CN104874798B - 多孔过滤薄膜及多孔过滤薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易达到较高孔隙率、又能够保证制备时的可成型性、制备工艺简单实用的多孔薄膜以及多孔薄膜的制备方法。所述多孔薄膜厚度为5~200μm、平均孔径为0.05~100μm,孔隙率为25~75%,其制备方法的步骤包括:(1)获取支撑膜,所述支撑膜具有多孔状的第一材料,所述第一材料上形成有一次孔隙;(2)制取浆体,所述浆体中含有粉末状的第二材料;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上然后制成坯体;(4)对所述坯体进行烧结,烧结时第一材料与第二材料之间反应生成多孔状的第三材料并同时产生与一次孔隙连通的二次孔隙;(5)烧结后冷却得到多孔薄膜。由于至少含有一次孔隙和二次孔隙,因此多孔薄膜容易达到较高的孔隙率。
Description
技术领域
本发明涉及多孔薄膜及多孔薄膜的制备,尤其涉及多孔无机薄膜,特别是多孔金属薄膜。
背景技术
烧结无机多孔材料如烧结金属多孔材料、烧结陶瓷多孔材料的主要用作过滤材料。在具体应用中,需将其制成一定形状和构造的过滤元件,然后将过滤元件安装到过滤装置中。现有的烧结无机多孔材料过滤元件基本上都为刚性的管型或板型结构。它们的制备原理类似,即大致上为:先通过专门的成型模具将原料粉压制成管型或板型的压坯(一般采用等静压成型技术),然后再对压坯进行烧结,烧结后得到产品。
上述管型或板型的过滤元件由于受其形状、构造以及附带而来的对过滤装置及系统的相应要求的影响,使用范围受限。由于烧结无机多孔材料过滤元件在化学侵蚀的抵抗性、材料不可逆污染抵抗性等方面上相比目前的过滤元件(例如有机过滤膜)具有更强的优势,因此,开发出在多个领域中能够相应替代原有过滤元件的新型烧结无机多孔材料过滤元件尤其是烧结金属多孔材料过滤元件很有意义。
在上述背景基础上,申请人先后提交了申请号为2014106089803、名称为“柔性多孔金属箔及其制备方法”,申请号为2015101531163、名称为“柔性多孔金属箔及柔性多孔金属箔的制备方法”以及申请号为201510153106X、名称为“多孔金属箔的制备方法”等多项专利申请,为开发具有烧结无机多孔材料优良特性的无支撑多孔薄膜(“无支撑”的含义是指多孔薄膜本身具有自支撑性,不必附着在支撑骨架上就可使用)提供了解决途径。
然而,申请人在实践中发现:无论采取目前的何种工艺来制备上述的无支撑多孔薄膜,多孔薄膜的孔隙率与材料的可成型性以及成型后多孔薄膜的强度往往相互矛盾。为了追求更好的过滤性能要求提高多孔薄膜的孔隙率,但提高多孔薄膜的孔隙率相应的就会降低多孔薄膜的可成型性(主要体现在制备过程中材料开裂和变形等情况,产品不良率提升)以及多孔薄膜产品的强度。
发明内容
针对上述情况,本发明所要解决的技术问题在于:提供几种易达到较高孔隙率、又能够保证制备时的可成型性、制备工艺简单实用的多孔薄膜以及多孔薄膜的制备方法。
本发明的第一种多孔薄膜,厚度为5~200μm、平均孔径为0.05~100μm,孔隙率为25~75%,其制备方法的步骤包括:(1)获取支撑膜,所述支撑膜具有多孔状的第一材料,所述第一材料上形成有一次孔隙;(2)制取浆体,所述浆体中含有粉末状的第二材料;(3)将所述 浆体涂覆在支撑膜上然后制成坯体;(4)对所述坯体进行烧结,烧结时第一材料与第二材料之间反应生成多孔状的第三材料并同时产生与一次孔隙连通的二次孔隙;(5)烧结后冷却得到多孔薄膜。当步骤(5)得到的多孔薄膜中还含有未与第二材料反应的第一材料时,所述制备方法还可进一步包括步骤(6),即用蚀刻溶液对多孔薄膜进行浸泡从而在多孔薄膜上选择性将第一材料溶解后形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。
本发明的第二种多孔薄膜,厚度为5~200μm、平均孔径为0.05~100μm,孔隙率为25~75%,其制备方法的步骤包括:(1)获取支撑膜,所述支撑膜具有多孔状的第一材料,第一材料上形成有一次孔隙;(2)制取浆体,所述浆体中含有粉末状的第二材料;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上然后制成坯体;(4)对所述坯体进行烧结,烧结时第二材料自身反应生成多孔状第三材料进而产生与一次孔隙连通的二次孔隙;(5)烧结后冷却得到多孔薄膜。所述制备方法还可进一步包括步骤(6),即用蚀刻溶液对多孔薄膜进行浸泡从而在多孔薄膜上选择性对留下的第一材料溶解后形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。
