泡沫镍——制造、性能和应用
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作者编者:钟发平|责编:郭穗娟
出版社电子工业
ISBN9787121427756
出版时间2022-02
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定价298元
货号1202594468
上书时间2024-06-02
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作者简介
钟发平博士，高级研究员，湖南科力远新能源股份有限公司董事长兼先进储能材料国家工程研究中心主任，2015年入选科学技术部\"创新人才推进计划科技创新创业人才”，2016年，入选由中华人民共和国组织部评选的第二批国家\"万人计划”科技创新领军人才。主要研究方向：新型储能电池及其材料
目录
目 录
第一篇 镍、多孔金属、泡沫镍概论
第一章 镍3
1.1 镍的自然属性3
1.1.1 镍的物理、化学性质3
1.1.2 镍的主要化合物及其性质4
1.1.3 镍在生物体中的作用和危害5
1.2 镍的冶炼7
1.2.1 镍矿的类型7
1.2.2 镍矿资源的分布8
1.2.3 镍的冶炼工艺10
1.3 镍在国民经济中的应用13
1.3.1 镍在不锈钢中的应用14
1.3.2 镍在镍基合金中的应用14
1.3.3 镍在表面工程技术中的应用17
1.3.4 镍在镍系列电池中的应用19
1.3.5 镍在工业催化中的应用22
1.4 镍资源的回收利用23
1.4.1 镍资源回收的现状和问题23
1.4.2 镍资源回收利用技术24
第二章 多孔材料与多孔金属26
2.1 多孔材料26
2.1.1 多孔材料的结构特征27
2.1.2 多孔材料的分类27
2.1.3 蜂窝材料30
2.1.4 多孔材料的应用31
2.2 多孔金属（泡沫金属）33
2.2.1 泡沫金属的发展33
2.2.2 泡沫金属的制造方法34
2.2.3 泡沫金属的特性37
2.2.4 泡沫金属的应用39
2.3 泡沫镍39
2.3.1 泡沫镍的孔结构特征40
2.3.2 泡沫镍的产品质量与制造方法41
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42
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45
3.1 泡沫镍制造技术在中国的开发历程45
3.1.1 技术背景45
3.1.2 块状泡沫镍的开发48
3.1.3 连续带状泡沫镍的开发52
3.2 连续带状泡沫镍制造技术的创新与进步54
3.2.1 真空磁控溅射的技术创新55
3.2.2 电铸技术创新65
3.2.3 电铸镍废水处理的技术创新――膜分离技术77
3.3 泡沫镍产业的现状及未来展望80
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87
4.1 真空理论及真空技术87
4.1.1 真空的基本概念[1,2,3]87
4.1.2 真空物理学基础[5]88
4.1.3 真空状态的表征[6]90
4.1.4 真空状态的获得91
4.1.5 真空检漏[11]94
4.2 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍工艺95
4.2.1 真空磁控溅射镀膜的基本原理95
4.2.2 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍工艺流程96
4.2.3 磁控溅射工艺中镍靶的设计97
4.3 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍设备98
4.3.1 概述98
4.3.2 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍设备的设计要点100
4.3.3 聚氨酯海绵真空磁控溅射真空镀镍主机102
4.3.4 聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍辅助设施119
4.4 磁控溅射半成品质量特性及控制122
4.4.1 磁控溅射的半成品质量参数122
4.4.2 质量检测与监控方法123
4.4.3 影响半成品质量的若干因素124
第五章 聚氨酯海绵导电化处理：化学镀镍法及涂导电胶法125
5.1 化学镀镍法125
5.1.1 化学镀镍法简介125
5.1.2 聚氨酯海绵化学镀镍生产工艺126
5.1.3 聚氨酯海绵化学镀镍生产设备及车间设计136
5.1.4 化学镀镍海绵模芯质量指标及检测方法139
5.1.5 泡沫镍制造与化学镀镍工艺的述评141
5.2 涂炭胶法142
5.2.1 涂炭胶法简介142
5.2.2 涂炭胶法工艺流程142
5.3 其他方法144
