CN114535342A - 一种可折叠镍膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可折叠镍膜的制备方法，涉及金属的轧制领域，解决了现有的镍膜容易发生褶皱翘曲以及膜片表面平整度较低，导致无法大规模生产的问题。具体方案包括：制作镍膜生坯；取两个镍膜生坯相叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，形成双层复合镍膜生坯；将双层复合镍膜生坯置于两个压板之间，并对两个压板均匀施压，同时对双层复合镍膜生坯进行烧结处理；压板表面平整度小于或等于0.03mm，且粗糙度小于或等于0.4μm；剥离两个压板，形成可折叠镍膜。本发明提供的方法提高了镍膜的平整度，还避免了大规模生产时易于发生褶皱翘曲的情况。由于没有骨架，所以不但节省了生产成本，而且所生产的镍膜还可以进行折叠收纳，便于运输。

Description

一种可折叠镍膜的制备方法

技术领域

本发明涉及金属的轧制领域，尤其涉及一种可折叠镍膜的制备方法。

背景技术

金属微滤膜材具有密度小、比强度高、比表面积大、形状稳定的特点，同时还具有良好的渗透性、抗震性以及耐高温等优异性能。粉末冶金工艺制备的金属多孔薄膜，如镍膜相对比较简单且成本低，而且孔隙大小和结构均可调整，是实现大规模金属微滤膜材生产的优先选择。

大规模镍膜生产可以提高冲裁过程的材料利用率，减少装模次数，提高冲裁滤膜元件质量。但在实际生产中，由于工艺制度的局限性，导致镍膜材料的孔径波动量较大，数据显示，波动范围通常在10μm至50μm之间。而且镍膜的厚度控制无法达到高精度要求，轧制烧结后的材料厚度均在50μm至150μm之间，波动较大且稳定性差。这样导致随着镍膜材料规模的增大，一方面会增大过滤精度波动和厚度尺寸波动的概率，降低产品的合格率，另一方面镍膜易于发生褶皱翘曲的情况，导致膜片表面平整度较低。除此外，现有的镍膜多为刚性膜，为了使镍膜可折叠，经常会在其结构上增加具有支撑作用的基体或载体（即骨架），从而导致现有镍膜的应用范围存在局限性。

发明内容

本发明提供一种可折叠镍膜的制备方法，解决了现有方法制备的镍膜精度较低，不可折叠，容易发生褶皱翘曲以及膜片表面平整度较低，导致无法大规模生产的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种可折叠镍膜的制备方法，该方法包括：

制作镍膜生坯；

取两个所述镍膜生坯相叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，形成双层复合镍膜生坯；

将所述双层复合镍膜生坯置于两个压板之间，并对两个所述压板均匀施压，所施压力大于或等于50N，同时对所述双层复合镍膜生坯进行烧结处理；所述压板表面平整度小于或等于0.03mm，且粗糙度小于或等于0.4μm；

剥离两个所述压板，形成所述可折叠镍膜。

在一种可能的实现方式中，所述制作镍膜生坯，包括：

球化处理镍粉，得到改性羰基镍粉；

将聚甲基丙烯酸甲酯与所述改性羰基镍粉按预设质量比充分混合第一预设时间，得到均匀的混合粉末；

在第一预设恒温下，向所述混合粉末中加入醇类溶剂、粘结剂以及增塑剂，充分混合并搅拌第二预设时间，形成混悬液；

将所述混悬液均匀平铺于表面涂覆硅油的塑性薄膜上，静置第三预设时间，形成镍膜生坯。

在一种可能的实现方式中，所述镍膜生坯接触所述塑性薄膜的面为光滑面，所述镍膜生坯远离所述塑性薄膜的面为粗糙面；

所述取两个所述镍膜生坯相叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，形成双层复合镍膜生坯，包括：

