[发明专利]一种具有梯度孔径的Ni-Cr-Fe多孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度孔径的Ni‑Cr‑Fe多孔材料及其制备方法。其制备方法是先将粗粒径和细粒径的Ni、Cr、Fe机械混合均匀，其质量百分比分别为60~75、18~25、7~15，然后加入硬脂酸造粒、干燥后，再将制得的粗、细粒径混合料按不同质量百分比混合均匀后，按细粒径比例粉末依次减少的方式逐层平铺于模具中模压冷成型，采用分段式真空无压烧结的方式烧结得到Ni‑Cr‑Fe梯度孔径多孔材料。该方法能耗低，几乎无污染，孔结构可自主控制。本发明在保证过滤精度和过滤效率的同时具有优良的抗酸碱腐蚀性能。

技术领域

本发明属于无机多孔材料领域，具体涉及一种具有梯度孔径的Ni-Cr-Fe多孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料的种类有很多，按化学成分可分为无机多孔材料和有机多孔材料，其中，无机多孔材料又可分为金属多孔材料和非金属多孔材料。在过滤分离领域，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，因此金属多孔材料被广泛应用于石油化工、环保等各行业的分离、过滤工艺过程中。随着科学技术的发展及工业产品的升级，对于多孔材料应用领域中的过滤分离功能也提出了在保证高过滤精度的同时具备高的过滤效率的更高层次的要求。但是在工程应用中，为了获得较高的过滤效率即较大的透气度，往往会增大多孔材料的孔径大小，这样势必降低多孔材料的过滤精度而难以达到过滤的技术要求；在选择高的过滤精度即较小的材料孔径时，又势必大大的降低多孔材料的透气度，导致过滤效率下降而难以达到过滤的经济要求。因此，传统的均匀结构金属多孔材料在过滤效率和过滤精度两者之间有着不可调和的矛盾：即孔隙粗大且流通量大，其过滤效率高而过滤精度却难以满足需要；孔隙细小且流通量小，其过滤精度高而过滤效率却难以满足需要。这一矛盾是制约其广泛应用的关键问题，也是工业过滤领域的技术瓶颈，对其进行深入有效地研究具有十分重要的意义。

梯度孔径多孔材料是一种具有不对称孔结构，即孔径大小沿某一方向上呈现连续性变化的多孔材料。这种梯度性质赋予了梯度多孔材料可以确保在较小孔径的基础上保证较大的过滤通量，实现其它均匀结构多孔材料所不具备的结构和性能，并且在过滤与分离的过程中可以大大提高过滤精度和过滤效率，简化生产工艺，使生产效率大大提高。国内外首先研发了梯度多孔陶瓷材料，并在医药、化工、能源、环保等领域得到了广泛的应用，但陶瓷多孔材料有着质脆且不抗热震这一本身难以改变的固有缺点，因此，急需开发一种新型的梯度孔径金属多孔材料以提高企业生产效率及经济产能。

梯度孔径金属多孔材料具有在保证高过滤精度的同时拥有较大的过滤渗透通量，同时还具有金属多孔材料的一切优点，这是其他过滤材料无法比拟的。但是，通常不同的材料其热膨胀系数、导热系数、弹性模量、材料固有强度及断裂韧性是不同的，对于异质膜层，这些差异容易导致膜层开裂、甚至脱离膜层支撑体，使梯度材料在使用的过程中发生严重的失效。制备克服梯度多孔陶瓷材料固有的脆性及不可焊接性、异质膜层寿命低及多孔材料不同时具备高过滤精度及过滤通量等缺点的同质金属梯度多孔材料，对工业生产具有重要的理论指导及现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同质Ni-Cr-Fe梯度孔径金属多孔材料的制备方法，其优势在于克服梯度多孔陶瓷材料固有的脆性及不可焊接性、异质膜层寿命低及多孔材料不同时具备高过滤精度及过滤通量等缺点，且具有良好的力学性能，抗酸碱腐蚀和抗高温氧化性能。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：该Ni-Cr-Fe梯度孔径金属多孔材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)粉料配比：将粗粒径和细粒径的Ni、Cr、Fe元素粉分别按质量百分比为60～75、18～25、7～15的配比进行称量；

(2)粉末混合：将步骤(1)中配制好的粉末分别放在V型混粉机上匀速混合8-14h后造粒、干燥。

(3)粗细组配：将步骤(2)制得的粗粒径混合料与细粒径混合料按不同质量百分比混合，并分别放在V型混粉机上匀速混合8-14h。