[发明专利]一种无机单结晶多孔复合材料的制备方法与应用

说明书

本发明属于无机金属领域，是一种多孔单结晶复合材料，用于生产以金属合金为基础的多孔材料，或用于水处理的过滤元件。本发明所述的制备方法包括，首先分别将纯金属混合物和其对应氧化金属混合物熔化成液态，然后通过带气枪的高压喷头同时注射进模具当中混合均匀，经自然冷却成型，最后在真空或在惰性氛围下经高温烧结熔化掉其中的氧化物部分，制备成为一种无机单结晶多孔复合材料，其孔率可达80～90%，典型孔隙尺寸在1nm到100nm之间。该材料不仅具有孔隙度可控、孔径分布均匀等特点，而且机械加工性能良好、耐高温、耐压、耐化学介质腐蚀（酸、碱、盐等化学浸蚀）。同时，该无机单结晶多孔复合材料在石油、炼油、轻工化工的过滤工艺中有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及元机多孔复合材料领域，具体涉及一种无机单结晶多孔复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

多孔复合材料多指经高温烧制而成的，使得体内出现相连或闭合气孔的材料。由于这些材料具很好的化学稳定性（耐酸，耐碱，耐腐蚀）、耐高温、抗压、抗冲击等性能，在环保、节能、化工、石油、食品、制药等多个领域中都有广泛应用。

国内外目前制备多孔非晶态合金材料的方法主要包括发泡法、粉末压制烧结法等。

发泡法：一般采用易挥发、在熔体中难溶解、不发生化学反应的发泡剂加入到玻璃态合金熔体混合，然后通过升高压力加搅拌使熔体混合均匀，然后在快速减压淬火，使得发泡剂在这个过程中快速气化，同时使原玻璃态合金熔体迅速放热给发泡剂从而冷却固化，制备得到泡沫多孔材料。但是发泡法也有它自身的缺陷：首发泡剂要求其与玻璃态合金熔体不发生化学反应，不然会影响最终制备的材料性能与尺寸；其次，发泡过程中，材料外部与材料体内的气化阻力不同，导致了所制备多孔材料孔隙均匀性较差，孔隙度不高。

粉末压制烧结法：如专利号为200910074202.X,按设计的重量组分比例混合粉料，采用模压成形制备成片状或成形坯，通过调控压力或采用冷等静压制备初坯，然后采用烧结工艺制得所要合金多孔材料。不足的地方在于：由于粉末颗粒结合强度有限，因此块体多孔材料的力学性能有所不足。

另外，多孔陶瓷材料也在多个领域中有着广泛的应用，而且目前研究的内容也有很多。但陶瓷材料的抗冲击性能较差，容易发生脆裂，而且陶瓷中的硅在高温流体中容易溶出形成胶体堵塞孔隙，从而限制了应用范围与使用寿命。

发明内容

本发明的无机单结晶多孔复合材料正好克服了以上问题，提供了一种体密度小、平均孔径小、气孔分布均匀、机械加工性能良好、耐高温、耐压、耐化学介质腐蚀（酸、碱、盐等化学浸蚀）的多孔复合材料的制备方法与应用。

首先，本发明给出一种无机单结晶多孔复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(a) 前处理：对纯金属混合物和氧化金属混合物进行脱脂清洗、干燥；所述纯金属混合物中包括质量配比为75.8-83.6份的Fe、12.3-18.4份的Cr、5.1-10.3份的Ni，所述氧化金属混合物包括质量配比为85.2-91.3份的MgCO₃·nH₂O、5.9-10.3份的Fe_xO_y、2.4-6.8份的Al₂O₃；

(b) 熔融：将两种混合物分别用真空机组封装抽真空，并对真空机组加热使里面的混合物熔融为液态；

(c) 两种熔融液各自经高压喷头和气枪气流的带动下注射进同一成型模具当中，达到混合均匀的目的；其中纯金属混合物和氧化金属混合物的质量比控制在85：15到95：5之间；

(d) 经自然冷却后，取出坯体采用烧结工艺，制得无机单结晶多孔复合材料。