本发明的第三种多孔薄膜,厚度为200~1500μm、平均孔径为0.05~100μm,孔隙率为25~75%,其制备方法的步骤包括:(1)获取支撑膜,所述支撑膜具有多孔状的第一材料,所述第一材料上形成有一次孔隙;(2)制取浆体,所述浆体中含有粉末状的第二材料;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上然后制成坯体;(4)对所述坯体进行烧结,烧结时第一材料与第二材料之间反应生成多孔状的第三材料并进而产生与一次孔隙连通的二次孔隙;(5)烧结后冷却得到多孔薄膜。当步骤(5)得到的多孔薄膜中还含有未与第二材料反应的第一材料时,所述制备方法还可进一步包括步骤(6),即用蚀刻溶液对多孔薄膜进行浸泡从而在多孔薄膜上选择性将第一材料溶解后形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。
本发明的第四种多孔薄膜,厚度为200~1500μm、平均孔径为0.05~100μm,孔隙率为25~75%,其制备方法的步骤包括:(1)获取支撑膜,所述支撑膜具有多孔状的第一材料,第一材料上形成有一次孔隙;(2)制取浆体,所述浆体中含有粉末状的第二材料;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上然后制成坯体;(4)对坯体进行烧结,烧结时第二材料自身反应生成多孔状第三材料进而产生与一次孔隙连通的二次孔隙;(5)烧结后冷却得到多孔薄膜。所述制备方法还可进一步包括步骤(6),即用蚀刻溶液对多孔薄膜进行浸泡从而在多孔薄膜上选择性对留下的第一材料溶解后形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。
上述四种多孔薄膜的制备过程中均使用了支撑膜,所述支撑膜最终或构成多孔薄膜成品的一部分,或被蚀刻溶液溶解,或部分构成多孔薄膜成品的一部分而部分被蚀刻溶液溶解。总之,由于这四种多孔薄膜均至少含有一次孔隙和二次孔隙,因此多孔薄膜容易达到较高的孔隙率;且由于多孔薄膜的制备过程中坯体由支撑膜进行支撑,很好了避免了烧结时材料开 裂和变形等情况,故能够有效降低无支撑多孔薄膜的成型难度并提高成型质量。
上述四种多孔薄膜的制备过程中,使用的支撑膜优选为网型膜,且其网孔大小一般为20~1000目。所谓的“网型膜”是指构造类似筛网的薄膜。本发明中,将网型膜的网孔大小设定为20~1000目是比较合适的。若网孔在此数值范围基础上进一步增大,涂覆浆体时容易导致浆体覆盖不完整、烧结后多孔薄膜上存在沙眼等缺陷;若网孔在此数值范围基础上进一步减小,就会因浆体的涂覆量较少而对多孔薄膜造成一些不利影响。网型膜的网孔大小可进一步优选为40~400目。当然,支撑膜并非只能采用网型膜,采用非网形的多孔材料(例如背景技术中提到的多孔金属箔)也是可行的。
本发明上述第一种多孔薄膜和第三种多孔薄膜优选是一种由固溶体合金构成的第三材料为基体相的金属膜,其中,所述第一材料构成该固溶体合金的溶剂源,第二材料构成该固溶体合金的溶质源,烧结时第一材料与第二材料发生偏扩散造孔反应。例如,多孔薄膜是一种由Ag-Au固溶体、Ti-Zr固溶体、Mg-Cd固溶体、Fe-Cr固溶体、Ni-Cu固溶体、Cu-Al固溶体、Cu-Zn固溶体或Fe-C-Cr固溶体构成的第三材料为基体相的金属膜。上述第一种多孔薄膜和第三种多孔薄膜普遍具有有柔性、耐腐蚀性优异、可耐高温等特性,其中,该第一种多孔薄膜厚度较薄(5~200μm),其在工业上可用于纺织和制革工业中的余热回收、药剂回收、污染控制,食品加工工业中的净化、浓缩、消毒、副产品回收,医药及保健行业中的人造气管、控制释放、血液过滤、水净化,汽车工业中的滤清器;在民用上可作为口罩的粉尘过滤材料以及带静电除尘功能的窗帘材料;第三种多孔薄膜厚度较厚(200~1500μm),故强度更高,一个典型的应用例子是制作成过滤用的滤袋,从而替换目前布袋除尘器中的过滤元件“布袋”。可见,该第一种多孔薄膜和第三种多孔薄膜具有差异化的用途。另外,上述内容中提及的“偏扩散造孔反应”实际是指柯肯达尔效应(kirkendall effect),属于粉末烧结无机多孔材料制备中的常用造孔手段。
