[发明专利]一种金属复合陶瓷膜及其制备方法

说明书

一种金属复合陶瓷膜及其制备方法，所述陶瓷膜依次包括基底层、过渡层和精密层；所述基底层由单质金属或合金粉末烧结；所述过渡层为单质金属或合金粉末，与复合陶瓷或混合陶瓷粉末烧结的复合层；所述精密层包括复合陶瓷或混合陶瓷粉末烧结的多孔陶瓷过滤层。所述方法为：(1)在单质金属或合金粉末中，加入成型剂，混合，流延，烧结，得基底层；(2)将单质金属或合金粉末，与复合陶瓷或混合陶瓷粉末混合后，流延至基底层上，烧结，形成过渡层；(3)将复合陶瓷或混合陶瓷粉末喷涂于过渡层上，烧结，即成。本发明陶瓷膜过滤精度高，通量大，孔径均匀，韧性高，耐热震性好，机械强度高，易反吹清洗。本发明方法简单，成本低，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷膜及其制备方法，具体涉及一种金属复合陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

过滤分离行业对过滤材料的要求均为尽可能的提高过滤流量，同时降低过滤器本身的过滤阻力，从而降低生产能耗。然而，对过滤器而言，往往存在这样的矛盾：滤芯的滤材空隙大才能获得高过滤通量，但相对的导致了过滤精度的降低。而高精度滤材需要将滤材的过滤精度提升至亚微米甚至纳米级，势必会降低过滤通量。

现有技术为了得到高精度的滤芯均采用的是陶瓷材料烧结所得纳米级别精度的陶瓷滤芯。但是，这样的滤芯存在多孔陶瓷脆性大、耐热震性能差、机械强度低的特点。传统的陶瓷滤芯由于表面层的过滤精度很高，极易被溶液中的胶体颗粒因搭桥效应形成较为致密的滤饼层，一旦形成胶体性质的永久滤饼层，会导致周期的反吹清洗失效，最终引起过滤系统无法正常过滤。

CN102659447A、CN105693276A公开了一种纯碳化硅陶瓷生产方法，该方法生产的滤芯属于传统的陶瓷滤芯生产方法，仍存在传统陶瓷滤芯脆性大，抗热震能力，滤芯容易断裂的问题。

CN102500245A公开了一种金属基陶瓷复合滤膜的制备方法，是将多孔金属膜在电解液中阳极氧化得到过渡层，然后将陶瓷粉末制备成浆料涂覆到过渡层上，得复合滤芯。实际上，该技术通过氧化所得过渡层和后面的陶瓷层都作为氧化物层，高温烧结后产品微观界面属于金属直接过渡到陶瓷涂层，这样结构的滤芯在变温环境中，由于金属和陶瓷膨胀系数不一致，会直接导致陶瓷涂层的剥落失效。而滤芯产品在烧结过程中本身是一个从高温到常温的过程，该过程使得采用该方法几乎无法大批量生产出合格的产品。因此，该方法并没有彻底解决金属层和陶瓷层在温度应力下的剥落问题。

CN109364583A公开了一种工业净化用Ti-Ti₆Si₄外壁光型金属过滤膜管材的制备方法，是用金属钛粉末和金属硅粉末共同烧结，得金属钛/Ti₆Si₄金属陶瓷复合滤芯。但是，该方法存在应用范围受限的问题：首先，该方法只适用于金属钛和Ti₆Si₄金属化合物的复合，对于其它金属和陶瓷粉末的复合无效，尤其当过滤体系含有氟离子和强碱性介质时，这种滤芯很容易发生腐蚀破坏；其次，生产该滤芯的原材料金属钛粉末和金属硅粉末都很难得到纳米级精度原材料，当需要制备纳米级精度的滤芯时，该方法难以解决高精度的问题；再次，该方法采用等静压工艺制备复合滤芯，滤芯的厚度尤其是精密过滤层无法做到很薄，因此，产品的过滤通量较小，同时反吹效果也较差。

综上，亟待找到一种克服传统陶瓷滤芯存在的脆性大、耐热震性能差、机械强度低、反吹性能差等缺陷的金属陶瓷复合滤膜技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种过滤精度高，过滤通量大，孔径均匀，厚度薄，韧性高，耐热震性能好，机械强度高，易反吹清洗，彻底消除热应力损坏，应用范围广的金属复合陶瓷膜。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，成本低，适宜于工业化生产的金属复合陶瓷膜的制备方法。