[发明专利]多孔烧结金属复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及过滤材料技术领域，具体而言，涉及多孔烧结金属复合薄膜及其制备方法。

背景技术

申请人提交了申请号为201510274798.3、名称为“一种多孔薄膜及多孔薄膜的制备方法”等多项申请，公开了一种以304不锈钢筛网或Cu网为支撑膜，通过负载浆体、烧结等工艺来制备多孔薄膜的方法，解决了多孔薄膜的孔隙率与材料的可成型性以及成型后多孔薄膜的强度往往相互矛盾的问题。但是，仍有一个难以完美解决的问题，即过滤精度的问题。现有技术主要通过降低原料粉末粒径、坯体压制或增加产品厚度来加强孔道拦截效应等方法来保证拦截效率，然而可应用于规模化生产的小粒径的金属粉末较难生产且成本较高，不利于批量化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种成本低但过滤性能优异的多孔烧结金属复合薄膜及其制备方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多孔烧结金属复合薄膜。该多孔烧结金属复合薄膜包括具有过滤作用的过滤层和对所述过滤层进行保护的隔离层；所述过滤层包括多孔材料基材以及填充于所述多孔材料基材的孔隙中的分离层；所述分离层由含有金属氧化物的颗粒粉堆积而成；所述隔离层是由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成的薄片。

本申请采用含有金属氧化物的颗粒粉所负载的多孔材料基材作为过滤层，小粒径的颗粒粉易获得，小粒径的颗粒粉相互堆积形成的间隙孔孔径小，可以作为过滤孔，使整个过滤层实现高精度过滤。分离层中的多孔材料基材的孔隙可以被颗粒粉全部填充，也可被部分填充，当部分填充时，颗粒粉还可以起到降低多孔材料基材孔径的作用。以由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成的薄片为隔离层，使得隔离层具有优异的物化稳定性，可以避免低温烧结引起的颗粒粉掉落，使分离层疏松地形成“人工滤饼层”，满足高的透气量。由于隔离层主要起保护过滤层的作用，因此可以避免采用小粒径的原料粉，显著降低生产成本。

进一步地，所述隔离层由金属粉自身烧结反应而成或由金属粉与所述多孔材料基材烧结反应而成，烧结过程中，所述颗粒粉与所述金属粉不发生反应。为了保证透气性和膜层韧性，优选使金属粉与颗粒粉、颗粒粉与颗粒粉间在烧结过程中不反应，而是通过金属粉与多孔材料基材之间的冶金结合来实现隔离层与过滤层之间的连接。

进一步地，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锆、氧化钛中的任意几种；这些金属氧化物的熔融温度高，在烧结过程中，可以保持很好的稳定性。所述颗粒粉为电气石粉或负离子粉，由此，价格更低廉且环保，其中，电气石是多元素的天然矿物，主要化学成分是SiO₂、TiO₂、CaO、K₂O、LiO、Al₂O₃、B₂O₃、MgO、Na₂O、Fe₂O₃、FeO、MnO和P₂O₅，电气石主要成分有镁、铝、铁、硼等10多种对人体有利的微量元素，由于它是一种结构特殊的极性结晶体，自身能长期产生电离子，并永久释放空气负离子和远红外线，非常适合于作为空气过滤介质的组成材料，而电气石粉是把电气石原矿经过去除杂质后，经过机械粉碎得到的粉体；负离子粉是人类利用自然界产生负离子的原理人工合成或者配比的一种复合矿物，一般是电气石粉+镧系元素或者稀土元素，其中稀土元素的配比比例大大超过了电气石粉，负离子粉可释放负离子有净化气态污染物的作用，比如甲醛、甲苯等。

进一步地，所述颗粒粉的粒径为0.1-5μm；颗粒粉的粒径越大，一来不易相互粘接，易造成颗粒掉落，且相互堆叠后形成的间隙孔较大，过滤精度低；颗粒粉的粒径越小，比表面积越高，容易相互团聚，造成闭孔，使得透气度低；由上述粒径的颗粒粉填充所得的分离层具有较小的孔径、较高的孔隙率且结构稳定。

进一步地，所述分离层的厚度≥多孔材料基材厚度的0.3倍且≤多孔材料基材的厚度。由此，分离层可以在较长的时间下保持较好的过滤效果。