本发明上述第二种多孔薄膜和第四种多孔薄膜的制备过程中,所述第二材料优选包括至少两种粉体,所述至少两种粉体烧结时形成由固溶体合金为基体相的第三材料,这两种粉体中其中一种粉体构成该固溶体合金的溶剂源,另一种粉体构成该固溶体合金的溶质源,烧结时所述至少两种粉体之间发生偏扩散造孔反应;所述第一材料则为一种在所述的烧结条件下相对于第二材料表现为惰性的金属材料。例如,所述第二材料自身反应生成以Ag-Au固溶体、Ti-Zr固溶体、Mg-Cd固溶体、Fe-Cr固溶体、Ni-Cu固溶体、Cu-Al固溶体、Cu-Zn固溶体或Fe-C-Cr固溶体为基体相的第三材料;当所述第三材料由Ni-Cu固溶体构成时,所述第一材料选择为304不锈钢。上述第二种多孔薄膜和第四种多孔薄膜普遍具有有柔性、耐腐蚀性优异、可耐高温等特性,其中,该第二种多孔薄膜较薄,其在工业上可用于纺织和制革工业中 的余热回收、药剂回收、污染控制,食品加工工业中的净化、浓缩、消毒、副产品回收,医药及保健行业中的人造气管、控制释放、血液过滤、水净化,汽车工业中的滤清器;在民用上可作为口罩的粉尘过滤材料以及带静电除尘功能的窗帘材料;该第四种多孔薄膜的金属膜较厚,强度较高,一个典型的应用例子是制作成过滤用的滤袋,从而替换“布袋”。可见,该第二种多孔薄膜和第四种多孔薄膜同样具有差异化的用途。
本发明的第一种多孔薄膜的制备方法,其步骤包括:(1)采用Cu网为支撑膜,将所述支撑膜的厚度设定为0.05~0.1毫米,网孔大小设定为40~200目;(2)将粒径为-400目的Ni粉以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入2~5克PVB、50~100克Ni粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上并烘干制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至120~250℃并保温120~180分钟,第二阶段升温至500~600℃并保温60~240分钟,第三阶段升温至900~1090℃并保温90~240分钟;(5)烧结后冷却制得多孔薄膜。当多孔薄膜中还含有未与Ni粉反应的Cu时,所述方法还可进一步包括步骤(6),即用浓度为0.5~1mol/L的FeCl3溶液对多孔薄膜进行浸泡20~40分钟从而在多孔薄膜上选择性将Cu溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。该方法可以制备出属于上述第一种多孔薄膜的Ni-Cu柔性多孔金属箔。Ni-Cu柔性多孔金属箔的优点可以从本发明背景技术部分所引证的文件中了解到,故在此不再赘述。
本发明的第二种多孔薄膜的制备方法,其步骤包括:(1)采用304不锈钢网为支撑膜,将支撑膜的厚度设定为0.05~0.1毫米,网孔大小设定为60~400目;(2)将粒径为3~5μm的Ni粉与粒径为-400目的Cu粉按Cu的重量百分比为20~40%配置成混合粉,然后以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入2~5克PVB、50~100克混合粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上并烘干制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至120~250℃并保温120~180分钟,第二阶段升温至500~600℃并保温60~240分钟,第三阶段升温至900~1090℃并保温90~240分钟;(5)烧结后冷却制得所述多孔薄膜。方法还可进一步包括步骤(6),即用浓度为0.4~0.8mol/L的FeCl2溶液对多孔薄膜进行浸泡30~60分钟从而在多孔薄膜上选择性将304不锈钢溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。该方法可制备出属于上述第二种多孔薄膜的Ni-Cu基柔性多孔金属箔。
