[发明专利]一种FeAl金属间化合物过滤材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及过滤材料的制备技术，具体涉及采用Fe、Al元素粉末反应合成FeAl金属间化合物过滤材料的一种制备方法。

背景技术

过滤材料借助于其具有的多孔体结构把分散的微粒从弥散的流体中分离出来，从而达到固液分离、固气分离、净化和提纯等目的，广泛应用于化工、冶金、医药和环保等领域。过滤材料按制备材料可分为无机材料和有机材料两类，其中无机材料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。目前所用无机材料主要有陶瓷体，如氧化铝和玻璃，以及铜、镍和不锈钢等金属，所采用的制备技术主要是固态粒子烧结法。这种制备工艺通常需要在粉末原料中添加造孔剂，在随后的烧结过程中带来了一定的环境污染。同时陶瓷过滤材料通常需要在1600℃以上高温下进行烧结，能耗大，提高了生产成本。一般金属材料的抗酸碱腐蚀性能和抗高温氧化性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是向无机过滤材料中引入FeAl金属间化合物，提供一种采用Fe、Al元素粉末反应合成制备FeAl金属间化合物过滤材料的新工艺，以大幅度提高无机过滤材料的抗高温氧化性能和抗腐蚀性能，扩大过滤材料的使用领域，同时降低能耗，减少污染。

为了解决上述技术问题，本发明提供的采用Fe、Al元素粉末反应合成制备FeAl金属间化合物过滤膜材料的方法，其具体工艺路线为：元素粉末成分、粒度配比→混料→成形→反应合成，其特征在于：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坯，压制压力控制在100～300MPa，或采用冷等静压制备管状成形坯，等静压力控制在50～200MPa；C、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1000～1200℃，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酸碱腐蚀性能、抗硫化性能和抗高温氧化性能，采用FeAl金属间化合物制备无机过滤材料，大幅度改善了过滤材料的抗氧化性能、抗硫化性能和抗腐蚀性能，扩大了过滤材料的使用领域。

2.Fe、Al元素粉末反应合成制备FeAl金属间化合物过滤材料过程中，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，几乎无污染。

综上所述，本发明是一种采用Fe、Al元素粉末反应合成制备FeAl金属间化合物过滤材料的新工艺，以大幅度提高无机过滤材料的抗高温氧化性能和抗腐蚀性能，扩大过滤材料的使用领域，同时降低能耗，减少污染。

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：

采用平均粒度为5μm的Fe粉和粒度为50μm以下的Al粉的混合粉末，按Fe-40at.％Al的成分配比进行混料，随后在220MPa的压力下模压成形，制成直径为32mm，厚1～2mm的片状过滤坯。反应合成采用无压烧结工艺，首先在120℃温度下保温30分钟，随后以5℃/min的速率升至1000℃，保温60分钟；烧结气氛为氢气；冷却阶段，控制降温速度为50℃/min。由此制备的FeAl金属间化合物片状过滤材料，孔隙率为31％，最大孔径为1.7μm。

实施例2：

采用平均粒度为3μm的Fe粉和粒度为20μm以下的Al粉的混合粉末，按Fe-30at.％Al的成分配比进行混料，随后采用冷等静压成形管状坯，等静压力为150MPa，制得外径为30mm，内径为28～29mm，高为200mm的管状成形坯。反应合成采用无压烧结工艺，首先在140℃温度下保温60分钟，随后以8℃/min的速率升至1200℃，保温30分钟；烧结气氛为真空，真空度为1×10^-1～1×10^-3Pa；冷却阶段，控制降温速度为20℃/min。由此制备的FeAl金属间化合物管状过滤材料，孔隙率为35％，最大孔径为1.1μm。

实施例3：