CN105925867A - 一种多孔金属高效过滤材料及其制备方法 - Google Patents

一种多孔金属高效过滤材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多孔金属高效过滤材料及其制备方法。由以下步骤制成：（1）将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨；（2）过200筛，去除大颗粒；（3）将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；（4）将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌混合均匀；（5）加入聚乙烯醇水溶液继续搅拌；（6）放入压片机中模压成型；（7）放入烘箱中烘干；（8）放入烧结炉中烧结，随炉冷却即得。本发明的多孔金属高效过滤材料孔径分布均匀，孔隙率较大，透气性佳，同时抗压能力好，是一种性能优异的多孔过滤材料。

Description

一种多孔金属高效过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种多孔金属高效过滤材料及其制备方法。
背景技术
多孔金属是由金属骨架及孔隙所组成，具有金属材料的可焊性和机械加工性等基本的金属属性。相对于致密金属材料，多孔金属的显著特征是其内部具有大量的孔隙，而大量的内部孔隙又使多孔金属材料具有诸多优异的特性，如比重小、比表面大、能量吸收性好、耐热耐火、抗热震、能再生和加工性好等。多孔有机高分子材料强度低且不耐高温，多孔陶瓷则质脆且不抗热震，因此，多孔金属材料因具备上述优势而被广泛应用于航空航天、电化学、石油化工、冶金、医药和建筑等行业的分离、过滤、催化、电化学过程、吸震、屏蔽和热交换等工艺过程中。多孔金属因具有优良的渗透性，是适合于制备多种过滤器的理想材料，可用于从液体或空气和其他气流中滤掉固体颗粒，具有重要的研究意义和市场应用价值。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种多孔金属高效过滤材料，孔径分布均匀，孔隙率较大，透气性佳，同时抗压能力好，是一种性能优异的多孔过滤材料。
技术方案：一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末20-40份、钛粉10-30份、铝粉10-20份、铬绿1-3份、肌醇六磷酸酯0.4-0.7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1-3份、丙烯酸甲酯1-2份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1-2份、碳酸氢铵0.5-1份、硬脂酸1-2份、巯基乙酸铵0.2-0.5份、聚乙烯醇0.2-0.5份、蒸馏水2-5份。
进一步优选的，所述的一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末25-35份、钛粉15-25份、铝粉12-17份、铬绿1.5-2.5份、肌醇六磷酸酯0.5-0.6份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1.5-2.5份、丙烯酸甲酯1.3-1.6份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1.3-1.8份、碳酸氢铵0.6-0.9份、硬脂酸1.3-1.7份、巯基乙酸铵0.3-0.4份、聚乙烯醇0.3-0.4份、蒸馏水3-4份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法包括以下步骤：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨2-4小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌10-30分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌10-20分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为180-200MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1100-1200℃、真空度2.0×10-3下烧结90-120分钟，随炉冷却即得。
进一步的，所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，所述的步骤（1）中球磨时间为2.5-3.5小时。
进一步的，所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，所述的步骤（4）中搅拌时间为15-25分钟。
进一步的，所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，所述的步骤（5）中搅拌时间为15分钟。
进一步的，所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，所述的步骤（6）中压力为185-195MPa。
进一步的，所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，所述的步骤（8）中温度为1150℃，烧结时间为100-110分钟。
有益效果：本发明的多孔金属高效过滤材料的平均孔径在9.5-9.6μm，孔径分布均匀，孔隙率较大，在47.3-47.5%之间，其透气系数可达50.8h·kPa·m2，透气性佳，同时抗压强度也可达到3.43MPa，抗压能力好，是一种性能优异的多孔过滤材料。
具体实施方式
实施例1
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末20份、钛粉10份、铝粉10份、铬绿1份、肌醇六磷酸酯0.4份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1份、丙烯酸甲酯1份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1份、碳酸氢铵0.5份、硬脂酸1份、巯基乙酸铵0.2份、聚乙烯醇0.2份、蒸馏水2份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨2小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌10分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌10分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为180MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1100℃、真空度2.0×10-3下烧结90分钟，随炉冷却即得。
实施例2
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末25份、钛粉15份、铝粉12份、铬绿1.5份、肌醇六磷酸酯0.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1.5份、丙烯酸甲酯1.3份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1.3份、碳酸氢铵0.6份、硬脂酸1.3份、巯基乙酸铵0.3份、聚乙烯醇0.3份、蒸馏水3份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨2.5小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌15分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌15分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为185MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1150℃、真空度2.0×10-3下烧结100分钟，随炉冷却即得。
实施例3
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末30份、钛粉20份、铝粉15份、铬绿2份、肌醇六磷酸酯0.55份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、丙烯酸甲酯1.5份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1.5份、碳酸氢铵0.75份、硬脂酸1.5份、巯基乙酸铵0.35份、聚乙烯醇0.35份、蒸馏水3.5份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨3小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌20分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌15分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为190MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1150℃、真空度2.0×10-3下烧结105分钟，随炉冷却即得。
实施例4
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末35份、钛粉25份、铝粉17份、铬绿2.5份、肌醇六磷酸酯0.6份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2.5份、丙烯酸甲酯1.6份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1.8份、碳酸氢铵0.9份、硬脂酸1.7份、巯基乙酸铵0.4份、聚乙烯醇0.4份、蒸馏水4份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨3.5小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌25分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌15分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为195MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1150℃、真空度2.0×10-3下烧结110分钟，随炉冷却即得。
实施例5
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末40份、钛粉30份、铝粉20份、铬绿3份、肌醇六磷酸酯0.7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、丙烯酸甲酯2份、聚甲基丙稀酸甲酯微球2份、碳酸氢铵1份、硬脂酸2份、巯基乙酸铵0.5份、聚乙烯醇0.5份、蒸馏水5份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨4小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌30分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌20分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为200MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1200℃、真空度2.0×10-3下烧结120分钟，随炉冷却即得。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有钛粉和铝粉，以不锈钢粉末代替。具体地说是：
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末90份、铬绿3份、肌醇六磷酸酯0.7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、丙烯酸甲酯2份、聚甲基丙稀酸甲酯微球2份、碳酸氢铵1份、硬脂酸2份、巯基乙酸铵0.5份、聚乙烯醇0.5份、蒸馏水5份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末放入球磨机中球磨4小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将研磨后的不锈钢粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌30分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌20分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为200MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1200℃、真空度2.0×10-3下烧结120分钟，随炉冷却即得。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有乙烯-醋酸乙烯共聚物和丙烯酸甲酯。具体地说是：
一种多孔金属高效过滤材料，由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末40份、钛粉30份、铝粉20份、铬绿3份、肌醇六磷酸酯0.7份、聚甲基丙稀酸甲酯微球2份、碳酸氢铵1份、硬脂酸2份、巯基乙酸铵0.5份、聚乙烯醇0.5份、蒸馏水5份。
上述多孔金属高效过滤材料的制备方法为：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨4小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌30分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌20分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为200MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1200℃、真空度2.0×10-3下烧结120分钟，随炉冷却即得。
本发明材料的实施例和对比例的部分性能见下表，由下表1可见，本发明的多孔金属高效过滤材料的平均孔径在9.5-9.6μm，孔径分布均匀，孔隙率较大，在47.3-47.5%之间，其透气系数可达50.8h·kPa·m2，透气性佳，同时抗压强度也可达到3.43MPa，抗压能力好，是一种性能优异的多孔过滤材料。
表1 多孔金属高效过滤材料的部分性能
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
平均孔径（μm） 9.6 9.5 9.6 9.6 9.5 9.2 10.4
孔隙率（%） 47.3 47.4 47.5 47.5 47.4 44.2 45.1
透气系数（h·kPa·m2） 49.8 50.3 50.5 50.8 50.4 45.3 47.7
抗压强度（MPa） 3.42 3.42 3.43 3.43 3.42 3.14 3.28
注：试样厚度为2.5mm。