将两个所述镍膜生坯的粗糙面相对，置于两个所述轧辊之间，使得两个所述镍膜生坯的光滑面分别与两个所述轧辊贴合，进行轧制，形成所述双层复合镍膜生坯。

在一种可能的实现方式中，所述将所述混悬液均匀平铺于表面涂覆硅油的塑性薄膜上，静置第三预设时间，形成镍膜生坯，包括：

将所述混悬液倒置于表面涂覆硅油的所述塑性薄膜上；

采用刮刀将所述混悬液表面刮平，静置所述第三预设时间，形成所述镍膜生坯；所述刮刀高度为300μm-800μm。

在一种可能的实现方式中，所述轧机进行轧制时的喂入角小于或等于25°，轧制力为100N-1200N，轧制速度为50mm/min-600mm/min，轧辊间隙为0μm-400μm。

在一种可能的实现方式中，所述压板为钼板或陶瓷板。

在一种可能的实现方式中，所述对所述双层复合镍膜生坯进行烧结处理，包括：

在第二预设恒温下，对所述双层复合镍膜生坯烧结第四预设时间；

升温至第三预设恒温，对所述双层复合镍膜生坯烧结第五预设时间；

再次升温至第四预设恒温，对所述双层复合镍膜生坯烧结第六预设时间；

结束升温，降至室温，完成所述烧结处理。

在一种可能的实现方式中，所述改性羰基镍粉的粒度分布满足D50：10-20μm。

在一种可能的实现方式中，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇中的至少一种；

所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、羧丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种，所述粘结剂与所述醇类溶剂质量比的范围为4%-10%；

所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述增塑剂与所述醇类溶剂质量比的范围为8%-15%。

本发明提供的方法，通过轧机的两个轧辊先将两个镍膜生坯轧制成双层复合镍膜生坯，再将双层复合镍膜生坯置于两个压板之间进行烧结处理，烧结处理的同时向两个压板施压，从而不但对镍膜的平整度进行了约束，即提高了镍膜的表面平整度，而且还避免了大规模生产时易于发生褶皱翘曲的情况。除此外，还对镍膜的厚度进行了约束。该方法无需在两层镍膜生坯之间夹置用于增加强度、保持形状的基体或载体（即骨架）。因此不但节省了生产成本，而且所生产的镍膜还可以进行折叠收纳，便于运输。通过本发明提供的制备方法所制备的镍膜精度更高，应用范围更广。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法的流程示意图之一；

图2为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法的流程示意图之二；

图3为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法制成的镍膜表面放大200倍的形貌图；

图4为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法制成的镍膜表面放大1000倍的形貌图；

图5为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法制成的镍膜能谱分析图（Energy Dispersive Spectroscopy，EDS）。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

为了解决现有方法的制备镍膜精度较低，不可折叠，生产过程中容易发生褶皱翘曲以及膜片表面平整度较低，导致无法大规模量产的问题，本发明实施例提供了一种可折叠镍膜的制备方法。

图1为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法的流程示意图之一。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101.制作镍膜生坯；

步骤102.取两个镍膜生坯相叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，形成双层复合镍膜生坯；

步骤103.将双层复合镍膜生坯置于两个压板之间，并对两个压板均匀施压，所施压力大于或等于50N，同时对双层复合镍膜生坯进行烧结处理；压板表面平整度小于或等于0.03mm，且粗糙度小于或等于0.4μm；

这样，在烧结的同时对两个压板进行施压，既对膜层的厚度进行了控制，还对膜层的平整度进行了约束，防止膜层褶皱翘曲。可以理解的是，两个压板同时也作了烧结处理的承烧板。

步骤104.剥离两个压板，形成可折叠镍膜。

由此，在可保证膜层厚度以及平整度的情况下，就可以进行镍膜的大规模生产，同时该方法生产的镍膜属于高通量可折叠镍膜，因此，还可以进行折叠收纳，便于运输。

图2为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法的流程示意图之二。如图2所示，上述的步骤101具体可以包括步骤201-步骤204：

