一种三元复合多孔金属薄膜制备方法与流程

1.本发明涉及金属膜技术领域，具体涉及一种三元复合多孔金属薄膜制备方法。


背景技术：

2.多孔金属膜材料广泛应用于环保、石油化工、煤化工等工业领域，按其材料种类可分为复合丝网材料、粉网复合材料和金属纤维材料等。
3.目前这三种金属膜均具有自身的优缺点，如复合丝网材料和金属纤维具有较高的过滤通量，存在过滤精度低、易堵和制备工艺复杂等缺点，粉网复合材料具有高过滤精度，存在孔隙率低、过滤通量较小，基本为金属纤维毡的1/2，且在使用过程中粉易脱落。因此，迫切需开发一种过滤通量大和高过滤精度的新型多孔材料金属膜。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，解决现有的金属膜制备工艺难以制备出过滤通量大和高过滤精度的金属膜的问题。
5.为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，包括如下步骤，步骤s1，将不锈钢粉料与金属纤维丝按一定比例进行高速球磨，得到预合金化的粉料；步骤s2,将粉料添加到支撑网单侧上，并且将单侧添加有粉料的支撑网从轧机的轧辊穿过，使粉料均匀附着在支撑网上，得到生坯；步骤s3,对生坯进行烧结，得到金属膜。
6.进一步的技术方案是，所述步骤s2中，通过冷喷涂的方式将粉料添加到支撑网单侧上。
7.进一步的技术方案是，所述步骤s2中，所述支撑网在进入轧辊前，通过均匀倾倒的方式将粉料添加到支撑网单侧上。
8.进一步的技术方案是，所述步骤s1中金属纤维丝占粉料总质量的0.5-20%，不锈钢粉料与金属纤维丝通过行星式球磨机进行球磨，所述球磨机内混有不锈钢球，所述不锈钢球占球磨机内磨球质量的20-50%，所述不锈钢球直径为10-40mm，所述球磨时间为2-4h。
9.更进一步的技术方案是，所述金属纤维丝直径为1-20μm,长度为50-200μm。
10.更进一步的技术方案是，所述支撑网厚度为0.2-1mm，宽度为400-1000mm，长度为1000-3000mm，所述支撑网为金属编织网、钢板网或冲孔网。
11.更进一步的技术方案是，所述步骤s3中的烧结过程包括以下步骤，步骤n1，将生坯装入连续气氛烧结炉内进行烧结，并且相邻两个生坯之间加惰性隔层；步骤n2,向连续气氛烧结炉内通入氩气，将炉内空气排尽；然后将炉子温度从室温升至200-250℃，保温60-120min，用于排除生坯内水分；步骤n3, 从250℃升至1150-1250℃，保温120-240min；步骤n4,将金属膜从连续气氛烧结炉内取出，然后将惰性隔层取掉。
12.更进一步的技术方案是，所述惰性隔层为金属氧化物隔层。
13.更进一步的技术方案是，所述骤n2升温速率不大于10℃/min；所述步骤n3升温速率不大于10℃/min。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过调节金属粉末和金属纤维丝比例来重构膜的孔隙排布状态，实现孔隙率和过滤通量的调节；2、通过球磨的方式来混合金属粉末和金属纤维丝，能够使金属粉末和金属纤维丝进一步研磨细度的同时，能够通过球磨的方式使金属粉末和金属纤维丝混合得到预合金化的粉料；3、利用金属纤维丝比表面大在高温烧结时易过熔特点，提升了孔隙率，同时提升膜本身及膜与基体结合性，防止粉末易脱落问题。并且添加有机粘结剂，不仅减少了对环境污染，同时产品本身无有机残留物，大大提升了产品腐蚀性和韧性。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.实施例1：为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，包括如下步骤，步骤s1，将不锈钢粉料与金属纤维丝按一定比例进行高速球磨，得到预合金化的粉料；步骤s2,将粉料添加到支撑网单侧上，并且将单侧添加有粉料的支撑网从轧机的轧辊穿过，使粉料均匀附着在支撑网上，得到生坯；步骤s3,对生坯进行烧结，得到金属膜。
17.所述步骤s2中，通过冷喷涂的方式将粉料添加到支撑网单侧上。冷喷涂是一种表面喷涂工艺，整个过程金属粒子没有被融化，利用压缩空气加速金属粒子到临界速度(超音速)，金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着。
18.所述步骤s2中，所述支撑网在进入轧辊前，通过均匀倾倒的方式将粉料添加到支撑网单侧上。通过控制支撑网和粉料流速得到生坯，速度一般为：1-3m/min。
19.所述步骤s1中金属纤维丝占粉料总质量的0.5-20%，不锈钢粉料与金属纤维丝通过行星式球磨机进行球磨，所述球磨机内混有不锈钢球，所述不锈钢球占球磨机内磨球质量的20-50%，所述不锈钢球直径为10-40mm，所述球磨时间为2-4h。
20.所述金属纤维丝直径为1-20μm,长度为50-200μm。
21.所述支撑网厚度为0.2-1mm，宽度为400-1000mm，长度为1000-3000mm，所述支撑网为金属编织网、钢板网或冲孔网。
22.所述步骤s3中的烧结过程包括以下步骤，步骤n1，将生坯装入连续气氛烧结炉内进行烧结，并且相邻两个生坯之间加惰性隔层；步骤n2,向连续气氛烧结炉内通入氩气，将炉内空气排尽；然后将炉子温度从室温升至200-250℃，保温60-120min，用于排除生坯内水分，规避水分快速挥发导致膜开裂及空洞现象；步骤n3, 从250℃升至1150-1250℃，保温120-240min；步骤n4,将金属膜从连续气氛烧结炉内取出，然后将惰性隔层取掉。
23.所述惰性隔层为金属氧化物隔层。金属氧化物隔层为mgo 或mgal2o4。所述骤n2升温速率不大于10℃/min；所述步骤n3升温速率不大于10℃/min。
24.实施例2：一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，包括如下步骤，步骤s1，将不锈钢粉料与金属纤维丝按一定比例进行高速球磨，得到预合金化的粉料；步骤s2,将粉料添加到支撑网单侧上，并且将单侧添加有粉料的支撑网从轧机的轧辊穿过，使粉料均匀附着在支撑网上，得到生坯；步骤s3,对生坯进行烧结，得到金属膜。
25.所述步骤s2中，通过冷喷涂的方式将粉料添加到支撑网单侧上。冷喷涂是一种表面喷涂工艺，整个过程金属粒子没有被融化，利用压缩空气加速金属粒子到临界速度(超音速)，金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着。
26.所述步骤s2中，所述支撑网在进入轧辊前，通过均匀倾倒的方式将粉料添加到支撑网单侧上。通过控制支撑网和粉料流速得到生坯，速度一般为：2m/min。
27.所述步骤s1中金属纤维丝占粉料总质量的2%%，不锈钢粉料与金属纤维丝通过行星式球磨机进行球磨，所述球磨机内混有不锈钢球，所述不锈钢球占球磨机内磨球质量的40%，所述不锈钢球直径为20mm，所述球磨时间为3h。
28.所述金属纤维丝直径为6μm,长度为100μm。
29.所述支撑网厚度为0.4mm，宽度为518mm，长度为1000mm，所述支撑网为金属编织网、钢板网或冲孔网。
30.所述步骤s3中的烧结过程包括以下步骤，步骤n1，将生坯装入连续气氛烧结炉内进行烧结，并且相邻两个生坯之间加惰性隔层；步骤n2,向连续气氛烧结炉内通入氩气，将炉内空气排尽；然后将炉子温度从室温升至220℃，保温80min，用于排除生坯内水分，规避水分快速挥发导致膜开裂及空洞现象；步骤n3, 从250℃升至1150-1250℃，保温180min；步骤n4,将金属膜从连续气氛烧结炉内取出，然后将惰性隔层取掉。
31.所述惰性隔层为金属氧化物隔层。金属氧化物隔层为mgo。所述骤n2升温速率不大于10℃/min；所述步骤n3升温速率不大于10℃/min。
32.实施例3：对比试验：取市面上所能购买到的不锈钢金属膜，例如通过粉末轧制-喷涂或者粉浆浇筑等方法制备得到的多孔不锈钢金属膜。将上述购买得到的成品不锈钢金属膜与采用本发明方法所制备得到的多孔金属膜进行对比实验，实验数据如表1所示。
33.表1
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本发明金属膜与现有不锈钢金属膜对比实验表尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申
请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