Claims (8)

1.一种多孔金属高效过滤材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末20-40份、钛粉10-30份、铝粉10-20份、铬绿1-3份、肌醇六磷酸酯0.4-0.7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1-3份、丙烯酸甲酯1-2份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1-2份、碳酸氢铵0.5-1份、硬脂酸1-2份、巯基乙酸铵0.2-0.5份、聚乙烯醇0.2-0.5份、蒸馏水2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种多孔金属高效过滤材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：不锈钢粉末25-35份、钛粉15-25份、铝粉12-17份、铬绿1.5-2.5份、肌醇六磷酸酯0.5-0.6份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1.5-2.5份、丙烯酸甲酯1.3-1.6份、聚甲基丙稀酸甲酯微球1.3-1.8份、碳酸氢铵0.6-0.9份、硬脂酸1.3-1.7份、巯基乙酸铵0.3-0.4份、聚乙烯醇0.3-0.4份、蒸馏水3-4份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1） 将锈钢粉末、钛粉和铝粉混合，放入球磨机中球磨2-4小时；
（2） 过200筛，去除大颗粒；
（3） 将聚乙烯醇好蒸馏水混合得聚乙烯醇水溶液；
（4） 将混合粉末和铬绿、肌醇六磷酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸甲酯、聚甲基丙稀酸甲酯微球、碳酸氢铵、硬脂酸、巯基乙酸铵混合，高速搅拌10-30分钟混合均匀；
（5） 加入聚乙烯醇水溶液，继续搅拌10-20分钟；
（6） 放入压片机中模压成型，压力为180-200MPa；
（7） 放入烘箱中烘干；
（8） 放入烧结炉中在温度1100-1200℃、真空度2.0×10-3下烧结90-120分钟，随炉冷却即得。
4.根据权利要求3所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中球磨时间为2.5-3.5小时。
5.根据权利要求3所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中搅拌时间为15-25分钟。
6.根据权利要求3所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中搅拌时间为15分钟。
7.根据权利要求3所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中压力为185-195MPa。
8.根据权利要求3所述的一种多孔金属高效过滤材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中温度为1150℃，烧结时间为100-110分钟。
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