一种多孔金属-陶瓷复合膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多孔金属

【技术实现步骤摘要】
一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，具体涉及一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，过滤分离技术在气固、液固分离领域展示出非常良好的应用前景，过滤元件是决定分离效果的核心。用于过滤分离技术的材料根据其基体材质的不同，可以分为有机物、多孔陶瓷和多孔金属过滤材料。此外，又研发出了多孔金属
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陶瓷复合膜材料，实现金属和陶瓷优势互补，以满足工业特殊工况对高性能多孔膜材料的需求。
[0003]多孔金属
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陶瓷复合膜材料是以多孔金属为基体、多陶瓷为膜层的复合材料，其具有高精度、高透过量、高纳污量、易再生等优点，已成功应用于制药、食品等领域的过滤与分离。然而，由于材质上的差异，多孔金属基体与陶瓷膜层缺乏亲和力，且存在较大的热膨胀系数差异，通常难以烧结在一起，膜层易开裂、剥落，机械强度差。
[0004]针对这一问题，现有技术中通过在多孔金属基体与陶瓷膜层之间添加一层金属粉末、将多孔金属基体与陶瓷膜层连同刚性外模共烧结等多种方式来提高膜基结合的强度。虽然，现有方法在一定程度上提高了膜基结合强度，但容易导致膜层烧结通量偏低，且共烧结工艺调控复杂，仍然不能满足对高结合强度、高通量和高过滤精度的高性能多孔膜材料的需求。
[0005]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。r/>
技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料及其制备方法，以解决现有技术中的多孔金属
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陶瓷复合膜材料因多孔金属基体与陶瓷膜层缺乏亲和力以及存在较大的热膨胀系数差异而使得膜层易开裂、剥落以及机械强度差等问题。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料的制备方法，所述方法包括：
[0008]将钛粉加入到不锈钢粉中并混合均匀，得到混合粉末；
[0009]将所述混合粉末采用冷等静压法压制，并将得到的多孔金属坯进行第一次烧结，冷却得到多孔金属基体；
[0010]将陶瓷粉和添加剂制备成陶瓷浆料后，将所述陶瓷浆料在所述多孔金属基体的表面形成陶瓷膜层，得到多孔金属
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陶瓷复合膜坯；
[0011]将所述多孔金属
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陶瓷复合膜坯进行第二次烧结，冷却得到多孔金属
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陶瓷复合膜材料。
[0012]作为本专利技术第一方面的优选方式，在得到混合粉末的步骤中，所述钛粉的质量百分比分数为10％～20％，其平均粒径为40～200μm。
[0013]作为本专利技术第一方面的优选方式，在得到混合粉末的步骤中，所述不锈钢粉包括奥氏体不锈钢粉、铁素体不锈钢粉、马氏体不锈钢粉或奥氏体
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铁素体双相不锈钢粉，其平均粒径为50～300μm。
[0014]作为本专利技术第一方面的优选方式，在冷却得到多孔金属基体的步骤中，采用冷等静压法压制时，压制压力为50～300MPa，压制时间为100～600s。
[0015]作为本专利技术第一方面的优选方式，在冷却得到多孔金属基体的步骤中，第一次烧结在真空气氛下进行，升温速率为1～10℃/min，烧结温度为1000～1200℃。
[0016]作为本专利技术第一方面的优选方式，在得到多孔金属
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陶瓷复合膜坯的步骤中，所述陶瓷粉包括Al2O3粉、TiO2粉或ZrO2粉，其平均粒径为0.1～10μm。
[0017]作为本专利技术第一方面的优选方式，在得到多孔金属
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陶瓷复合膜坯的步骤中，所述添加剂包括聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸、柠檬酸铵、聚乙烯醇、羧甲基纤维素和甲基纤维素，其质量百分比分数为3～8％。
[0018]作为本专利技术第一方面的优选方式，在得到多孔金属
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陶瓷复合膜坯的步骤中，采用涂覆法或浸渍法将所述陶瓷浆料在所述多孔金属基体的表面形成所述陶瓷膜层，且每次涂覆或浸渍后在60～120℃下干燥0.5～2h；
[0019]所述陶瓷膜层的厚度为10～200μm。
[0020]作为本专利技术第一方面的优选方式，在冷却得到多孔金属
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陶瓷复合膜材料的步骤中，第二次烧结在真空气氛下进行，先采用1～10℃/min的升温速率升温至400～600℃并保温1～3h，再采用1～10℃/min的升温速率升温至700～1000℃并保温0.5～2h。
[0021]第二方面，本专利技术实施例提供一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料，其由上述第一方面及其优选方式中任意一项所述的多孔金属
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陶瓷复合膜材料的制备方法制备得到。
[0022]本专利技术实施例提供的一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料及其制备方法，通过将活性金属钛粉和不锈钢粉混合均匀得到混合粉末，再通过冷等静压成型、烧结得到多孔金属基体，然后再将陶瓷膜层制备于多孔金属基体上，最后烧结得到多孔金属
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陶瓷复合膜材料。
[0023]本专利技术在不锈钢粉中添加一定量的活性金属钛，钛以两种形式存在：一是作为固溶元素，二是与不锈钢(尤其是其中的铁元素)作用形成新相。由于钛和新相的热膨胀系数低于不锈钢的热膨胀系数，因此钛的添加可以降低多孔金属基体的热膨胀系数，缩小基体与陶瓷膜层之间热膨胀系数的差异，减小膜层制备过程中出现开裂、剥离的倾向；其次，钛属于活性元素，在多孔金属基体与陶瓷膜层界面处聚集的钛元素易与陶瓷相形成强的化学键结合，进而提高界面结合强度；最后，钛粉与不锈钢粉同属于金属，且平均粉末粒度相当，钛粉的添加不会对多孔金属基体的通量和过滤精度产生影响。
[0024]因此，本专利技术的制备方法以及最终制备出的多孔金属
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陶瓷复合膜材料，在保持膜材料高通量、高过滤精度的情况下，有效提高了结合强度，膜层不易开裂、剥落。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料的制备方法的实现流程图。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0028]应注意到：相似的标号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔金属
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陶瓷复合膜材料的制备方法，其特征在于，包括：将钛粉加入到不锈钢粉中并混合均匀，得到混合粉末；将所述混合粉末采用冷等静压法压制，并将得到的多孔金属坯进行第一次烧结，冷却得到多孔金属基体；将陶瓷粉和添加剂制备成陶瓷浆料后，将所述陶瓷浆料在所述多孔金属基体的表面形成陶瓷膜层，得到多孔金属
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陶瓷复合膜坯；将所述多孔金属
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陶瓷复合膜坯进行第二次烧结，冷却得到多孔金属
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陶瓷复合膜材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到混合粉末的步骤中，所述钛粉的质量百分比分数为10～20％，其平均粒径为40～200μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到混合粉末的步骤中，所述不锈钢粉包括奥氏体不锈钢粉、铁素体不锈钢粉、马氏体不锈钢粉或奥氏体
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铁素体双相不锈钢粉，其平均粒径为50～300μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在冷却得到多孔金属基体的步骤中，采用冷等静压法压制时，压制压力为50～300MPa，压制时间为100～600s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在冷却得到多孔金属基体的步骤中，第一次烧结在真空气氛下进行，升温速率为1～10℃/min，烧结温度为1000～1200℃。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王苗，李荣，任尚远，雷雨，曹卜元，刘高建，
申请(专利权)人：西部宝德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：