干名詞術語的定義及用法說明 42

第三章 泡沫鎳製造技術在中國的開發歷程、技術進步及全球的產業現狀 45

3．1 泡沫鎳製造技術在中國的開發歷程 45

3．1．1 技術背景 45

3．1．2 塊狀泡沫鎳的開發 48

3．1．3 連續帶狀泡沫鎳的開發 52

3．2 連續帶狀泡沫鎳製造技術的創新與進步 54

3．2．1 真空磁控濺射的技術創新 55

3．2．2 電鑄技術創新 65

3．2．3 電鑄鎳廢水處理的技術創新――膜分離技術 77

3．3 泡沫鎳產業的現狀及未來展望 80

第二篇 泡沫鎳的製造技術及質量管理

第四章 聚氨酯海綿導電化處理―真空磁控濺射鍍鎳法 87

4．1 真空理論及真空技術 87

4．1．1 真空的基本概念 87

4．1．2 真空物理學基礎 88

4．1．3 真空狀態的表征 90

4．1．4 真空狀態的獲得 91

4．1．5 真空檢漏 94

4．2 聚氨酯海綿真空磁控濺射鍍鎳工藝 95

4．2．1 真空磁控濺射鍍膜的基本原理 95

4．2．2 聚氨酯海綿真空磁控濺射鍍鎳工藝流程 96

4．2．3 真空磁控濺射工藝中鎳靶的設計 97

4．3 聚氨酯海綿真空磁控濺射鍍鎳設備 98

4．3．1 概述 98

4．3．2 聚氨酯海綿真空磁控濺射鍍鎳設備的設計要點 100

4．3．3 聚氨酯海綿真空磁控濺射鍍鎳主機 102

4．3．4 聚氨酯海綿真空磁控濺射鍍鎳輔助設施 119

4．4 磁控濺射鍍鎳模芯的質量特性及控制 122

4．4．1 磁控濺射鍍鎳模芯的質量參數 122

4．4．2 質量檢測與監控方法 123

4．4．3 影響半成品質量的若干因素 124

第五章 聚氨酯海綿導電化處理―化學鍍鎳法及塗炭膠法 125

5．1 化學鍍鎳法 125

5．1．1 化學鍍鎳法簡介 125

5．1．2 聚氨酯海綿化學鍍鎳生產工藝 126

5．1．3 聚氨酯海綿化學鍍鎳生產設備及車間設計 136

5．1．4 化學鍍鎳模芯質量指標及檢測方法 139

5．1．5 泡沫鎳製造與化學鍍鎳工藝述評 141

5．2 聚氨酯海綿導電化處理――塗炭膠法 142

5．2．1 導電膠技術簡介 142

5．2．2 塗炭膠法工藝流程 142

5．3 聚氨酯海綿導電化處理――其他方法 144

5．4 不同方法製備的海綿模芯對比分析 144

第六章 泡沫鎳電鑄技術 147

6．1 金屬的電沉積 148

6．1．1 金屬電沉積理論 148

6．1．2 金屬電沉積技術 151

6．2 電鍍鎳與電鑄鎳 154

6．2．1 電鍍鎳的不同電解液體系 154

6．2．2 不同性狀的電鍍鎳層 155

6．2．3 電鑄鎳工藝技術 156

6．3 電鑄泡沫鎳的原理及工藝 158

6．3．1 電鑄泡沫鎳的電極過程動力學 158

6．3．2 泡沫鎳製造中的連續電鑄工藝 161

6．4 泡沫鎳電鑄設備 168

6．4．1 國內外部分泡沫鎳生產企業的主體鑄設備簡介 168

6．4．2 泡沫鎳電鑄設備 173

6．4．3 泡沫鎳電鑄設備――生產線控制系統 179

6．5 泡沫鎳半成品的質量特性及控制 186

6．5．1 泡沫鎳半成品的質量缺陷 186

6．5．2 泡沫鎳半成品質量缺陷的分析與控制 187

第七章 泡沫鎳製造的熱處理技術 192

7．1 泡沫鎳熱處理工藝――烘乾、聚氨酯海綿去除和除氫 192

7．1．1 烘乾處理 192

7．1．2 聚氨酯海綿的去除 195

7．1．3 除氫 201

7．2 泡沫鎳製造的熱處理工藝：高溫還原 202

7．2．1 鎳的氧化與還原 202

7．2．2 氫氣作為高溫還原劑的優勢 202

7．3 泡沫鎳熱處理工藝―退火 204

7．3．1 關於內應力和晶體缺陷 204

7．3．2 退火過程中的晶粒變化 207

7．3．3 退火過程冷卻工藝的控制 214

7．3．4 退火後泡沫鎳的組織與性能 218

7．4 熱處理設備 220

