泡沫镍：制造、性能和应用

目 录
第一篇　镍、多孔金属、泡沫镍概论
第一章 镍\t3
1．1 镍的自然属性\t3
1．1．1 镍的物理、化学性质\t3
1．1．2 镍的主要化合物及其性质\t4
1．1．3 镍在生物体中的作用和危害\t5
1．2 镍的冶炼\t7
1．2．1 镍矿的类型\t7
1．2．2 镍矿资源的分布\t8
1．2．3 镍的冶炼工艺\t10
1．3 镍在国民经济中的应用\t13
1．3．1 镍在不锈钢中的应用\t14
1．3．2 镍在镍基合金中的应用\t14
1．3．3 镍在表面工程技术中的应用\t17
1．3．4 镍在镍系列电池中的应用\t19
1．3．5 镍在工业催化中的应用\t22
1．4 镍资源的回收利用\t23
1．4．1 镍资源回收的现状和问题\t23
1．4．2 镍资源回收利用技术\t24
第二章 多孔材料与多孔金属\t26
2．1 多孔材料\t26
2．1．1 多孔材料的结构特征\t27
2．1．2 多孔材料的分类\t27
2．1．3 蜂窝材料\t30
2．1．4 多孔材料的应用\t31
2．2 多孔金属（泡沫金属）\t33
2．2．1 泡沫金属的发展\t33
2．2．2 泡沫金属的制造方法\t34
2．2．3 泡沫金属的特性\t37
2．2．4 泡沫金属的应用\t39
2．3 泡沫镍\t39
2．3．1 泡沫镍的孔结构特征\t40
2．3．2 泡沫镍的产品质量与制造方法\t41
2．3．3 与泡沫镍技术有关的若干名词术语的定义及用法说明\t42
第三章 泡沫镍制造技术在中国的开发历程、技术进步及全球的产业现状\t45
3．1 泡沫镍制造技术在中国的开发历程\t45
3．1．1 技术背景\t45
3．1．2 块状泡沫镍的开发\t48
3．1．3 连续带状泡沫镍的开发\t52
3．2 连续带状泡沫镍制造技术的创新与进步\t54
3．2．1 真空磁控溅射的技术创新\t55
3．2．2 电铸技术创新\t65
3．2．3 电铸镍废水处理的技术创新――膜分离技术\t77
3．3 泡沫镍产业的现状及未来展望\t80
第二篇 泡沫镍的制造技术及质量管理
第四章 聚氨酯海绵导电化处理：磁控溅射法\t87
4．1 真空理论及真空技术\t87
4．1．1 真空的基本概念[1，2，3]\t87
4．1．2 真空物理学基础[5]\t88
4．1．3 真空状态的表征[6]\t90
4．1．4 真空状态的获得\t91
4．1．5 真空检漏[11]\t94
4．2 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍工艺\t95
4．2．1 真空磁控溅射镀膜的基本原理\t95
4．2．2 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍工艺流程\t96
4．2．3 磁控溅射工艺中镍靶的设计\t97
4．3 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍设备\t98
4．3．1 概述\t98
4．3．2 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍设备的设计要点\t100
4．3．3 聚氨酯海绵真空磁控溅射真空镀镍主机\t102
4．3．4 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍辅助设施\t119
4．4 磁控溅射半成品质量特性及控制\t122
4．4．1 磁控溅射的半成品质量参数\t122
4．4．2 质量检测与监控方法\t123
4．4．3 影响半成品质量的若干因素\t124
第五章 聚氨酯海绵导电化处理：化学镀镍法及涂导电胶法\t125
5．1 化学镀镍法\t125
5．1．1 化学镀镍法简介\t125
5．1．2 聚氨酯海绵化学镀镍生产工艺\t126
5．1．3 聚氨酯海绵化学镀镍生产设备及车间设计\t136
5．1．4 化学镀镍海绵模芯质量指标及检测方法\t139
5．1．5 泡沫镍制造与化学镀镍工艺的述评\t141
5．2 涂炭胶法\t142
5．2．1 涂炭胶法简介\t142
5．2．2 涂炭胶法工艺流程\t142
5．3 其他方法\t144
5．4 不同导电化方法的对比\t144
第六章 泡沫镍制造中的电铸工艺\t147
6．1 金属的电沉积\t148
6．1．1 金属电沉积理论\t148
6．1．2 金属电沉积技术\t151
6．2 电镀镍与电铸镍\t154
6．2．1 电镀镍的不同电解液体系\t154
