一种制膜工装的制作方法
【专利说明】
[0001] 本实用新型的申请人于2014年10月31日提交了申请号为2014106089803、名称 "柔性多孔金属箔及其制备方法"的实用新型专利申请。该在先申请的说明书中提供DE柔 性多孔金属箔及其制备方法可能与本申请存在技术上的关联。由于该在先申请在本申请的 申请日尚未公开，故本说明书的下述内容中多涉及到该在先申请中的内容，以便公众在阅 读本申请文件时能够更为全面、清楚了解本柔性多孔金属箔及其制备技术。
技术领域
[0002] 本实用新型涉及烧结金属多孔材料及其制备，具体涉及柔性多孔金属箔及柔性多 孔金属箔的制备方法。
【背景技术】
[0003] 烧结金属多孔材料的主要用作过滤材料。在具体应用中，需将烧结金属多孔材料 制成一定形状和构造的过滤元件，然后将过滤元件安装到过滤装置中。现有的烧结金属多 孔材料过滤元件基本上都为刚性的管型或板型结构。它们的制备原理类似，即大致上为：先 通过专门的成型模具将构成该金属多孔材料的原料粉压制成管型或板型的压坯（一般采 用等静压成型技术），然后再对压坯进行烧结，烧结后得到产品。
[0004] 上述管型或板型的烧结金属多孔材料过滤元件由于受其形状、构造以及附带而来 的对过滤装置及系统的相应要求的影响，使用范围受限。由于烧结金属多孔材料过滤元 件在化学侵蚀的抵抗性、材料不可逆污染抵抗性、机械强度等方面上相比目前的过滤元件 (例如有机过滤膜）具有更强的优势，因此，开发出在多个领域中能够相应替代原有过滤元 件的新型烧结金属多孔材料过滤元件很有意义。
[0005] 在上述背景基础上，申请人开创性提出开发一种柔性多孔金属箔。即，由金属多孔 材料所构成可比较自由的弯曲甚至可折迭的薄片。
[0006] 论文"Ti-Al金属间化合物多孔材料的研宄进展，江垚等，中国材料进展，第29卷， 第3期，2010年3月"的第2. 3中节描述了一种Ti-Al金属间化合物纸型膜的制备工艺。由 于上述纸型膜由Ti-Al金属间化合物构成，因此仍是一种刚性材料。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型首先要提供几种柔性多孔金属箔以及柔性多孔金属箔的制备方法；本 实用新型其次要提供几种多孔金属箔（柔性和刚性均可）的制备方法；本实用新型还要提 供可用于上述方法的制膜工装。
[0008] 本实用新型所要提供的第一种柔性多孔金属箔，是由固溶体合金、面心立方结构 的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成的薄片，该薄片的 厚度为5~200 μ m、平均孔径为0. 05~100 μ m，孔隙率为15~70%，且由一个均质的膜 片烧结而成。具体而言，该柔性多孔金属箔首先在材料成分上是由固溶体合金、面心立方结 构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属构成，从而保证该柔性多孔金属 箔的柔性。其次，构成该柔性多孔金属箔的金属材料应当是多孔材料，其孔结构表征为平均 孔径为0. 05~100 μ m，孔隙率为15~70%，这样，柔性多孔金属箔可满足广泛的过滤分离 要求。另外，柔性多孔金属箔（薄片）的厚度为5~200 μ m，一般为10~60 μ m。更重要 的是，该柔性多孔金属箔由一个均质的膜片烧结而成。所谓"均质"表示膜片的成分大致上 均勾，即本质上区别于在【背景技术】"Ti-Al金属间化合物多孔材料的研宄进展"中提及的经 过了覆膜处理后、反应合成前的铝箔。覆膜处理后、反应合成前的铝箔可理解为一种非对称 形态的薄片。而"非对称"的含义在烧结金属多孔材料领域是通用的。本实用新型中的"均 质"即是相对于"非对称"所提出区别概念。由于本实用新型的柔性多孔金属箔由一个均质 的膜片烧结而成，因此该箔片的孔径分布更均匀、箔片平整度等更好。