步骤201.球化处理镍粉，得到改性羰基镍粉；

优选的，上述的改性羰基镍粉的粒度分布满足D50：10-20μm。

步骤202.将聚甲基丙烯酸甲酯与改性羰基镍粉按预设质量比充分混合第一预设时间，得到均匀的混合粉末；

其中，聚甲基丙烯酸甲酯与改性羰基镍粉的预设质量比可以为8wt%-16wt%。而后在高速混料机中混料2小时至4小时，即第一预设时间可以为2小时至4小时。

步骤203.在第一预设恒温下，向混合粉末中加入醇类溶剂、粘结剂以及增塑剂，充分混合并搅拌第二预设时间，形成混悬液；

其中，第一预设恒温可以为40℃-60℃，第二预设时间可以为0.5h-2h。

步骤204.将混悬液均匀平铺于表面涂覆硅油的塑性薄膜上，静置第三预设时间，形成镍膜生坯。

可选的，第三预设时间可以为30分钟至60分钟；塑性薄膜可以为PET（即聚对苯二甲酸乙二醇酯）薄膜。

可选的，在一些实施例中，镍膜生坯接触塑性薄膜的面为光滑面，镍膜生坯远离塑性薄膜的面为粗糙面；上述的步骤102具体可以包括：

将两个镍膜生坯的粗糙面相对，置于两个轧辊之间，使得两个镍膜生坯的光滑面分别与两个轧辊贴合，进行轧制，形成双层复合镍膜生坯。

可以理解的是，塑性薄膜的表面是比较光滑的，因此，镍膜生坯接触塑性薄膜的面比远离塑性薄膜的面更为光滑，那么将两个镍膜生坯的粗糙面相对，则双层复合镍膜生坯的两面均属光滑面，这样，可以进一步提高双层复合镍膜的表面平整度。实验数据显示，这样轧制的双层复合镍膜生坯厚度范围为100μm-900μm。

可选的，在一些实施例中，轧机进行轧制时的喂入角可以小于或等于25°，轧制力可以为100N-1200N，轧制速度可以为50mm/min-600mm/min，轧辊间隙可以为0μm-400μm。

可选的，在一些实施例中，上述的步骤204具体可以包括以下步骤301和步骤302。

步骤301.将混悬液倒置于表面涂覆硅油的塑性薄膜上；

步骤302.采用刮刀将混悬液表面刮平，静置第三预设时间（即30分钟至60分钟），形成镍膜生坯；刮刀高度为300μm-800μm。

可以理解的是，通过控制刮刀高度控制镍膜生坯的厚度。同时，还可以通过刮刀刮平混悬液表面，使其厚度均匀，表面平整。

可选的，在一些实施例中，步骤103中所使用的压板可以选用钼板或陶瓷板。

若选用陶瓷板，该陶瓷板可以为氧化铝板。使用中，两个氧化铝板对称放置，并在两个氧化铝板的表面施加压力，以对镍膜的厚度极其表面平整度进行约束。

可选的，上述步骤103中对双层复合镍膜生坯进行烧结处理，具体可以包括以下步骤401-步骤404：

步骤401.在第二预设恒温下，对双层复合镍膜生坯烧结第四预设时间；

其中，第二预设恒温可以为300℃，第四预设时间可以为1小时。

步骤402.升温至第三预设恒温，对双层复合镍膜生坯烧结第五预设时间；

其中，第三预设恒温可以为500℃，第五预设时间可以为1小时。

步骤403.再次升温至第四预设恒温，对双层复合镍膜生坯烧结第六预设时间；

其中，第四预设恒温可以为1000℃，第六预设时间可以为2小时。

步骤404.结束升温，降至室温，完成烧结处理。

可选的，上述的醇类溶剂可以包括甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇中的至少一种；

上述的粘结剂可以包括聚乙烯吡咯烷酮、羧丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种，粘结剂与醇类溶剂质量比的范围可以为4%-10%；

上述的增塑剂可以为邻苯二甲酸二丁酯；增塑剂与醇类溶剂质量比的范围为可以8-15%。

可以理解的是，醇类溶剂可以为甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇中的一种或者其中任意几种的混合物。同理，粘结剂可以为聚乙烯吡咯烷酮、羧丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或者其中任意几种的混合物。

