懸浮粒子燒結(jié)法制備多孔不銹鋼/TiO 2 膜的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-11-16 01:21
采用懸浮粒子燒結(jié)法在不同孔徑的多孔不銹鋼表面制備均勻的TiO2膜。通過(guò)掃描電鏡和XRD研究了懸浮液、多孔不銹鋼基體和燒結(jié)溫度對(duì)膜層組織和性能的影響。研究表明:TiO2顆粒的分散與懸浮液粘度是提高膜層質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著燒結(jié)溫度的增加,TiO2膜層孔徑減小;950℃燒結(jié)膜層綜合性能較好,當(dāng)燒結(jié)溫度為1050℃時(shí)金紅石相的TiO2部分轉(zhuǎn)變?yōu)閬喲趸乀inO2n-1相。當(dāng)多孔金屬平均孔徑為10.0μm時(shí),TiO2粒子會(huì)內(nèi)滲進(jìn)入基體,同時(shí)造成膜層坍塌;當(dāng)多孔金屬平均孔徑為2.0μm時(shí),基體表面形成連續(xù)平整的TiO2膜。
【文章來(lái)源】：熱加工工藝. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
TiO2膜的干燥和燒結(jié)曲線
《熱加工工藝》2016年8月第45卷第16期圖2不同表面狀態(tài)的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates圖3多孔不銹鋼的表面顯微組織Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和燒結(jié)時(shí)會(huì)導(dǎo)致大顆粒粉末周圍的內(nèi)應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋或脫落，從而導(dǎo)致膜層不完整，甚至可能導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)膜層整體從基體表面剝離。長(zhǎng)時(shí)間的球磨可使TiO2粉末磨細(xì)成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動(dòng)性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結(jié)劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結(jié)合強(qiáng)度。為了防止膜層浸漬時(shí)出現(xiàn)大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時(shí)，可對(duì)球磨后的懸浮液進(jìn)行絲網(wǎng)過(guò)濾以除去部分難以分散的團(tuán)聚大顆粒。圖2為不同狀態(tài)的TiO2膜。圖2（a）為未充分球磨分散的懸浮液涂膜時(shí)膜層表面出現(xiàn)大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結(jié)后由于大的TiO2顆粒導(dǎo)致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動(dòng)行為，與基體的結(jié)合強(qiáng)度及膜層干燥時(shí)溶劑的揮發(fā)速率。當(dāng)涂覆孔徑較大的多孔金屬時(shí)，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會(huì)隨著溶液滲透到多孔金屬內(nèi)部，堵塞孔隙，影響燒結(jié)后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的龜裂，如圖2（c）所示。圖2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不銹鋼基體對(duì)TiO2膜成形的影響圖3為多孔不銹鋼的表面顯微組織。從圖3（b）和3（d）可以看出，隨著燒結(jié)的進(jìn)行，球形粉末顆粒逐漸變成不規(guī)則多邊形，而孔隙則由不規(guī)則形逐漸變?yōu)榍蛐�，同時(shí)多孔不銹鋼內(nèi)存在較大比例的孔徑小于10μm的近球形孔隙。從圖3（c）可以看出多孔不銹鋼表面經(jīng)過(guò)打磨拋光后，球形顆粒出?
《熱加工工藝》2016年8月第45卷第16期圖2不同表面狀態(tài)的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates圖3多孔不銹鋼的表面顯微組織Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和燒結(jié)時(shí)會(huì)導(dǎo)致大顆粒粉末周圍的內(nèi)應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋或脫落，從而導(dǎo)致膜層不完整，甚至可能導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)膜層整體從基體表面剝離。長(zhǎng)時(shí)間的球磨可使TiO2粉末磨細(xì)成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動(dòng)性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結(jié)劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結(jié)合強(qiáng)度。為了防止膜層浸漬時(shí)出現(xiàn)大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時(shí)，可對(duì)球磨后的懸浮液進(jìn)行絲網(wǎng)過(guò)濾以除去部分難以分散的團(tuán)聚大顆粒。圖2為不同狀態(tài)的TiO2膜。圖2（a）為未充分球磨分散的懸浮液涂膜時(shí)膜層表面出現(xiàn)大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結(jié)后由于大的TiO2顆粒導(dǎo)致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動(dòng)行為，與基體的結(jié)合強(qiáng)度及膜層干燥時(shí)溶劑的揮發(fā)速率。當(dāng)涂覆孔徑較大的多孔金屬時(shí)，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會(huì)隨著溶液滲透到多孔金屬內(nèi)部，堵塞孔隙，影響燒結(jié)后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的龜裂，如圖2（c）所示。圖2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不銹鋼基體對(duì)TiO2膜成形的影響圖3為多孔不銹鋼的表面顯微組織。從圖3（b）和3（d）可以看出，隨著燒結(jié)的進(jìn)行，球形粉末顆粒逐漸變成不規(guī)則多邊形，而孔隙則由不規(guī)則形逐漸變?yōu)榍蛐危瑫r(shí)多孔不銹鋼內(nèi)存在較大比例的孔徑小于10μm的近球形孔隙。從圖3（c）可以看出多孔不銹鋼表面經(jīng)過(guò)打磨拋光后，球形顆粒出?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]改進(jìn)浸漿法制備氧化鈦/多孔鈦復(fù)合微濾膜[J]. 范益群,盧軍,徐南平. 膜科學(xué)與技術(shù). 2011(03)
[2]燒結(jié)氣氛對(duì)對(duì)稱氧化鈦膜微結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響(英文)[J]. 周守勇,仲兆祥,范益群,徐南平,賀躍輝. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009(05)