[0009] 所述薄片可以由无限固溶体合金为基体相的金属多孔材料所构成。例如，所述薄 片由Ag-Au固溶体、Ti-Zr固溶体、Mg-Cd固溶体或Fe-Cr固溶体为基体相的金属多孔材料 所构成。又例如，所述薄片优选由Ni-Cu固溶体金属多孔材料所构成，这时可要求该多孔材 料的众多孔隙中有75%以上孔径差在小于70 μ m的范围内。另外，Ni-Cu固溶体金属多孔 材料在柔性（可多次折迭）和化学稳定性等方面都比较理想，且在烧结形成的多孔材料的 渗透性上也十分优异，因此应用范围相对比较广泛。
[0010] 所述薄片还可以由有限固溶体合金为基体相的金属多孔材料所构成。例如，所述 薄片由Cu-Al固溶体、Cu-Zn固溶体、Fe-C-Cr固溶体为基体相的金属多孔材料所构成。所 述薄片也可以由面心立方结构的Al、Ni、Cu或Pb为基体相的金属多孔材料所构成。所述薄 片还可以由体心立方结构的Cr、W、V或Mo为基体相的金属多孔材料所构成。
[0011] 本实用新型的上述柔性多孔金属箔具有广阔的应用空间，例如：在工业上，可用于 纺织和制革工业中的余热回收、药剂回收、污染控制，食品加工工业中的净化、浓缩、消毒、 副产品回收，医药及保健行业中的人造气管、控制释放、血液过滤、水净化，汽车工业中的滤 清器；在民用上可作为口罩的粉尘过滤材料以及带静电除尘功能的窗帘材料。
[0012] 本实用新型上述柔性多孔金属箔的一种制备方法的步骤包括：（1)将构成其金属 多孔材料的原料粉用分散剂和粘结剂配置成粘稠状的悬浊液；（2)将所述悬浊液注入制膜 工装的成型模腔内并使之烘干形成一均质的膜片；(3)将所述膜片装入与该膜片外形吻合 的烧结工装内然后进行约束烧结，烧结后从烧结工装内取出并得到柔性多孔金属箔。
[0013] 上述方法中，如柔性多孔金属箔由Ni-Cu固溶体的金属多孔材料构成，为了制备 高性能的Ni-Cu柔性多孔金属箔，则，步骤（1)中，先将Ni粉和Cu粉均匀混合形成原料粉， 其中Cu粉质量为原料粉质量的30~60 %，然后以乙醇为分散剂、以PVB为粘结剂，按PVB与 乙醇的质量比为（〇. 5~5) : 100的比例将PVB加入乙醇中制成PVB溶液，此后再按每100mL 乙醇中加入原料粉20~50g的比例将原料粉加入PVB溶液中，通过搅拌使原料粉充分分散 均匀，得到粘稠状的悬浊液；步骤（3)中，烧结工艺包括将烧结温度逐渐升至520~580°C 并保温60~ISOmin的第一烧结阶段以及在第一阶段后以彡5°C /min的升温速率直接升温 至1130~1180°C并保温120~300min的第二烧结阶段。
[0014] 可用于上述方法的制膜工装，包括：固定部，所述固定部包括用于成型膜片边缘的 模框；调节部，所述调节部包括与模框配合用于成型膜片底面的模板，所述模板连接有可使 该模板在模框的深度方向上移动的调节装置；活动部，所述活动部包括位于模框顶面并且 在工作过程中刃口与模框顶面保持齐平的刮刀。该制膜工装能够比较准确的控制膜片的厚 度，并且保证膜片厚度的均匀性以及膜片表面的平整度。
[0015] 作为所述调节装置的一种【具体实施方式】，调节装置包括与模框相对固定并分别与 模板底面四角连接且独立工作的高度调节机构。这样可分别对模板的四角高度进行调节， 保证模板整体与模框顶面的平行度，膜片的厚度均匀更高。
[0016] 另外，所述模框的成型面以及模板的成型面上还进一步的设有在580°C下可挥发 的润滑剂涂层。其中，润滑剂涂层可具体采用凡士林涂层。这样，就能够保证成型的膜片顺 利从制膜工装上取出，防止粘模，同时由于润滑剂涂层的可挥发性，对后续制备的柔性多孔 金属箔的成分不造成影响，且反而有利于提高柔性多孔金属箔的孔隙率。
[0017] 为便于成型的膜片顺利从制膜工装上取出，也可以在模框的成型面以及模板的成 型面上敷设PE塑料薄膜或PET塑料薄膜。在成型面上敷设PE塑料薄膜或PET塑料薄膜后 再向成型模腔内加入悬浊液，干燥形成膜片后，该膜片不会与制膜工装发生粘接，脱模十分 方便。
[0018] 可用于上述方法的膜片烧结工装，包括由耐高温材料制成的上模、下模以及边模， 所述上模、下模分别与边模配合从而形成用于与内部的膜片相吻合的模腔；所述模腔连接 有用于散发烧结挥发物的排气结构，所述排气