6．2．2 不同性状的电镀镍层\t155
6．2．3 电铸镍工艺技术\t156
6．3 泡沫镍制造中的电铸镍原理及工艺\t158
6．3．1 电铸工序的电极过程动力学\t158
6．3．2 泡沫镍制造中的连续电铸工艺\t161
6．4 泡沫镍生产用的电铸设备\t167
6．4．1 部分泡沫镍生产企业的主要电铸设备\t167
6．4．2 泡沫镍电铸设备系统\t173
6．4．3 泡沫镍电铸设备：辅助控制系统\t180
6．5 泡沫镍半成品的质量管理\t187
6．5．1 泡沫镍半成品的质量缺陷\t187
6．5．2 泡沫镍半成品质量缺陷分析与控制\t187
第七章 泡沫镍制造的热处理技术\t192
7．1 烘干、模芯去除及泡沫镍除氢\t192
7．1．1 电铸泡沫镍半成品的烘干处理\t192
7．1．2 电铸泡沫镍半成品中的模芯去除\t195
7．1．3 电铸泡沫镍的除氢处理\t201
7．2 泡沫镍制造的热处理工艺：高温还原\t202
7．2．1 镍的氧化与还原\t202
7．2．2 氢气作为高温还原剂的优势\t202
7．3 退火处理\t204
7．3．1 电铸泡沫镍半成品的内应力和晶体缺陷\t204
7．3．2 退火过程中的晶粒变化\t207
7．3．3 退火处理过程中冷却工艺的控制\t214
7．3．4 退火处理后泡沫镍的组织与性能\t218
7．4 泡沫镍制造的热处理设备\t220
7．4．1 泡沫镍热处理设备的总体结构\t220
7．4．2 放卷机\t220
7．4．3 焚烧炉\t222
7．4．4 还原炉\t224
7．4．5 冷却段\t225
7．4．6 收卷机\t226
7．5 热处理泡沫镍半成品的质量控制\t227
第八章 泡沫镍的剪切、包装及储运\t230
8．1 剪切和包装工艺流程\t230
8．2 剪切设备\t231
8．2．1 卧式分切机\t231
8．2．2 泡沫镍立式分切机\t238
8．2．3 新型分切机\t240
8．3 剪切、包装工序的质量管理\t242
8．4 泡沫镍成品的包装及储运管理\t244
8．4．1 泡沫镍成品的包装一般程序技术要求及注意事项\t244
8．4．2 泡沫镍产品储存要求\t245
8．4．3 泡沫镍运输过程的注意事项\t246
第九章 泡沫镍的无铜化生产\t247
9．1 铜对镍氢动力电池的危害\t247
9．2 洁净厂房的设计、施工与运行管理\t251
9．2．1 洁净厂房技术简介\t251
9．2．2 洁净厂房防铜的基本原则\t252
9．2．3 洁净厂房的设计\t253
9．2．4 洁净防铜厂房的空气净化系统\t256
9．2．5 洁净防铜厂房的运行管理\t259
9．3 洁净厂房内生产设备的防铜设计与管控\t267
9．3．1 泡沫镍生产设备中的铜质零部件\t267
第十章 泡沫镍产品的质量管理\t272
10．1 泡沫镍的主要质量指标及其检测方法\t273
10．1．1 外观尺寸及接头数\t273
10．1．2 电阻率\t277
10．1．3 力学性能\t278
10．1．4 孔数与孔径\t282
10．1．5 孔隙率\t285
10．1．6 面密度\t286
10．1．7 泡沫镍的特性质量指标――沉积厚度比（DTR）\t291
10．1．8 泡沫镍的杂质含量和化学成分检测\t294
10．2 电子显微镜和能谱仪在泡沫镍质量控制中的应用\t295
10．2．1 扫描电子显微镜的工作原理及应用\t295
10．2．2 扫描电子显微镜应用实例\t297
10．3 泡沫镍产品的质量监测\t301
10．3．1 泡沫镍生产工艺流程\t301
10．3．2 泡沫镍生产过程在线质量监测\t302
10．3．3 泡沫镍生产过程的人工质量监测\t303
10．4 泡沫镍生产质量管理体系[14]\t309
10．4．1 ISO 9000族质量管理体系概述\t309
10．4．2 ISO 9000族标准与企业的核心竞争力\t310
10．4．3 ISO 9000族标准在泡沫镍质量管理中的实际应用\t313
10．4．4 推行ISO 9000族质量管理体系（标准）的经验\t320
第十一章 制造泡沫镍的关键原材料\t324
11．1 聚氨酯海绵\t324
11．1．1 概述\t324
11．1．2 聚氨酯海绵的合成\t325
11．1．3 聚氨酯海绵的切片工艺与主要供应商\t326
11．1．4 聚氨酯海绵的储存与运输\t329
11．1．5 聚氨酯海绵的废弃处置办法\t330
11．2 金属镍\t332
11．2．1 镍靶基材\t332
11．2．2 镍阳极\t332
11．3 液态氨\t335
11．3．1 概述\t335