技术特征：
1.一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤s1，将不锈钢粉料与金属纤维丝按一定比例进行高速球磨，得到预合金化的粉料；步骤s2,将粉料添加到支撑网单侧上，并且将单侧添加有粉料的支撑网从轧机的轧辊穿过，使粉料均匀附着在支撑网上，得到生坯；步骤s3,对生坯进行烧结，得到金属膜。2.根据权利要求1所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，通过冷喷涂的方式将粉料添加到支撑网单侧上。3.根据权利要求1所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述支撑网在进入轧辊前，通过均匀倾倒的方式将粉料添加到支撑网单侧上。4.根据权利要求1所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述步骤s1中金属纤维丝占粉料总质量的0.5-20%，不锈钢粉料与金属纤维丝通过行星式球磨机进行球磨，所述球磨机内混有不锈钢球，所述不锈钢球占球磨机内磨球质量的20-50%，所述不锈钢球直径为10-40mm，所述球磨时间为2-4h。5.根据权利要求1所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述金属纤维丝直径为1-20μm,长度为50-200μm。6.根据权利要求1所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述支撑网厚度为0.2-1mm，宽度为400-1000mm，长度为1000-3000mm，所述支撑网为金属编织网、钢板网或冲孔网。7.根据权利要求1所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述步骤s3中的烧结过程包括以下步骤，步骤n1，将生坯装入连续气氛烧结炉内进行烧结，并且相邻两个生坯之间加惰性隔层；步骤n2,向连续气氛烧结炉内通入氩气，将炉内空气排尽；然后将炉子温度从室温升至200-250℃，保温60-120min，用于排除生坯内水分；步骤n3, 从250℃升至1150-1250℃，保温120-240min；步骤n4,将金属膜从连续气氛烧结炉内取出，然后将惰性隔层取掉。8.根据权利要求7所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述惰性隔层为金属氧化物隔层。9.根据权利要求7所述的一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，其特征在于：所述骤n2升温速率不大于10℃/min；所述步骤n3升温速率不大于10℃/min。

技术总结
本发明涉及金属膜技术领域，具体涉及一种三元复合多孔金属薄膜制备方法，包括如下步骤，步骤S1，将不锈钢粉料与金属纤维丝按一定比例进行高速球磨，得到预合金化的粉料；步骤S2,将粉料添加到支撑网单侧上，并且将单侧添加有粉料的支撑网从轧机的轧辊穿过，使粉料均匀附着在支撑网上，得到生坯；步骤S3,对生坯进行烧结，得到金属膜。得到金属膜。


技术研发人员：党绒
受保护的技术使用者：成都华之煜新材料有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/16