[发明专利]一种渐变孔径不锈钢多孔管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属多孔管的制备方法，具体涉及一种渐变孔径不锈钢多孔管的制备方法。

背景技术

目前，多数多孔金属过滤材料都是以均匀多孔金属材料为基体，在其表面涂上一层或多层多孔膜来提高其过滤精度。随着工业的快速发展，对过滤材料的要求也就越来越高，均匀多孔材料作为过滤膜层的基体，已经不能够满足某些部门大透气、高精度的要求。

金属多孔材料是一类有明显孔隙特征的金属材料(孔隙率可最大达到98％)。就使用环境而言，它与有机及陶瓷多孔材料相比，主要有机械强度高、热传导性能良好、密封性良好等三大优点；就性能而言，金属多孔材料具有渗透性好、孔隙和孔径可控、形状稳定、耐高温、能再生、可加工等优点。金属多孔材料的应用也十分广泛，目前已在石油化工、能源、环保、食品、制药等领域的过滤、分离、流体分布等功能领域得到应用，并且是上述工业实现技术突破不可缺少的关键材料。

现代工业的发展对金属多孔材料的性能要求越来越高，比如对孔隙性能方面，要求孔径越来越小，孔隙度越来越大；对服役性能而言，要求过滤精度越来越高，透过率越来越大；导热导电率要好，抗腐蚀、抗疲劳等力学性能要高。如果汁澄清需要过滤精度为0.2-0.5μm的多孔材料，微生物分离与细胞碎片过滤需要过滤精度为0.2-1.6μm的多孔材料，血浆分离以及乳品工业中除菌、浓缩则需要过滤精度为0.1-1μm的多孔材料，高温气体除尘要求耐高温、耐腐蚀，燃料电池电极需要高导电率、高比表面积等等。然而一些服役性能与孔隙性能相互制约，如大流量与高精度对于多孔材料来说是一对矛盾，孔径越小，材料的过滤精度越高，流体透过量就越小。为了解决这些类似的矛盾，出现了梯度多孔材料，即孔径、孔隙度沿材料厚度方向呈梯度变化。这种变化可以是突变的，也可以是渐变的。突变(亦称阶梯状——具有明显的材料界面)孔径梯度多孔材料都是过滤控制层或过渡层附在前一层大孔的支撑体上，由于粉体颗粒直径是突变的，下一层颗粒就会堵塞上一层大孔，进而降低多孔材料的透过能力，并且采用的多次成型和烧结工艺会增加金属多孔材料的制造成本，这些弊端不利于它的大规模广泛应用。

申请号为200510033633.3的发明专利“多孔无层界梯度金属膜管及其制备方法”介绍了一种多孔无界面梯度金属膜管的制备方法，但没有陈述相应粉末对应材料的具体性能；另外，该专利所述的金属多孔管制备方法存在一些弊端：如金属多孔管成形后多孔管生坯不容易脱模、金属多孔管厚度不容易控制等。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种渐变孔径不锈钢多孔管的制备方法，以制备出既具有高的透气系数，又能保证高的过滤精度的渐变孔径不锈钢多孔管。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种渐变孔径不锈钢多孔管的制备方法，其特征在于制备过程为：

(1)称取级配好的不同粒度分布的不锈钢粉末，与质量百分比浓度为5％～10％的聚乙烯醇溶液进行混合，配制成不锈钢粉末悬浮液，所述不锈钢粉末悬浮液的固含量按质量百分比计不超过20％；

(2)向步骤(1)中的不锈钢粉末悬浮液中加入消气剂，消气剂重量为不锈钢粉末悬浮液重量的0.3％，除去不锈钢粉末悬浮液中的气体，搅拌均匀；

(3)将步骤(2)中的不锈钢粉末悬浮液注入到由不锈钢制成的两半式对开合刚性管模具中，在离心机上离心成形，制成渐变孔径梯度不锈钢多孔管生坯；

(4)将步骤(3)中的渐变孔径梯度不锈钢多孔管生坯在鼓风式烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为3～5小时，然后脱模；

(5)将步骤(4)中经烘干后的不锈钢多孔管生坯在真空炉中进行烧结，烧结气氛为真空，或在氢气炉中烧结，烧结气氛为氢气或惰性气体。烧结温度为1150～1250℃，保温1～4小时，冷却后即制得渐变孔径梯度不锈钢多孔管。

上述步骤(3)中所述离心成形前，在两半式对开合刚性管模具内附一层塑料薄膜。

所述渐变孔径不锈钢多孔管的孔径为20～60μm，相对透气度为400～600m³/m²·KPa·h，直径为30～100mm。