[发明专利]一种制备孔径梯度FeAl金属间化合物均质过滤膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备过滤膜材料的生产技术，具体涉及通过Fe、Al元素粉末的复合成形和反应合成制备孔径梯度FeAl金属间化合物均质过滤膜一种技术方法。

背景技术

过滤膜借助于外界能量或化学位差的推动，对两组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集，过程中大多无相变化，具有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小等优点，广泛应用于国民经济各生产、研究部门以及国防建设领域。分离膜按制备材料可分为无机膜和有机高分子膜，其中无机膜由于具有高的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性而愈来愈受到重视。目前无机膜所用材料主要有陶瓷，以及铜、镍和不锈钢等金属，所采用的制备技术主要有：固态粒子烧结法制备载体及过渡膜；采用溶胶-凝胶法制备超滤、微滤膜；采用分相法制备玻璃膜；采用化学气相沉积、无电镀等制备微孔膜或致密膜等。这些制备技术往往存在工艺较复杂，成本较高，过滤膜孔径难以控制等缺点。与制备工艺相比，无机膜的质量更大程度的受到其所用材料的限制。对金属材料而言，其抗氧化性能、耐酸碱腐蚀性能往往很差，使得过滤膜的使用环境受到很大限制，并且金属材料的组织稳定性较差，使用寿命较短，同时由于氢脆等问题难以与其它致密膜等复合。对陶瓷材料而言，由于陶瓷为硬脆相，采用固态粒子烧结法制备过滤膜，陶瓷粒子的成形性和烧结性能往往较差，生产过程能耗高，同时陶瓷的脆而不易焊接组件化等缺点限制了陶瓷膜的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种向无机膜材料中引入FeAl金属间化合物，以大幅度提高无机膜的抗氧化性能、抗硫化性能和抗腐蚀性能，提高无机膜的使用寿命，扩大无机膜的使用范围，同时降低能耗，减少污染的制备孔径梯度FeAl金属间化合物均质过滤膜的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的制备孔径梯度FeAl金属间化合物均质过滤膜的方法，其基本工艺路线为：元素粉末成分、粒度配比→混料→成形→镀膜→反应合成，其工艺为：A、选取粒径为100～1μm的Fe粉和粒径为100～1μm的Al粉，其成分配比为75～25at.％Fe和25～75at.％Al(at.％是原子百分比)；B、采用模压成形制备片状成形过滤坯，压制压力控制在100～300MPa，或采用冷等静压制备管状成形过滤坯，等静压力控制在50～200MPa；C、采用磁控溅射或离子镀或热蒸镀的方式在过滤坯的一面均匀镀上一层金属Al膜和一层金属Fe膜，金属Al膜和Fe膜的厚度均控制在1～10μm；D、反应合成采用无压烧结工艺，首先在120～150℃温度下保温30～60分钟，随后以1～10℃/min的速率升至1000～1300℃，保温30～60分钟，烧结气氛为氢气或分解氨，或者采用真空烧结，真空度为1×10^-1～1×10^-3Pa，冷却阶段，控制降温速度为10～50℃/min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.由于FeAl金属间化合物具有优良的抗氧化性能、抗硫化性能和抗腐蚀性能，采用FeAl金属间化合物制备无机过滤膜，大幅度改善了无机过滤膜的抗氧化性能、抗硫化性能和抗腐蚀性能，提高了无机膜的使用寿命，有利于无机膜在苛刻环境的使用。

2.Fe、Al元素粉末价格低廉，同时制备出的FeAl金属间化合物过滤膜，其最大孔径可达0.1～2μm，大幅度提高了无机膜的性价比。

3.Fe、Al元素粉末复合成形和反应合成，制备孔径梯度FeAl金属间化合物均质过滤膜过程中，不需要添加造孔剂即可获得30％～50％的孔隙率，避免了传统工艺中的脱除造孔剂环节，降低了能耗，而且几乎无污染。

综上所述，本发明是一种向无机膜材料中引入FeAl金属间化合物，能大幅度提高无机膜的抗氧化性能、抗硫化性能和抗腐蚀性能，提高无机膜的使用寿命，扩大无机膜的使用范围，同时降低能耗，减少污染的制备孔径梯度FeAl金属间化合物均质过滤膜的方法。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：