还可以理解的是，上述的步骤401-步骤404均在5pa以下的真空炉腔内进行，且炉腔内充入氢气、氩气、氮气其中一种气氛。

本发明制备的无骨架支撑的高通量可折叠镍膜可广泛应用在核军工、电子、医疗、化学冶金和水处理行业。

示例性的，可折叠镍膜的制备方法包括：

S1.球化处理镍粉，得到改性羰基镍粉，该改性羰基镍粉的粒度分布为D50：12.83μm。

S2.将聚甲基丙烯酸甲酯与改性羰基镍粉按1:10的质量比在高速混料机中充分混合2小时，得到均匀的混合粉末。

S3.在55℃的恒温下，按每100毫升乙醇中加入5g羧丙基纤维素（粘结剂）和10g邻苯二甲基二丁酯（增塑剂）的比例配置成溶液，将该溶液加入150g的混合粉中，充分混合并搅拌30min，形成混悬液。

S4.调整刮刀高度为300μm，将该混悬液用刮刀均匀刮涂在表面涂覆硅油的PET薄膜上，静置30min，从PET薄膜上揭下,形成镍膜生坯。

S5.取两个镍膜生坯,以其粗糙面相对而叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，调整轧机喂入角为8°，轧制力为100N，轧制速度为100mm/min，轧辊间隙为50μm，轧制后得到表面平整的双层复合镍膜；

S6.将轧制后的双层复合镍膜生坯平铺在表面平整度小于或等于0.03mm，粗糙度小于或等于0.4μm的氧化铝板上，表面再加盖一层氧化铝板，再向氧化铝板施加50N压力。同时，对双层复合镍膜生坯进行烧结处理，烧结处理时，控制升温速率和保温时间，在300℃保温烧结1小时，500℃保温烧结1小时，1000℃保温烧结2小时，程序结束后结束升温，降至室温，完成烧结处理。

S7.剥离两个氧化铝板，形成无骨架支撑的高通量可折叠镍膜。

由此，形成的镍膜厚度为85μm，孔隙率为78.5%，气体透过率为827m³/（m².h.kpa），表面平整度为1.2mm。

再例如，可折叠镍膜的制备方法包括：

S1.球化处理镍粉，得到改性羰基镍粉，该改性羰基镍粉的粒度分布为D50：18.47μm。

S2.将聚甲基丙烯酸甲酯与改性羰基镍粉按1:13的质量比在高速混料机中充分混合3小时，得到均匀的混合粉末。

S3.在55℃的恒温下，按每100毫升乙醇中加入5g聚乙烯醇缩丁醛（粘结剂）和10g邻苯二甲基二丁酯（增塑剂）的比例配置成溶液，将该溶液加入150g的混合粉中，充分混合并搅拌30min，形成混悬液。

S4.调整刮刀高度为600μm，将该混悬液用刮刀均匀刮涂在表面涂覆硅油的PET薄膜上，静置30min，从PET薄膜上揭下,形成镍膜生坯。

S5.取两个镍膜生坯,以其粗糙面相对而叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，调整轧机喂入角为16°，轧制力为300N，轧制速度为200mm/min，轧辊间隙为200μm，轧制后得到表面平整的双层复合镍膜；

S6.将轧制后的双层复合镍膜生坯平铺在表面平整度小于或等于0.03mm，粗糙度小于或等于0.4μm的氧化铝板上，表面再加盖一层氧化铝板，再向氧化铝板施加100N压力。同时，对双层复合镍膜生坯进行烧结处理，烧结处理时，控制升温速率和保温时间，在300℃保温烧结1小时，500℃保温烧结1小时，1000℃保温烧结2小时，程序结束后结束升温，降至室温，完成烧结处理。

