悬浮粒子烧结法制备多孔不锈钢/TiO 2 膜的研究
发布时间：2021-11-16 01:21
采用悬浮粒子烧结法在不同孔径的多孔不锈钢表面制备均匀的TiO2膜。通过扫描电镜和XRD研究了悬浮液、多孔不锈钢基体和烧结温度对膜层组织和性能的影响。研究表明:TiO2颗粒的分散与悬浮液粘度是提高膜层质量的关键。随着烧结温度的增加,TiO2膜层孔径减小;950℃烧结膜层综合性能较好,当烧结温度为1050℃时金红石相的TiO2部分转变为亚氧化钛TinO2n-1相。当多孔金属平均孔径为10.0μm时,TiO2粒子会内渗进入基体,同时造成膜层坍塌;当多孔金属平均孔径为2.0μm时,基体表面形成连续平整的TiO2膜。
【文章来源】：热加工工艺. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TiO2膜的干燥和烧结曲线
《热加工工艺》2016年8月第45卷第16期图2不同表面状态的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates图3多孔不锈钢的表面显微组织Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和烧结时会导致大颗粒粉末周围的内应力集中，产生裂纹或脱落，从而导致膜层不完整，甚至可能导致烧结时膜层整体从基体表面剥离。长时间的球磨可使TiO2粉末磨细成浆料，增加TiO2粉末在悬浮液中的流动性。聚乙烯亚胺（PEI）是目前使用最多的纳米TiO2粉末分散剂和粘结剂，其具有高的附着性和吸附性，能提高金属与TiO2膜的结合强度。为了防止膜层浸渍时出现大的TiO2颗粒，加PEI分散球磨的同时，可对球磨后的悬浮液进行丝网过滤以除去部分难以分散的团聚大颗粒。图2为不同状态的TiO2膜。图2（a）为未充分球磨分散的悬浮液涂膜时膜层表面出现大的TiO2颗粒，图2（b）为850℃烧结后由于大的TiO2颗粒导致的圆形孔洞状膜脱落。悬浮液的粘度影响着湿膜中TiO2粉体的流动行为，与基体的结合强度及膜层干燥时溶剂的挥发速率。当涂覆孔径较大的多孔金属时，悬浮液粘度小，较小的纳米TiO2颗粒会随着溶液渗透到多孔金属内部，堵塞孔隙，影响烧结后的多孔金属膜渗透率。悬浮液粘度大，TiO2膜干燥时会发生严重的龟裂，如图2（c）所示。图2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不锈钢基体对TiO2膜成形的影响图3为多孔不锈钢的表面显微组织。从图3（b）和3（d）可以看出，随着烧结的进行，球形粉末颗粒逐渐变成不规则多边形，而孔隙则由不规则形逐渐变为球形，同时多孔不锈钢内存在较大比例的孔径小于10μm的近球形孔隙。从图3（c）可以看出多孔不锈钢表面经过打磨抛光后，球形颗粒出?
《热加工工艺》2016年8月第45卷第16期图2不同表面状态的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates图3多孔不锈钢的表面显微组织Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和烧结时会导致大颗粒粉末周围的内应力集中，产生裂纹或脱落，从而导致膜层不完整，甚至可能导致烧结时膜层整体从基体表面剥离。长时间的球磨可使TiO2粉末磨细成浆料，增加TiO2粉末在悬浮液中的流动性。聚乙烯亚胺（PEI）是目前使用最多的纳米TiO2粉末分散剂和粘结剂，其具有高的附着性和吸附性，能提高金属与TiO2膜的结合强度。为了防止膜层浸渍时出现大的TiO2颗粒，加PEI分散球磨的同时，可对球磨后的悬浮液进行丝网过滤以除去部分难以分散的团聚大颗粒。图2为不同状态的TiO2膜。图2（a）为未充分球磨分散的悬浮液涂膜时膜层表面出现大的TiO2颗粒，图2（b）为850℃烧结后由于大的TiO2颗粒导致的圆形孔洞状膜脱落。悬浮液的粘度影响着湿膜中TiO2粉体的流动行为，与基体的结合强度及膜层干燥时溶剂的挥发速率。当涂覆孔径较大的多孔金属时，悬浮液粘度小，较小的纳米TiO2颗粒会随着溶液渗透到多孔金属内部，堵塞孔隙，影响烧结后的多孔金属膜渗透率。悬浮液粘度大，TiO2膜干燥时会发生严重的龟裂，如图2（c）所示。图2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不锈钢基体对TiO2膜成形的影响图3为多孔不锈钢的表面显微组织。从图3（b）和3（d）可以看出，随着烧结的进行，球形粉末颗粒逐渐变成不规则多边形，而孔隙则由不规则形逐渐变为球形，同时多孔不锈钢内存在较大比例的孔径小于10μm的近球形孔隙。从图3（c）可以看出多孔不锈钢表面经过打磨抛光后，球形颗粒出?