[3]非對(duì)稱不銹鋼分離膜的制備[J]. 汪強(qiáng)兵,湯慧萍,奚正平,楊保軍,葛淵,王建永,談萍. 稀有金屬材料與工程. 2007(S3)
[4]賽普特不銹鋼膜分離系統(tǒng)及應(yīng)用[J]. 郝彤. 膜科學(xué)與技術(shù). 1998(06)
博士論文
[1]多孔金屬—陶瓷復(fù)合膜制備技術(shù)研究[D]. 李忠宏.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]燒結(jié)金屬多孔材料的性能及其在低溫流體中的沸騰和相分離特性研究[D]. 任小軍.上海交通大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3497898
【文章來(lái)源】：熱加工工藝. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
TiO2膜的干燥和燒結(jié)曲線
《熱加工工藝》2016年8月第45卷第16期圖2不同表面狀態(tài)的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates圖3多孔不銹鋼的表面顯微組織Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和燒結(jié)時(shí)會(huì)導(dǎo)致大顆粒粉末周圍的內(nèi)應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋或脫落，從而導(dǎo)致膜層不完整，甚至可能導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)膜層整體從基體表面剝離。長(zhǎng)時(shí)間的球磨可使TiO2粉末磨細(xì)成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動(dòng)性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結(jié)劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結(jié)合強(qiáng)度。為了防止膜層浸漬時(shí)出現(xiàn)大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時(shí)，可對(duì)球磨后的懸浮液進(jìn)行絲網(wǎng)過(guò)濾以除去部分難以分散的團(tuán)聚大顆粒。圖2為不同狀態(tài)的TiO2膜。圖2（a）為未充分球磨分散的懸浮液涂膜時(shí)膜層表面出現(xiàn)大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結(jié)后由于大的TiO2顆粒導(dǎo)致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動(dòng)行為，與基體的結(jié)合強(qiáng)度及膜層干燥時(shí)溶劑的揮發(fā)速率。當(dāng)涂覆孔徑較大的多孔金屬時(shí)，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會(huì)隨著溶液滲透到多孔金屬內(nèi)部，堵塞孔隙，影響燒結(jié)后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的龜裂，如圖2（c）所示。圖2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不銹鋼基體對(duì)TiO2膜成形的影響圖3為多孔不銹鋼的表面顯微組織。從圖3（b）和3（d）可以看出，隨著燒結(jié)的進(jìn)行，球形粉末顆粒逐漸變成不規(guī)則多邊形，而孔隙則由不規(guī)則形逐漸變?yōu)榍蛐�，同時(shí)多孔不銹鋼內(nèi)存在較大比例的孔徑小于10μm的近球形孔隙。從圖3（c）可以看出多孔不銹鋼表面經(jīng)過(guò)打磨拋光后，球形顆粒出?
《熱加工工藝》2016年8月第45卷第16期圖2不同表面狀態(tài)的TiO2膜Fig.2TiO2membranewithdifferentsurfacestates圖3多孔不銹鋼的表面顯微組織Fig.3Surfacemicrostructureofporousstainlesssteel而在干燥和燒結(jié)時(shí)會(huì)導(dǎo)致大顆粒粉末周圍的內(nèi)應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋或脫落，從而導(dǎo)致膜層不完整，甚至可能導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)膜層整體從基體表面剝離。長(zhǎng)時(shí)間的球磨可使TiO2粉末磨細(xì)成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動(dòng)性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結(jié)劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結(jié)合強(qiáng)度。為了防止膜層浸漬時(shí)出現(xiàn)大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時(shí)，可對(duì)球磨后的懸浮液進(jìn)行絲網(wǎng)過(guò)濾以除去部分難以分散的團(tuán)聚大顆粒。圖2為不同狀態(tài)的TiO2膜。圖2（a）為未充分球磨分散的懸浮液涂膜時(shí)膜層表面出現(xiàn)大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結(jié)后由于大的TiO2顆粒導(dǎo)致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動(dòng)行為，與基體的結(jié)合強(qiáng)度及膜層干燥時(shí)溶劑的揮發(fā)速率。當(dāng)涂覆孔徑較大的多孔金屬時(shí)，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會(huì)隨著溶液滲透到多孔金屬內(nèi)部，堵塞孔隙，影響燒結(jié)后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的龜裂，如圖2（c）所示。圖2（d）是干燥后表面平整的TiO2膜。2.2不銹鋼基體對(duì)TiO2膜成形的影響圖3為多孔不銹鋼的表面顯微組織。從圖3（b）和3（d）可以看出，隨著燒結(jié)的進(jìn)行，球形粉末顆粒逐漸變成不規(guī)則多邊形，而孔隙則由不規(guī)則形逐漸變?yōu)榍蛐危瑫r(shí)多孔不銹鋼內(nèi)存在較大比例的孔徑小于10μm的近球形孔隙。從圖3（c）可以看出多孔不銹鋼表面經(jīng)過(guò)打磨拋光后，球形顆粒出?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]改進(jìn)浸漿法制備氧化鈦/多孔鈦復(fù)合微濾膜[J]. 范益群,盧軍,徐南平. 膜科學(xué)與技術(shù). 2011(03)
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博士論文
[1]多孔金屬—陶瓷復(fù)合膜制備技術(shù)研究[D]. 李忠宏.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]燒結(jié)金屬多孔材料的性能及其在低溫流體中的沸騰和相分離特性研究[D]. 任小軍.上海交通大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3497898
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