7．4．1 熱處理設備的總體結構 220

7．4．2 放卷機 221

7．4．3 焚燒爐 222

7．4．4 還原爐 224

7．4．5 冷卻段 225

7．4．6 收卷機 226

7．5 熱處理製成品―泡沫鎳的質量控制 227

第八章 泡沫鎳的剪下、包裝及儲運 230

8．1 泡沫鎳的剪下工藝流程 230

8．2 泡沫鎳的剪下設備 231

8．2．1 臥式分切機 232

8．2．2 立式分切機 238

8．2．3 剪下設備未來的發展趨勢 240

8．3 剪下和包裝工序泡沫鎳成品的質量控制 242

8．4 泡沫鎳成品的包裝及儲運管理 244

8．4．1 泡沫鎳成品的包裝程式、技術要求及注意事項 244

8．4．2 泡沫鎳成品的儲存要求 245

8．4．3 泡沫鎳成品運輸過程的注意事項 246

第九章 泡沫鎳的無銅化生產 247

9．1 銅對鎳氫電池的危害 247

9．2 潔淨廠房的設計、施工與運行管理 250

9．2．1 潔淨廠房簡介 250

9．2．2 潔淨廠房防銅的基本原則 251

9．2．3 潔淨廠房的設計 252

9．2．4 潔淨廠房的空氣淨化系統 255

9．2．5 潔淨廠房的運行管理 258

9．3 潔淨廠房內生產設備的防銅設計與管控 266

第十章 泡沫鎳產品的質量管理 271

10．1 泡沫鎳的主要質量指標及其檢測方法 272

10．1．1 外觀尺寸及接頭數 272

10．1．2 電阻率 275

10．1．3 力學性能 277

10．1．4 孔數與孔徑 280

10．1．5 孔隙率 282

10．1．6 面密度 283

10．1．7 沉積厚度比 287

10．1．8 化學成分及雜質含量限值 291

10．2 掃描電子顯微鏡和能譜儀在泡沫鎳質量控制中的套用 291

10．2．1 掃描電子顯微鏡的工作原理及套用 292

10．2．2 掃描電子顯微鏡套用實例 293

10．3 泡沫鎳產品的質量監測 297

10．3．1 泡沫鎳生產工藝流程 297

10．3．2 泡沫鎳生產過程的線上質量監測 298

10．3．3 泡沫鎳生產過程的人工質量監測 300

10．4 泡沫鎳生產質量管理體系 305

10．4．1 質量管理體系概述 305

10．4．2 ISO 9000族標準與企業的核心競爭力 306

10．4．3 ISO 9001標準在泡沫鎳質量管理中的實際套用 309

10．4．4 推行ISO 9000族標準的經驗 316

第十一章 製造泡沫鎳的關鍵原料 320

11．1 聚氨酯海綿 320

11．1．1 概述 320

11．1．2 聚氨酯海綿的合成 321

11．1．3 聚氨酯海綿的切片工藝與主要供應商 322

11．1．4 聚氨酯海綿的儲存與運輸 325

11．1．5 聚氨酯海綿的廢棄處置辦法 326

11．2 金屬鎳 327

11．2．1 鎳靶基材 327

11．2．2 鎳陽極 327

11．3 液氨 331

11．3．1 概述 331

11．3．2 氨分解制氫 332

11．3．3 液氨安全管理說明 333

11．4 鎳鹽 333

11．4．1 概述 333

11．4．2 電鑄泡沫鎳常用無機鎳鹽簡介 334

11．4．3 鎳鹽的存儲與安全管理 334

第十二章 泡沫鎳生產安全技術與管理 336

12．1 泡沫鎳生產中的主要危險源 336

12．1．1 危險化學品的特性 336

12．1．2 泡沫鎳生產過程中危險化學品所在工序及其狀況 338

12．1．3 泡沫鎳生產中需重點監管的危險化學品――氨和氫氣 338

12．2 安全設計及防範要點 342

12．2．1 工廠選址安全設計要點 342

12．2．2 工廠平面布置安全設計要點 342

12．2．3 廠房、建（構）築物安全設計要點 345

12．3　泡沫鎳生產的安全管理 346

12．3．1 工藝、設備操作指導書與安全作業證 346

12．3．2 危險品管理及物料儲存 348