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进浸浆法制备氧化钛/多孔钛复合微滤膜[J]. 范益群,卢军,徐南平. 膜科学与技术. 2011(03)
[2]烧结气氛对对称氧化钛膜微结构及表面性质的影响(英文)[J]. 周守勇,仲兆祥,范益群,徐南平,贺跃辉. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009(05)
[3]非对称不锈钢分离膜的制备[J]. 汪强兵,汤慧萍,奚正平,杨保军,葛渊,王建永,谈萍. 稀有金属材料与工程. 2007(S3)
[4]赛普特不锈钢膜分离系统及应用[J]. 郝彤. 膜科学与技术. 1998(06)
博士论文
[1]多孔金属—陶瓷复合膜制备技术研究[D]. 李忠宏.西北农林科技大学 2006
硕士论文
[1]烧结金属多孔材料的性能及其在低温流体中的沸腾和相分离特性研究[D]. 任小军.上海交通大学 2013
本文编号：3497898
【文章来源】：热加工工艺. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TiO2膜的干燥和烧结曲线
《热加工工艺》2016年8月第45卷第16期图2不同表面状态的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates图3多孔不锈钢的表面显微组织Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和烧结时会导致大颗粒粉末周围的内应力集中，产生裂纹或脱落，从而导致膜层不完整，甚至可能导致烧结时膜层整体从基体表面剥离。长时间的球磨可使TiO2粉末磨细成浆料，增加TiO2粉末在悬浮液中的流动性。聚乙烯亚胺（PEI）是目前使用最多的纳米TiO2粉末分散剂和粘结剂，其具有高的附着性和吸附性，能提高金属与TiO2膜的结合强度。为了防止膜层浸渍时出现大的TiO2颗粒，加PEI分散球磨的同时，可对球磨后的悬浮液进行丝网过滤以除去部分难以分散的团聚大颗粒。图2为不同状态的TiO2膜。图2（a）为未充分球磨分散的悬浮液涂膜时膜层表面出现大的TiO2颗粒，图2（b）为850℃烧结后由于大的TiO2颗粒导致的圆形孔洞状膜脱落。悬浮液的粘度影响着湿膜中TiO2粉体的流动行为，与基体的结合强度及膜层干燥时溶剂的挥发速率。当涂覆孔径较大的多孔金属时，悬浮液粘度小，较小的纳米TiO2颗粒会随着溶液渗透到多孔金属内部，堵塞孔隙，影响烧结后的多孔金属膜渗透率。悬浮液粘度大，TiO2膜干燥时会发生严重的龟裂，如图2（c）所示。图2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不锈钢基体对TiO2膜成形的影响图3为多孔不锈钢的表面显微组织。从图3（b）和3（d）可以看出，随着烧结的进行，球形粉末颗粒逐渐变成不规则多边形，而孔隙则由不规则形逐渐变为球形，同时多孔不锈钢内存在较大比例的孔径小于10μm的近球形孔隙。从图3（c）可以看出多孔不锈钢表面经过打磨抛光后，球形颗粒出?
《热加工工艺》2016年8月第45卷第16期图2不同表面状态的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates图3多孔不锈钢的表面显微组织Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和烧结时会导致大颗粒粉末周围的内应力集中，产生裂纹或脱落，从而导致膜层不完整，甚至可能导致烧结时膜层整体从基体表面剥离。长时间的球磨可使TiO2粉末磨细成浆料，增加TiO2粉末在悬浮液中的流动性。聚乙烯亚胺（PEI）是目前使用最多的纳米TiO2粉末分散剂和粘结剂，其具有高的附着性和吸附性，能提高金属与TiO2膜的结合强度。为了防止膜层浸渍时出现大的TiO2颗粒，加PEI分散球磨的同时，可对球磨后的悬浮液进行丝网过滤以除去部分难以分散的团聚大颗粒。图2为不同状态的TiO2膜。图2（a）为未充分球磨分散的悬浮液涂膜时膜层表面出现大的TiO2颗粒，图2（b）为850℃烧结后由于大的TiO2颗粒导致的圆形孔洞状膜脱落。悬浮液的粘度影响着湿膜中TiO2粉体的流动行为，与基体的结合强度及膜层干燥时溶剂的挥发速率。当涂覆孔径较大的多孔金属时，悬浮液粘度小，较小的纳米TiO2颗粒会随着溶液渗透到多孔金属内部，堵塞孔隙，影响烧结后的多孔金属膜渗透率。悬浮液粘度大，TiO2膜干燥时会发生严重的龟裂，如图2（c）所示。图2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不锈钢基体对TiO2膜成形的影响图3为多孔不锈钢的表面显微组织。从图3（b）和3（d）可以看出，随着烧结的进行，球形粉末颗粒逐渐变成不规则多边形，而孔隙则由不规则形逐渐变为球形，同时多孔不锈钢内存在较大比例的孔径小于10μm的近球形孔隙。从图3（c）可以看出多孔不锈钢表面经过打磨抛光后，球形颗粒出?
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进浸浆法制备氧化钛/多孔钛复合微滤膜[J]. 范益群,卢军,徐南平. 膜科学与技术. 2011(03)
[2]烧结气氛对对称氧化钛膜微结构及表面性质的影响(英文)[J]. 周守勇,仲兆祥,范益群,徐南平,贺跃辉. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009(05)
[3]非对称不锈钢分离膜的制备[J]. 汪强兵,汤慧萍,奚正平,杨保军,葛渊,王建永,谈萍. 稀有金属材料与工程. 2007(S3)
[4]赛普特不锈钢膜分离系统及应用[J]. 郝彤. 膜科学与技术. 1998(06)
博士论文
[1]多孔金属—陶瓷复合膜制备技术研究[D]. 李忠宏.西北农林科技大学 2006
硕士论文
[1]烧结金属多孔材料的性能及其在低温流体中的沸腾和相分离特性研究[D]. 任小军.上海交通大学 2013
本文编号：3497898
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