本发明的第三种多孔薄膜的制备方法,其步骤包括:(1)采用Cu网为支撑膜,将所述支撑膜的厚度设定为0.5~1毫米,网孔大小设定为40~200目;(2)将粒径为-400目的Ni粉以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入2~5克PVB、50~100克Ni粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上并烘干制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至120~250℃并保温120~180分钟,第二阶段升温至500~600℃并保温60~240分钟,第三阶段升温至900~1090℃并保温90~240分钟;(5)烧结后冷却制得多孔薄膜。当多孔薄膜中还含有未与Ni粉反应的Cu时,所述方法还可进一步包括步骤(6),即用浓度为0.5~1mol/L的FeCl3溶液对多孔薄膜进行浸泡20~40分钟从而在多孔薄膜上选择性将Cu溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。该方法可以制备出属于上述第三种多孔薄膜的Ni-Cu柔性多孔金属箔。
本发明的第四种多孔薄膜的制备方法,其步骤包括:(1)采用304不锈钢网为支撑膜,将所述支撑膜的厚度设定为0.5~1毫米,网孔大小设定为60~400目;(2)将粒径为3~5μm的Ni粉与粒径为-400目的Cu粉按Cu的重量百分比为20~40%配置成混合粉,然后以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入2~5克PVB、50~100克混合粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上并烘干制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至120~250℃并保温120~180分钟,第二阶段升温至500~600℃并保温60~240分钟,第三阶段升温至900~1090℃并保温90~240分钟;(5)烧结后冷却制得所述多孔薄膜。方法还可进一步包括步骤(6),即用浓度为0.4~0.8mol/L的FeCl2溶液对多孔薄膜进行浸泡30~60分钟从而在多孔薄膜上选择性将304不锈钢溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。该方法可制备出属于上述第四种多孔薄膜的Ni-Cu基柔性多孔金属箔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
实施例1
制备多孔薄膜的步骤包括:(1)采用Cu网为支撑膜(外购紫铜筛网),将所述支撑膜的厚度设定为0.08毫米,网孔大小设定为200目;(2)将粒径为-400目的Ni粉(纯度99.7%)以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入3克PVB、70克Ni粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体喷涂在支撑膜上(浆体的喷涂量为每平方米支撑膜喷涂500g浆体)并在60℃下烘干4小时后制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至220℃并保温150分钟,该阶段的主要作用是去除坯体中残余的水分和杂质,保证膜在后期烧结过程中无其他不良因素引起开裂的现象,第二阶段升温至550℃并保温200分钟,该阶段的主要作用是脱除材料中的PVB使后续反应充分,保证强度性能的均匀一致,第三阶段升温至1000℃并保温220分钟,该阶段的主要作用是使Ni-Cu合金相均匀化,烧结时第二阶段升温速率为1~3℃/分钟,第三阶段升温速率5~7℃/分钟;(5)烧结后冷却制得多孔薄膜。该多孔薄膜的厚度为0.12mm,平均孔径15μm,孔隙率为54%,透气度为1500m3/m2·h·kpa(表示在每kpa过滤压下每小时每m2的过滤面积下空气的渗透量(按m3表示))。
实施例2
实施例2与实施例1的多孔薄膜制备步骤大致上相同,但区别在于:烧结时的第三阶段升温至1000℃后只保温120分钟,从而使支撑膜中的Cu元素未全部与Ni反应;此后,用浓度为0.5mol/L的FeCl3溶液对步骤(5)所得到的多孔薄膜进行浸泡35分钟从而在多孔薄膜上选择性将Cu溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。最后制得的多孔薄膜的厚度为0.12mm,平均孔径17μm,孔隙率为63%,透气度为1820m3/m2·h·kpa。
