[發(fā)明專利]一種梯度金屬多孔材料的制備方法

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111804921A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉忠軍;孟憲濤;周瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇云才材料有限公司
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;B22F3/18;B22F3/11;B01D39/20
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 馬曉敏

本發(fā)明公開了一種梯度金屬多孔材料的制備方法。包括以下步驟：1.在工業(yè)乙醇中加入粘接劑，然后將配置好的粘結(jié)劑加入到篩分、級配好的金屬粉末中，攪拌均勻，得到具有一定粘性的金屬粉末顆粒；2.將具有一定粘性的金屬粉末顆粒均勻鋪設(shè)到金屬泡沫或金屬絲網(wǎng)上，然后隨金屬泡沫或金屬絲網(wǎng)進入兩輥式預(yù)壓機；3.對上述經(jīng)輥扎后的帶有金屬粉末膜層的金屬泡沫或金屬絲網(wǎng)基體進行脫脂、燒結(jié)處理，得到梯度金屬多孔材料。本發(fā)明具有優(yōu)異的柔韌性，過濾精度高、通量大，且該制備方法工藝簡單，成本低，效率高，可制成高溫、含硫工況下的氣?固、液?固等過程工業(yè)中的過濾元件，有效解決了現(xiàn)有高溫除塵領(lǐng)域中布袋過濾低精度、低通量的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬多孔材料領(lǐng)域，具體涉及一種梯度金屬多孔材料的制備方法。

背景技術(shù)

金屬多孔材料是一類含有孔隙的功能與結(jié)構(gòu)一體化材料，已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、制藥、航天、航空等領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的一類重要材料：其中，過濾與分離是金屬多孔材料應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。從制備工藝和結(jié)構(gòu)上考慮，燒結(jié)金屬過濾元件可分為燒結(jié)金屬粉末、金屬膜、燒結(jié)金屬氈、燒結(jié)金屬絲網(wǎng)等。如果按照孔結(jié)構(gòu)形式進行分類，多孔材料可以分成均質(zhì)多孔材料和梯度多孔材料兩類。梯度多孔材料因其在厚度方向上的孔隙率/孔徑變化，使其性能也沿厚度方向呈現(xiàn)梯度變化；同時，此特殊孔結(jié)構(gòu)使得該類材料具有諸多優(yōu)異的物理、化學(xué)性能。因此，梯度多孔材料一直是人們研究的熱點。根據(jù)孔徑尺寸沿厚度方向變化的不同形式，可將其分為連續(xù)梯度多孔材料與階梯(突變)梯度多孔材料。對于過濾用梯度多孔材料，主要以孔徑變化規(guī)律進行分類。

在過程工業(yè)領(lǐng)域?qū)Χ嗫撞牧线M行應(yīng)用選型時，技術(shù)人員希望在要求過濾精度一定的前提下，材料具有大的滲透通量；然而，滲透通量和過濾精度在技術(shù)上是一對矛盾。梯度多孔材料可以解決這一矛盾。使用對稱多孔材料進行過濾時，壓降隨材料厚度線性遞增；而在同樣厚度的非對稱多孔材料中，壓降分布則呈非線性關(guān)系。孔隙較大的基體內(nèi)壓強隨壁厚遞增速率平緩，而在精度控制膜層內(nèi)壓降明顯上升。但由于梯度膜層非常薄，材料總壓降仍明顯低于具有相同過濾精度的對稱多孔材料。

梯度多孔材料主要由兩大部分組成，一是具有高孔隙率、大孔徑的多孔基體支撐層；二是具有小孔徑的精度控制膜層。非對稱多孔材料與對稱多孔材料的區(qū)別在于孔隙大小分布不同。使用對稱多孔材料過濾時，由于其孔道長度與被攔截的固體顆粒尺寸比值較大，固體顆粒進入孔道深處，個別顆粒被滯留其中，這些顆粒很難用反洗方法完全清除，隨著運行時間的增加，對稱多孔材料的流通性會因此受到一定負(fù)面影響。相同過濾精度條件下，非對稱多孔材料則不同，過濾過程中作為精度控制層的膜層將固體顆粒攔截在多孔膜層表面，可延長膜元件反清洗時間間隔、縮短單次反沖洗時間，最終實現(xiàn)延長膜元件使用壽命的目的；同時，由于其基體支撐層孔隙尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于精度控制層尺寸，因此在保證相同過濾精度的條件下，非對稱多孔材料的壓降明顯減小，透過性能明顯提高。

目前，人們研究比較多的梯度金屬多孔材料主要是網(wǎng)/網(wǎng)、粉/粉梯度復(fù)合，而這兩種復(fù)合方式并不能很好的發(fā)揮“粉末”與“絲網(wǎng)”各自的優(yōu)點。所以，從理論上分析可知，采用金屬粉末+金屬絲網(wǎng)進行梯度復(fù)合，可以實現(xiàn)提高梯度多孔材料過濾精度及其柔韌性的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種梯度金屬多孔材料的制備方法，所制備的梯度金屬多孔材料具有優(yōu)異的柔韌性，且可折疊，可有效解決傳統(tǒng)金屬多孔材料作為剛性膜不可折疊的缺點；之外，該梯度金屬多孔材料具有高精度和大通量，在高溫除塵領(lǐng)域可替換布袋過濾元件，解決布袋過濾精度達不到要求的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

步驟一：將金屬粉末進行篩分、級配，得到所需粒度區(qū)間的金屬粉；

步驟二：在工業(yè)乙醇中加入粘接劑，再加入步驟一中的金屬粉末攪拌均勻，配置成漿料；

步驟三：將步驟二中加入粘結(jié)劑的金屬粉末放進烘箱進行烘干；