[發明專利]一種復合金屬陶瓷的生產工藝

在審

• 申請號: 201911231653.X
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN111298659A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 俞健;楊佳輝
• 申請（專利權）人: 南京舒宜匯科學儀器有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/04;B01D71/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種復合金屬陶瓷的生產工藝：具體步驟如下：將金屬粉末放入由管式陶瓷膜、耐高溫剛性管式外模及封頭組成的模具內，在真空或還原氣氛下高溫燒結，卸去外模形成一種復合金屬陶瓷材料。本發明制備的復合金屬陶瓷材料具體抗熱震性能好、機械強度高，將封頭與金屬粉末直接燒結在一起可以有效避免焊接密封性不好的問題，并且將原陶瓷材料的使用溫度可從150°C提高900°C度，大大提高的陶瓷材料的應用領域。

技術領域

本發明涉及的材料屬于化工分離的膜分離領域，涉及一種帶有多孔金屬及金屬連接件的高性能的復合金屬陶瓷過濾材料，尤其是涉及一種復合金屬陶瓷膜分離材料的生產工藝。

背景技術

多孔陶瓷膜陶瓷膜具有分離精度高、化學穩定性好、耐菌、耐高溫、分離過程簡單、能耗低、操作維護簡便、使用壽命長等眾多優勢。然而陶瓷材料性脆，韌性較差，不耐沖擊，因此，在高溫高壓等化工分離領域限制了其廣泛應用。

目前，針對陶瓷膜機械強度的研究主要集中在陶瓷材料的改進上，專利CN104387111B公開了一種高強度陶瓷膜支撐體的制備方法，該陶瓷膜支撐體的強度是由高度致密化的以剛玉顆粒和原位生成的莫來石晶須為增強相的復相陶瓷材料提供，而孔徑和孔隙率則由具有纖維狀或片狀結構的在高溫下完全燒失的植物造孔材料進行調控。

通常陶瓷金屬復合膜是以大孔金屬為支撐體，在其表面制備陶瓷涂層。CN102836642B在剛性外模內壁預制一層陶瓷涂層，然后把金屬粉末填裝于剛性外模和彈性內模之間的空腔，通過共燒將陶瓷涂層燒結在金屬支撐體外表面，陶瓷涂層的厚度可以達到幾十微米，故該復合膜具有高強度、高通量、高過濾精度等特性。制備陶瓷涂層的主要方法有噴涂、刷涂、負壓抽吸等。常見的金屬膜制備材料有不銹鋼、鈦合金及鎳等，熱膨脹系數分別為15*10^-6、10*10^-6和13*10^-6 /K左右，陶瓷材料的熱膨脹系數6-8*10^-6左右，由于兩者材料熱膨脹差異較大，膜層的附著力是一個較大的問題。

發明內容

本發明的目的是利用模具成型技術在陶瓷膜管外制備一層多孔金屬，利用金屬的良好機械性，提高陶瓷膜的機械強度。同時利用金屬粉末的可燒結性與金屬連接件進行對接，有效實現陶瓷與金屬期間的對接。為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種復合金屬陶瓷的生產工藝，步驟為：將金屬粉末放入由管式陶瓷膜、耐高溫管式剛性外模及金屬封頭組成的模具內，在真空或還原氣氛下高溫燒結，卸去外模形成帶有多孔金屬層和金屬封頭的復合金屬陶瓷材料。

所述金屬粉末材質為鈦、鈦合金或不銹鋼，平均粒徑為50~500 μm。

所述的耐高溫管式剛性外模材質為鉬合金、鎢合金或陶瓷。

所述耐高溫管式剛性外模外徑10-300 mm，壁厚1-10 mm。

所述陶瓷膜孔徑為2-1000 nm。

所述陶瓷膜外徑6-260 mm，壁厚1-10 mm。

所述封頭為金屬加工件，材質與金屬粉末材質一致，為鈦、鈦合金或不銹鋼。

所述封頭一端有外螺紋，內徑為4-240 mm；所述封頭另一端為錐形設計，最大外徑為8-280 mm，最小外徑和內徑相同，為6-260 mm。

所述還原氣氛為氫氣、氬氣或氦氣。

所述高溫燒結溫度為900~1400 °C，保溫時間為0.1~20 h。

有益效果