懸浮粒子燒結法制備多孔不銹鋼/TiO 2 膜的研究
發(fā)布時間：2021-11-16 01:21
采用懸浮粒子燒結法在不同孔徑的多孔不銹鋼表面制備均勻的TiO2膜。通過掃描電鏡和XRD研究了懸浮液、多孔不銹鋼基體和燒結溫度對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量的關鍵。隨著燒結溫度的增加,TiO2膜層孔徑減小;950℃燒結膜層綜合性能較好,當燒結溫度為1050℃時金紅石相的TiO2部分轉變?yōu)閬喲趸乀inO2n-1相。當多孔金屬平均孔徑為10.0μm時,TiO2粒子會內滲進入基體,同時造成膜層坍塌;當多孔金屬平均孔徑為2.0μm時,基體表面形成連續(xù)平整的TiO2膜。
【文章來源】：熱加工工藝. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
TiO2膜的干燥和燒結曲線
《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而在干燥和燒結時會導致大顆粒粉末周圍的內應力集中，產生裂紋或脫落，從而導致膜層不完整，甚至可能導致燒結時膜層整體從基體表面剝離。長時間的球磨可使TiO2粉末磨細成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結合強度。為了防止膜層浸漬時出現大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時，可對球磨后的懸浮液進行絲網過濾以除去部分難以分散的團聚大顆粒。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膜層表面出現大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結后由于大的TiO2顆粒導致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動行為，與基體的結合強度及膜層干燥時溶劑的揮發(fā)速率。當涂覆孔徑較大的多孔金屬時，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會隨著溶液滲透到多孔金屬內部，堵塞孔隙，影響燒結后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時會發(fā)生嚴重的龜裂，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，隨著燒結的進行，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多孔不銹鋼內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過打磨拋光后，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而在干燥和燒結時會導致大顆粒粉末周圍的內應力集中，產生裂紋或脫落，從而導致膜層不完整，甚至可能導致燒結時膜層整體從基體表面剝離。長時間的球磨可使TiO2粉末磨細成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結合強度。為了防止膜層浸漬時出現大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時，可對球磨后的懸浮液進行絲網過濾以除去部分難以分散的團聚大顆粒。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膜層表面出現大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結后由于大的TiO2顆粒導致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動行為，與基體的結合強度及膜層干燥時溶劑的揮發(fā)速率。當涂覆孔徑較大的多孔金屬時，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會隨著溶液滲透到多孔金屬內部，堵塞孔隙，影響燒結后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時會發(fā)生嚴重的龜裂，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，隨著燒結的進行，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多孔不銹鋼內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過打磨拋光后，球形顆粒出?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進浸漿法制備氧化鈦/多孔鈦復合微濾膜[J]. 范益群,盧軍,徐南平. 膜科學與技術. 2011(03)
[2]燒結氣氛對對稱氧化鈦膜微結構及表面性質的影響(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]非對稱不銹鋼分離膜的制備[J]. 汪強兵,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)及應用[J]. 郝彤. 膜科學與技術. 1998(06)
博士論文
[1]多孔金屬—陶瓷復合膜制備技術研究[D]. 李忠宏.西北農林科技大學 2006
碩士論文
[1]燒結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 2013
本文編號：3497898
【文章來源】：熱加工工藝. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
TiO2膜的干燥和燒結曲線
《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而在干燥和燒結時會導致大顆粒粉末周圍的內應力集中，產生裂紋或脫落，從而導致膜層不完整，甚至可能導致燒結時膜層整體從基體表面剝離。長時間的球磨可使TiO2粉末磨細成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結合強度。為了防止膜層浸漬時出現大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時，可對球磨后的懸浮液進行絲網過濾以除去部分難以分散的團聚大顆粒。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膜層表面出現大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結后由于大的TiO2顆粒導致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動行為，與基體的結合強度及膜層干燥時溶劑的揮發(fā)速率。當涂覆孔徑較大的多孔金屬時，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會隨著溶液滲透到多孔金屬內部，堵塞孔隙，影響燒結后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時會發(fā)生嚴重的龜裂，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，隨著燒結的進行，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多孔不銹鋼內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過打磨拋光后，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而在干燥和燒結時會導致大顆粒粉末周圍的內應力集中，產生裂紋或脫落，從而導致膜層不完整，甚至可能導致燒結時膜層整體從基體表面剝離。長時間的球磨可使TiO2粉末磨細成漿料，增加TiO2粉末在懸浮液中的流動性。聚乙烯亞胺（PEI）是目前使用最多的納米TiO2粉末分散劑和粘結劑，其具有高的附著性和吸附性，能提高金屬與TiO2膜的結合強度。為了防止膜層浸漬時出現大的TiO2顆粒，加PEI分散球磨的同時，可對球磨后的懸浮液進行絲網過濾以除去部分難以分散的團聚大顆粒。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膜層表面出現大的TiO2顆粒，圖2（b）為850℃燒結后由于大的TiO2顆粒導致的圓形孔洞狀膜脫落。懸浮液的粘度影響著濕膜中TiO2粉體的流動行為，與基體的結合強度及膜層干燥時溶劑的揮發(fā)速率。當涂覆孔徑較大的多孔金屬時，懸浮液粘度小，較小的納米TiO2顆粒會隨著溶液滲透到多孔金屬內部，堵塞孔隙，影響燒結后的多孔金屬膜滲透率。懸浮液粘度大，TiO2膜干燥時會發(fā)生嚴重的龜裂，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，隨著燒結的進行，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多孔不銹鋼內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過打磨拋光后，球形顆粒出?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進浸漿法制備氧化鈦/多孔鈦復合微濾膜[J]. 范益群,盧軍,徐南平. 膜科學與技術. 2011(03)
[2]燒結氣氛對對稱氧化鈦膜微結構及表面性質的影響(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]非對稱不銹鋼分離膜的制備[J]. 汪強兵,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)及應用[J]. 郝彤. 膜科學與技術. 1998(06)
博士論文
[1]多孔金屬—陶瓷復合膜制備技術研究[D]. 李忠宏.西北農林科技大學 2006
碩士論文
[1]燒結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 2013
本文編號：3497898
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