实施例3
制备多孔薄膜的步骤包括:(1)采用304不锈钢网为支撑膜(外购304不锈钢筛网),将支撑膜的厚度设定为0.08毫米,网孔大小设定为250目;(2)将粒径为3~5μm的Ni粉与粒径为-400目的Cu粉按Cu的重量百分比为30%配置成混合粉,然后以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入3克PVB、70克混合粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体喷涂在支撑膜上(浆体的喷涂量为每平方米支撑膜喷涂400g浆体)并在60℃下烘干4小时后制成坯体(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至220℃并保温150分钟,该阶段的主要作用是去除坯体中残余的水分和杂质,保证膜在后期烧结过程中无其他不良因素引起开裂的现象,第二阶段升温至550℃并保温200分钟,该阶段的主要作用是脱除材料中的PVB使后续反应充分,保证强度性能的均匀一致,第三阶段升温至1050℃并保温220分钟,该阶段的主要作用是使Ni-Cu合金相均匀化,烧结时第二阶段升温速率为1~3℃/分钟,第三阶段升温速率5~7℃/分钟;(5)烧结后冷却制得所述多孔薄膜。该多孔薄膜的厚度为0.12mm,平均孔径13μm,孔隙率为52%,透气度为1490m3/m2·h·kpa。
实施例4
实施例4在实施例3的基础上还进一步的包括步骤(6),即用浓度为0.5mol/L的FeCl2溶液对多孔薄膜进行浸泡45分钟从而在多孔薄膜上选择性将304不锈钢溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。最后制得的多孔薄膜的厚度为0.12mm,平均孔径18μm,孔隙率为72%,透气度为2050m3/m2·h·kpa。
实施例5
制备多孔薄膜的步骤包括:(1)采用Cu网为支撑膜(外购紫铜筛网),将所述支撑膜的厚度设定为0.2毫米,网孔大小设定为80目;(2)将粒径为-400目的Ni粉(纯度99.7%)以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入3克PVB、70克Ni粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体喷涂在支撑膜上(浆体的喷涂量为每平方米支撑膜喷涂500g浆体)并在60℃下烘干4小时后制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至220℃并保温150分钟,该阶段的主要作用是去除坯体中残余的水分和杂质,保证膜在后期烧结过 程中无其他不良因素引起开裂的现象,第二阶段升温至550℃并保温200分钟,该阶段的主要作用是脱除材料中的PVB使后续反应充分,保证强度性能的均匀一致,第三阶段升温至1000℃并保温220分钟,该阶段的主要作用是使Ni-Cu合金相均匀化,烧结时第二阶段升温速率为1~3℃/分钟,第三阶段升温速率5~7℃/分钟;(5)烧结后冷却制得多孔薄膜。该多孔薄膜的厚度为0.3mm,平均孔径23μm,孔隙率为45%,透气度为800m3/m2·h·kpa。
实施例6
实施例6与实施例5的多孔薄膜制备步骤大致上相同,但区别在于:烧结时的第三阶段升温至1000℃后只保温120分钟,从而使支撑膜中的Cu元素未全部与Ni反应;此后,用浓度为0.5mol/L的FeCl3溶液对步骤(5)所得到的多孔薄膜进行浸泡35分钟从而在多孔薄膜上选择性将Cu溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。最后制得的多孔薄膜的厚度为0.3mm,平均孔径25μm,孔隙率为50%,透气度为1000m3/m2·h·kpa。
实施例7