11．3．2 氨分解制氢\t336
11．3．3 液态氨安全管理说明\t337
11．4 镍盐\t337
11．4．1 概述\t337
11．4．2 主要镍盐简介\t338
11．4．3 镍盐的存储与安全管理\t339
第十二章 泡沫镍生产安全技术与管理\t340
12．1 泡沫镍生产中的危险源\t340
12．1．1 危险化学品的特性\t340
12．1．2 泡沫镍生产过程危险化学品所在工序及其状况\t342
12．1．3 泡沫镍生产中需重点监管的危险化学品――氨和氢气\t342
12．2 针对氨、氢气危险源安全设计及防范要点\t346
12．2．1 工厂选址安全设计要点\t346
12．2．2 工厂平面布置安全设计要点\t346
12．2．3 厂房、建（构）筑物安全设计要点\t349
12．3　泡沫镍生产的安全管理\t350
12．3．1 工艺、设备操作指导书与安全作业证\t350
12．3．2 危险品管理及物料储存\t352
12．3．3 安全防护设施及配置的管理\t353
12．3．4 防火、防爆、防毒和防尘管理\t355
12．3．5 事故管理\t357
12．3．6 检修安全管理[20]\t357
12．3．7 电气设备安全管理\t359
12．3．8 特种设备的使用管理[13]\t360
第十三章 泡沫镍的绿色制造与智能生产\t363
13．1 概述\t363
13．1．1 三次浪潮和四次工业革命\t363
13．1．2 关于绿色制造[4]\t365
13．1．3 关于智能制造\t366
13．2 泡沫镍绿色制造理念与创新实例\t367
13．2．1 实现工业三废零排放目标\t367
13．2．2 镍消耗的降低\t372
13．2．3 生产水耗的降低\t375
13．2．4 生产能耗降低及新能源和能源新结构展望\t378
13．2．5 降低生产成本的其他实例\t381
13．3 泡沫镍智能生产理念与创新实例\t382
13．3．1 SCADA系统在泡沫镍生产管理中的开发应用\t382
13．3．2 工程品质管理子系统的开发\t384
13．3．3 电铸电解液在线监测及酸自动补加系统的开发\t385
13．3．4 多级电铸电流密度优化分配工艺技术的开发\t386
13．3．5 热处理工艺技术的优化\t387
13．3．6 阳极钛篮镍在线振动夯实装置的开发\t388
第三篇　泡沫镍的性能和应用
第十四章 泡沫镍的性能\t391
14．1 泡沫镍的材料力学性能\t392
14．1．1 泡沫镍与材料力学概述\t392
14．1．1 泡沫镍的拉伸性能\t394
14．1．2 泡沫镍的压缩性能\t400
14．1．3 泡沫镍的能量吸收和抗冲击性能\t407
14．1．4 泡沫镍的疲劳性能\t413
14．2 泡沫镍的声学性能\t415
14．2．1 泡沫金属的声学性能简介\t415
14．2．2 泡沫镍的声学性能研究\t419
14．3 泡沫镍的热学性能\t420
14．3．1 泡沫金属的热学性能简介\t420
14．3．2 泡沫金属在热传导工程中的实际应用\t424
14．3．3 泡沫镍的热学性能研究\t425
14．4 泡沫镍的电磁学性能\t426
14．4．1 泡沫镍的电阻率测量\t426
14．4．2 泡沫镍电导率的影响因素研究\t428
14．4．3 泡沫镍和泡沫金属的电磁屏蔽性能\t431
14．5 泡沫镍的各向异性\t433
14．5．1 泡沫镍各向异性形成的机理\t434
14．5．2 泡沫镍各向异性的特征\t435
第十五章 泡沫镍的应用\t440
15．1 在化学电源领域的应用\t442
15．1．1 在镍系列电池中的应用及展望\t442
15．1．2 在超级电容器中的应用\t445
15．1．3 在燃料电池中的应用\t447
15．1．4 在锂电池中的应用\t452
15．1．5 在其他化学电源中的应用\t458
15．2 在电化学工程领域的应用\t460
15．2．1 在电化学水处理技术中的应用\t460
15．2．3 在有机电化学领域中的应用\t464
15．2．4 在电化学传感器中的应用\t465
15．3 在化学工程领域的应用\t466
15．3．1 在化工催化反应中的应用\t466
15．3．2 在分离过滤中的应用\t470
15．3．3 在热工领域中的应用\t471
15．3．4 在其他化工领域中的应用\t472
15．4 在功能材料领域的应用\t474
15．4．1 在电磁屏蔽方面的应用\t474
15．4．2 在消声降噪方面的应用\t475
15．4．3 在吸能减振方面的应用\t475
参考文献\t476