12．3．3 安全防護設施及配置的管理 349

12．3．4 防火、防爆、防毒和防塵管理 351

12．3．5 事故管理 353

12．3．6 檢修安全管理 353

12．3．7 電氣設備安全管理 355

12．3．8 特種設備的使用管理 356

第十三章 泡沫鎳的綠色製造與智慧型生產 359

13．1 概述 359

13．1．1 三次浪潮和四次工業革命 359

13．1．2 關於綠色製造 361

13．1．3 關於智慧型製造 362

13．2 泡沫鎳綠色製造理念與創新實例 363

13．2．1 工業三廢治理的零排放和完善化目標 363

13．2．2 鎳消耗的降低 367

13．2．3 生產水耗的降低 371

13．2．4 生產能耗降低及新能源結構的展望 373

13．2．5 降低生產成本的其他實例 376

13．3 泡沫鎳智慧型生產理念與創新實例 377

13．3．1 SCADA系統在泡沫鎳生產管理中的開發套用 377

13．3．2 工程品質管理子系統的開發 379

13．3．3 電鑄電解液線上監測及酸自控補加系統的開發 380

13．3．4 多級電鑄電流密度最佳化分配工藝技術的開發 381

13．3．5 熱處理工藝技術的最佳化 382

13．3．6 陽極鈦籃鎳線上振動夯實裝置的開發 383

第三篇　泡沫鎳的性能和套用

第十四章 泡沫鎳的性能 387

14．1 泡沫鎳的材料力學性能 388

14．1．1 泡沫鎳與材料力學概述 388

14．1．2 泡沫鎳的拉伸性能 390

14．1．3 泡沫鎳的壓縮性能 396

14．1．4 泡沫鎳的能量吸收和抗衝擊概述 403

14．1．5 泡沫鎳的疲勞性能 409

14．2 泡沫鎳的聲學性能 411

14．2．1 泡沫金屬的聲學性能概述 411

14．2．2 泡沫鎳的聲學性能研究 415

14．3 泡沫鎳的熱學性能 416

14．3．1 泡沫金屬的熱學性能概述 416

14．3．2 泡沫金屬在熱傳導工程中的實際套用 420

14．3．3 泡沫鎳的熱學性能研究 421

14．4 泡沫鎳的電磁學性能 422

14．4．1 泡沫鎳的電阻率測量 422

14．4．2 影響泡沫鎳電導率的因素 424

14．4．3 泡沫鎳和泡沫金屬的電磁禁止性能 427

14．5 泡沫鎳的各向異性 429

14．5．1 泡沫鎳各向異性的成因 430

14．5．2 泡沫鎳各向異性的特徵 431

第十五章 泡沫鎳的套用 436

15．1 在化學電源領域的套用 438

15．1．1 在鎳系列電池中的套用及展望 438

15．1．2 在超級電容器中的套用 441

15．1．3 在燃料電池中的套用 443

15．1．4 在鋰電池中的套用 448

15．1．5 在其他化學電源中的套用 454

15．2 在電化學工程領域的套用 456

15．2．1 在電化學水處理技術中的套用 456

15．2．2 在電催化水分解制氫技術中的套用 458

15．2．3 在有機電化學領域中的套用 460

15．2．4 在電化學感測器技術中的套用 461

15．3 在化學工程領域的套用 462

15．3．1 在化工催化反應中的套用 462

15．3．2 在分離過濾技術中的套用 466

15．3．3 在熱工技術中的套用 467

15．3．4 在其他化工技術中的套用 468

15．4 在功能材料領域的套用 470

15．4．1 在電磁禁止技術中的套用 470

15．4．2 在消聲降噪技術中的套用 471

15．4．3 在吸能減振技術中的套用 471

參考文獻 472

作者簡介

鐘發平博士，高級研究員，湖南科力遠新能源股份有限公司董事長兼先進儲能材料國家工程研究中心主任，2015年入選科學技術部"創新人才推進計畫科技創新創業人才”，2016年，入選由中華人民共和國組織部評選的第二批國家"萬人計畫”科技創新領軍人才。主要研究方向：新型儲能電池及其材料。