制备多孔薄膜的步骤包括:(1)采用304不锈钢网为支撑膜(外购304不锈钢筛网),将支撑膜的厚度设定为0.2毫米,网孔大小设定为80目;(2)将粒径为3~5μm的Ni粉与粒径为-400目的Cu粉按Cu的重量百分比为30%配置成混合粉,然后以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入3克PVB、70克混合粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体喷涂在支撑膜上(浆体的喷涂量为每平方米支撑膜喷涂500g浆体)并在60℃下烘干4小时后制成坯体(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至220℃并保温150分钟,该阶段的主要作用是去除坯体中残余的水分和杂质,保证膜在后期烧结过程中无其他不良因素引起开裂的现象,第二阶段升温至550℃并保温200分钟,该阶段的主要作用是脱除材料中的PVB使后续反应充分,保证强度性能的均匀一致,第三阶段升温至1050℃并保温220分钟,该阶段的主要作用是使Ni-Cu合金相均匀化,烧结时第二阶段升温速率为1~3℃/分钟,第三阶段升温速率5~7℃/分钟;(5)烧结后冷却制得所述多孔薄膜。该多孔薄膜的厚度为0.3mm,平均孔径21μm,孔隙率为44%,透气度为650m3/m2·h·kpa。
实施例8
实施例8在实施例7的基础上还进一步的包括步骤(6),即用浓度为0.5mol/L的FeCl2溶液对多孔薄膜进行浸泡45分钟从而在多孔薄膜上选择性将304不锈钢溶解形成三次孔隙,然后对多孔薄膜进行干燥得到成品。最后制得的多孔薄膜的厚度为0.3mm,平均孔径24μm,孔隙率为48%,透气度为900m3/m2·h·kpa。
Claims (8)
1.多孔过滤薄膜,厚度为5~200μm、平均孔径为0.05~100μm,孔隙率为25~75%,其特征在于:其制备方法的步骤包括:(1)获取支撑膜,所述支撑膜具有多孔状的第一材料,所述第一材料上形成有一次孔隙,所述支撑膜为网型膜,其网孔大小为20~1000目;(2)制取浆体,所述浆体中含有粉末状的第二材料,所述浆体是由料粉用分散剂和粘结剂配置而成的粘稠状浆体;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上然后制成坯体;(4)对所述坯体进行烧结,烧结时第一材料与第二材料之间反应生成多孔状的第三材料并同时产生与一次孔隙连通的二次孔隙;(5)烧结后冷却得到由所述坯体整体转变而成的多孔过滤薄膜;所述多孔过滤薄膜是一种由固溶体合金构成的第三材料为基体相的金属膜,所述第一材料构成该固溶体合金的溶剂源,第二材料构成该固溶体合金的溶质源。
2.如权利要求1所述的多孔过滤薄膜,其特征在于:所述支撑膜的网孔大小进一步选择为40~400目。
3.如权利要求1或2所述的多孔过滤薄膜,其特征在于:所述步骤(4)中,烧结时第一材料与第二材料发生偏扩散造孔反应。
4.如权利要求3所述的多孔过滤薄膜,其特征在于:是一种由Ag-Au固溶体、Ti-Zr固溶体、Mg-Cd固溶体、Fe-Cr固溶体、Ni-Cu固溶体、Cu-Al固溶体、Cu-Zn固溶体或Fe-C-Cr固溶体构成的第三材料为基体相的金属膜。
5.如权利要求1或2所述的多孔过滤薄膜,其特征在于:当多孔过滤薄膜中还含有未与第二材料反应的第一材料时,所述制备方法还包括步骤(6),即用蚀刻溶液对多孔过滤薄膜进行浸泡从而在多孔过滤薄膜上选择性将第一材料溶解后形成三次孔隙,然后对多孔过滤薄膜进行干燥得到成品。
6.多孔过滤薄膜的制备方法,其步骤包括:(1)采用Cu网为支撑膜,将所述支撑膜的厚度设定为0.05~0.1毫米,网孔大小设定为40~400目;(2)将粒径为-400目的Ni粉以乙醇为分散剂、PVB为粘结剂按每100毫升乙醇中加入2~5克PVB、50~100克Ni粉的比例配置成浆体;(3)将所述浆体涂覆在支撑膜上并烘干制成坯体;(4)对坯体进行分段式烧结,第一阶段从室温升至120~250℃并保温120~180分钟,第二阶段升温至500~600℃并保温60~240分钟,第三阶段升温至900~1090℃并保温90~240分钟;(5)烧结后冷却制得多孔过滤薄膜。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于:烧结时第二阶段升温速率≤5℃/分钟,第三阶段升温速率≤10℃/分钟。
8.如权利要求6或7所述的方法,其特征在于:当多孔过滤薄膜中还含有未与Ni粉反应的Cu时,所述方法还包括步骤(6),即用浓度为0.5~1mol/L的FeCl3溶液对多孔过滤薄膜进行浸泡20~40分钟从而在多孔过滤薄膜上选择性将Cu溶解形成三次孔隙,然后对多孔过滤薄膜进行干燥得到成品。
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