S7.剥离两个氧化铝板，形成无骨架支撑的高通量可折叠镍膜。

由此，形成的镍膜厚度235μm，孔隙率为70.13%，气体透过率为780m³/（m².h.kpa），表面平整度为0.8mm。

图3为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法制成的镍膜表面放大200倍的形貌图；图4为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法制成的镍膜表面放大1000倍的形貌图。如图3和图4所示，数据证明，通过本发明提供的方法制作的镍膜孔径分布均匀，具有优异的孔隙率及表面平整度，而且该制备方法效率比较高。

图5为本发明实施例提供的一种可折叠镍膜的制备方法制成的镍膜EDS谱图，可以理解的是，烧结的同时还需进行脱脂排胶，即通过烧结把其中的添加剂分解排出，最终得到无骨架支撑的高通量可折叠的多孔镍膜。如图5所示，从图中可以看出，本发明镍膜的制备方法所制备的镍膜中，添加剂的脱除效果很好，且精度较高，可满足高精度精细化工业生产需求。

本发明制备的无骨架支撑的可折叠镍膜可广泛应用在核军工、电子、光学、仪表仪器等行业。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，包括：

制作镍膜生坯；

取两个所述镍膜生坯相叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，形成双层复合镍膜生坯；

将所述双层复合镍膜生坯置于两个压板之间，并对两个所述压板均匀施压，所施压力大于或等于50N，同时对所述双层复合镍膜生坯进行烧结处理；所述压板表面平整度小于或等于0.03mm，且粗糙度小于或等于0.4μm；

剥离两个所述压板，形成所述可折叠镍膜。

2.根据权利要求1所述的可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述制作镍膜生坯，包括：

球化处理镍粉，得到改性羰基镍粉；

将聚甲基丙烯酸甲酯与所述改性羰基镍粉按预设质量比充分混合第一预设时间，得到均匀的混合粉末；

在第一预设恒温下，向所述混合粉末中加入醇类溶剂、粘结剂以及增塑剂，充分混合并搅拌第二预设时间，形成混悬液；

将所述混悬液均匀平铺于表面涂覆硅油的塑性薄膜上，静置第三预设时间，形成镍膜生坯。

3.根据权利要求2所述的可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述镍膜生坯接触所述塑性薄膜的面为光滑面，所述镍膜生坯远离所述塑性薄膜的面为粗糙面；

所述取两个所述镍膜生坯相叠后置于轧机的两个轧辊之间进行轧制，形成双层复合镍膜生坯，包括：

将两个所述镍膜生坯的粗糙面相对，置于两个所述轧辊之间，使得两个所述镍膜生坯的光滑面分别与两个所述轧辊贴合，进行轧制，形成所述双层复合镍膜生坯。

4.根据权利要求2或3所述的可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述将所述混悬液均匀平铺于表面涂覆硅油的塑性薄膜上，静置第三预设时间，形成镍膜生坯，包括：

将所述混悬液倒置于表面涂覆硅油的所述塑性薄膜上；

采用刮刀将所述混悬液表面刮平，静置所述第三预设时间，形成所述镍膜生坯；所述刮刀高度为300μm-800μm。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述轧机进行轧制时的喂入角小于或等于25°，轧制力为100N-1200N，轧制速度为50mm/min-600mm/min，轧辊间隙为0μm-400μm。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述压板为钼板或陶瓷板。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述对所述双层复合镍膜生坯进行烧结处理，包括：

在第二预设恒温下，对所述双层复合镍膜生坯烧结第四预设时间；

升温至第三预设恒温，对所述双层复合镍膜生坯烧结第五预设时间；

再次升温至第四预设恒温，对所述双层复合镍膜生坯烧结第六预设时间；

结束升温，降至室温，完成所述烧结处理。

8.根据权利要求2或3所述的一种可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述改性羰基镍粉的粒度分布满足D50：10-20μm。

9.根据权利要求2或3所述的一种可折叠镍膜的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇中的至少一种；

所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、羧丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种，所述粘结剂与所述醇类溶剂质量比的范围为4%-10%；

所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述增塑剂与所述醇类溶剂质量比的范围为8%-15%。

Images