5.4 不同导电化方法的对比144
第六章 泡沫镍制造中的电铸工艺147
6.1 金属的电沉积148
6.1.1 金属电沉积理论148
6.1.2 金属电沉积技术151
6.2 电镀镍与电铸镍154
6.2.1 电镀镍的不同电解液体系154
6.2.2 不同性状的电镀镍层155
6.2.3 电铸镍工艺技术156
6.3 泡沫镍制造中的电铸镍原理及工艺158
6.3.1 电铸工序的电极过程动力学158
6.3.2 泡沫镍制造中的连续电铸工艺161
6.4 泡沫镍生产用的电铸设备167
6.4.1 部分泡沫镍生产企业的主要电铸设备167
6.4.2 泡沫镍电铸设备系统173
6.4.3 泡沫镍电铸设备：辅助控制系统180
6.5 泡沫镍半成品的质量管理187
6.5.1 泡沫镍半成品的质量缺陷187
6.5.2 泡沫镍半成品质量缺陷分析与控制187
第七章 泡沫镍制造的热处理技术192
7.1 烘干、模芯去除及泡沫镍除氢192
7.1.1 电铸泡沫镍半成品的烘干处理192
7.1.2 电铸泡沫镍半成品中的模芯去除195
7.1.3 电铸泡沫镍的除氢处理201
7.2 泡沫镍制造的热处理工艺：高温还原202
7.2.1 镍的氧化与还原202
7.2.2 氢气作为高温还原剂的优势202
7.3 退火处理204
7.3.1 电铸泡沫镍半成品的内应力和晶体缺陷204
7.3.2 退火过程中的晶粒变化207
7.3.3 退火处理过程中冷却工艺的控制214
7.3.4 退火处理后泡沫镍的组织与性能218
7.4 泡沫镍制造的热处理设备220
7.4.1 泡沫镍热处理设备的总体结构220
7.4.2 放卷机220
7.4.3 焚烧炉222
7.4.4 还原炉224
7.4.5 冷却段225
7.4.6 收卷机226
7.5 热处理泡沫镍半成品的质量控制227
第八章 泡沫镍的剪切、包装及储运230
8.1 剪切和包装工艺流程230
8.2 剪切设备231
8.2.1 卧式分切机231
8.2.2 泡沫镍立式分切机238
8.2.3 新型分切机240
8.3 剪切、包装工序的质量管理242
8.4 泡沫镍成品的包装及储运管理244
8.4.1 泡沫镍成品的包装一般程序技术要求及注意事项244
8.4.2 泡沫镍产品储存要求245
8.4.3 泡沫镍运输过程的注意事项246
第九章 泡沫镍的无铜化生产247
9.1 铜对镍氢动力电池的危害247
9.2 洁净厂房的设计、施工与运行管理251
9.2.1 洁净厂房技术简介251
9.2.2 洁净厂房防铜的基本原则252
9.2.3 洁净厂房的设计253
9.2.4 洁净防铜厂房的空气净化系统256
9.2.5 洁净防铜厂房的运行管理259
9.3 洁净厂房内生产设备的防铜设计与管控267
9.3.1 泡沫镍生产设备中的铜质零部件267
第十章 泡沫镍产品的质量管理272
10.1 泡沫镍的主要质量指标及其检测方法273
10.1.1 外观尺寸及接头数273
10.1.2 电阻率277
10.1.3 力学性能278
10.1.4 孔数与孔径282
10.1.5 孔隙率285
10.1.6 面密度286
10.1.7 泡沫镍的特性质量指标――沉积厚度比（DTR）291
10.1.8 泡沫镍的杂质含量和化学成分检测294
10.2 电子显微镜和能谱仪在泡沫镍质量控制中的应用295
10.2.1 扫描电子显微镜的工作原理及应用295
10.2.2 扫描电子显微镜应用实例297
10.3 泡沫镍产品的质量监测301
10.3.1 泡沫镍生产工艺流程301
10.3.2 泡沫镍生产过程在线质量监测302
10.3.3 泡沫镍生产过程的人工质量监测303
10.4 泡沫镍生产质量管理体系[14]309
10.4.1 ISO 9000族质量管理体系概述309
10.4.2 ISO 9000族标准与企业的核心竞争力310
10.4.3 ISO 9000族标准在泡沫镍质量管理中的实际应用313
10.4.4 推行ISO 9000族质量管理体系（标准）的经验320
第十一章 制造泡沫镍的关键原材料324
11.1 聚氨酯海绵324
11.1.1 概述324
11.1.2 聚氨酯海绵的合成325
11.1.3 聚氨酯海绵的切片工艺与主要供应商326
11.1.4 聚氨酯海绵的储存与运输329
11.1.5 聚氨酯海绵的废弃处置办法330
11.2 金属镍332
11.2.1 镍靶基材332
11.2.2 镍阳极332
11.3 液态氨335
11.3.1 概述335
11.3.2 氨分解制氢336
11.3.3 液态氨安全管理说明337
11.4 镍盐337
11.4.1 概述337
11.4.2 主要镍盐简介338
11.4.3 镍盐的存储与安全管理339
第十二章 泡沫镍生产安全技术与管理340
12.1 泡沫镍生产中的危险源340
12.1.1 危险化学品的特性340
12.1.2 泡沫镍生产过程危险化学品所在工序及其状况342
12.1.3 泡沫镍生产中需重点监管的危险化学品――氨和氢气342
12.2 针对氨、氢气危险源安全设计及防范要点346
12.2.1 工厂选址安全设计要点346
12.2.2 工厂平面布置安全设计要点346
12.2.3 厂房、建（构）筑物安全设计要点349
12.3 泡沫镍生产的安全管理350
12.3.1 工艺、设备操作指导书与安全作业证350
12.3.2 危险品管理及物料储存352
12.3.3 安全防护设施及配置的管理353
12.3.4 防火、防爆、防毒和防尘管理355
12.3.5 事故管理357
12.3.6 检修安全管理[20]357
12.3.7 电气设备安全管理359
12.3.8 特种设备的使用管理[13]360
第十三章 泡沫镍的绿色制造与智能生产363
13.1 概述363
13.1.1 三次浪潮和四次工业革命363
13.1.2 关于绿色制造[4]365
13.1.3 关于智能制造366
13.2 泡沫镍绿色制造理念与创新实例367
13.2.1 实现工业三废零排放目标367
13.2.2 镍消耗的降低372
13.2.3 生产水耗的降低375
13.2.4 生产能耗降低及新能源和能源新结构展望378
13.2.5 降低生产成本的其他实例381
13.3 泡沫镍智能生产理念与创新实例382
13.3.1 SCADA系统在泡沫镍生产管理中的开发应用382
13.3.2 工程品质管理子系统的开发384
13.3.3 电铸电解液在线监测及酸自动补加系统的开发385
13.3.4 多级电铸电流密度优化分配工艺技术的开发386
13.3.5 热处理工艺技术的优化387
13.3.6 阳极钛篮镍在线振动夯实装置的开发388
第三篇 泡沫镍的性能和应用
第十四章 泡沫镍的性能391
14.1 泡沫镍的材料力学性能392
14.1.1 泡沫镍与材料力学概述392
14.1.1 泡沫镍的拉伸性能394
14.1.2 泡沫镍的压缩性能400
14.1.3 泡沫镍的能量吸收和抗冲击性能407
14.1.4 泡沫镍的疲劳性能413
14.2 泡沫镍的声学性能415
14.2.1 泡沫金属的声学性能简介415
14.2.2 泡沫镍的声学性能研究419
14.3 泡沫镍的热学性能420
14.3.1 泡沫金属的热学性能简介420
14.3.2 泡沫金属在热传导工程中的实际应用424
14.3.3 泡沫镍的热学性能研究425
14.4 泡沫镍的电磁学性能426
14.4.1 泡沫镍的电阻率测量426
14.4.2 泡沫镍电导率的影响因素研究428
14.4.3 泡沫镍和泡沫金属的电磁屏蔽性能431
14.5 泡沫镍的各向异性433
14.5.1 泡沫镍各向异性形成的机理434
14.5.2 泡沫镍各向异性的特征435
第十五章 泡沫镍的应用440
15.1 在化学电源领域的应用442
15.1.1 在镍系列电池中的应用及展望442
15.1.2 在超级电容器中的应用445
15.1.3 在燃料电池中的应用447
15.1.4 在锂电池中的应用452
15.1.5 在其他化学电源中的应用458
15.2 在电化学工程领域的应用460
15.2.1 在电化学水处理技术中的应用460
15.2.3 在有机电化学领域中的应用464
15.2.4 在电化学传感器中的应用465
15.3 在化学工程领域的应用466
15.3.1 在化工催化反应中的应用466
15.3.2 在分离过滤中的应用470
15.3.3 在热工领域中的应用471
15.3.4 在其他化工领域中的应用472
15.4 在功能材料领域的应用474
15.4.1 在电磁屏蔽方面的应用474
15.4.2 在消声降噪方面的应用475
15.4.3 在吸能减振方面的应用475
参考文献476
内容摘要
泡沫镍作为一种新型的工程金属材料，由于具有特殊的、相对一致的三维结构、高比表面积、高孔隙率、优良的导电性能、良好的化学/电化学稳定性和催化活性，兼备轻质、阻燃、透气、吸纳声波和电磁波、易于回收再利用等多种优良性能，已被广泛用作镍系二次电池和超级电容器的电极集流体材料，并且在燃料电池/金属空气电池/锂离子电池等新型化学电源、电化学水处理、电化学合成、电化学传感器等电化学工程领域、化工催化/分离过滤/热交换等化工领域，以及电磁屏蔽、消声减振等功能材料领域展示了良好的应用前景。本书主要介绍泡沫镍的技术发展历程、泡沫镍的制造工艺及其关键技术和质量控制、性能表征和检测方法、泡沫镍的绿色制造/安全生产和产业升级、泡沫镍的潜在用途以及相关应用领域的最新研究结果和进展。 本书提供的专业技术例证丰富，内容翔实，可作为从事泡沫镍及其他泡沫金属、工程材料的制造/研究和应用领域的科研人员、工程技术人员、企业管理人员的参考书，也可推荐作为高等院校的新能源、材料、化学工程、化学电源和电化学应用技术等相关专业教师、研究生、本科生选读的参考书。
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