【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属多孔膜材料，具体涉及一种柔韧、质轻的超薄金属多孔镍膜的制备方法。
技术介绍
1、金属多孔膜可分为均质多孔金属膜和梯度多孔金属膜，作为功能元件，其形状主要可分为板状和管状。平板均质多孔金属膜具有机械强度高、热导性能好、膜通量大、支撑性好等特点，其研究和应用已拓展到多个领域，包括化工冶金、食品、医疗和生物燃料等行业，例如在化工领域，不锈钢膜、镍及镍合金膜常用于特殊工况的液-固和气-固分离工序；在食品加工领域，多孔梯度金属分离膜能够过滤果汁中的淀粉或果胶；在生物医疗领域，多孔金属膜可用作人造骨头、骨科及牙科的多孔涂层材料；在新能源领域，多孔金属镍膜可用作碱性阴离子交换膜(anionexchange membrane，aem)电解槽中膜电极的多孔传输层材料，可提高膜电极的传热传质效率。
2、早在20世纪40年代，为解决铀同位素分离问题，人们专利技术了多孔金属镍膜，但由于其在该工况热稳定性较差，未能进行工业应用，只停留在了探索阶段。对于金属多孔镍膜来说，不同制备技术得到的膜孔结构特征及力学性能各不相同，导致其在不同应用领域所侧重的研究和开发方向也有所不同。平板金属多孔镍膜作为多孔金属膜的一种，除了可以用于过滤以及柔性电子元器件外，还可以作为阴离子交换膜电解水(aemwe)的阳极材料，为我国绿色、高灵活性的大规模储能技术奠定基础。目前来说，aem处于实验室研发阶段，阴离子交换膜的服役寿命和离子电导率尚需攻关，研究高导电性和导热性、强疏气/亲水性、良好机械特性和高耐腐蚀性的气体传输层材料至关重要。由于气体传输层材
3、目前，常见的多孔金属膜制备方法有脱合金法、电沉积法、湿粉喷涂法(中国专利，申请公布号cn103432828a)和粉末冶金法等，其中脱合金法和电沉积法适用于制备具有纳米级孔隙的金属膜，而粉末冶金法则通常用于制备具有微米及孔隙的金属膜。就平板型多孔金属膜而言，在使用粉末冶金技术制备时，普遍采用粉末轧制的方法先获得多孔金属膜生坯后，再进行烧结最终获得多孔金属膜成品，该技术的缺点是制备厚度小于0.5mm的多孔金属膜时，成品率低下，导致生产制备成本较高。专利技术专利“一种多孔钛板及其制备方法”(中国专利，申请公布号cn115475942a)公开了一种可以制备0.1～0.3mm厚度范围内多孔钛板的方法，该方法首先通过粉末松装法制备获得多孔钛块，然后再通过线切割得到所需厚度的钛板：该方法的缺点是增加的线切割工序降低了生产效率，且由于线切割工序对粉末颗粒形貌及颗粒间烧结颈产生了破坏，导致金属多孔膜的力学性能受到一定程度的影响。专利技术专利“一种多孔材料及其制备方法”(中国专利，申请公布号cn118324515a)公开了一种可以制备纳米线状ti6o多孔膜的方法，该方法同样通过刮涂技术获得钛膜生坯，然后经烧结后得到纳米线状ti6o多孔膜成品，但该专利技术专利公开的钛膜装料方式为薄膜无限制的自由烧结，这样就造成薄膜尺寸过大且厚度较薄时，因材料的烧结收缩及自重问题将导致出现膜层开裂，无法实现大规格尺寸的多孔薄膜制备，同时烧结后多孔薄膜容易出现翘曲，在一定程度上限制了商用产品的大规模制备。
4、基于以上问题，本专利技术提供了一种金属多孔镍薄膜的制备方法，该方法将平板涂布与粉末松装加压烧结技术进行结合，其制备过程包括金属浆料配置、膜层涂覆、多孔镍薄膜生坯烘干、烧结成型，烧结过程采用陶瓷板叠压生坯方式，能够避免多孔镍薄膜烧结过程因烧结收缩而产生的开裂问题，并确保薄膜烧结后具有良好的表面平整性，减少了传统金属多孔薄膜烧结后的平整压制工序。此种工艺具有操作简单、成品率高等优点，同时所制备的平板膜具有厚度薄、轻质、柔韧性好等特性，能够适用于大规模生产。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种金属多孔镍薄膜的制备方法。该方法制备工艺简单，孔径可控，适用范围广泛。采用该方法制备的金属多孔薄膜的孔径均匀，渗透性能好，柔韧性能高，在新能源领域具有较大的应用前景。
2、基于金属多孔镍薄膜不同制备方法的优缺点，本专利技术提出了一种新型、高性能金属多孔镍薄膜的制备工艺，创新点主要包括金属粉末浆料的最优配比、膜层的刮涂控制参数以及薄膜的烧结工艺，其特征和所述制备方法主要包括以下步骤：
3、(1)采用蒸馏水配置聚乙烯醇(pva)溶液，溶液浓度范围为5％～9％；
4、(2)将(1)中所配置的pva溶液与经筛分后的一定粒度区间的ni粉进行混合，得到镍粉末浆料；向镍粉末浆料中加入消泡剂并搅拌均匀，去除浆料中的气泡；镍粉粒径尺寸范围为1～150μm，镍粉末浆料固含量范围为30％～60％；
5、(3)将(2)中得到的镍粉末浆料均匀倒在平板涂布机上进行涂布，涂覆基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)薄膜，刮刀与涂覆基体的距离范围为0.3mm～1.0mm，刮刀移动速度范围为2.0～5.0mm/s；
6、(4)将(3)中所得到的金属多孔镍薄膜生坯放入烘箱进行烘干，设定烘干程序，烘干完成后从涂覆基体上揭下多孔镍薄膜生坯；
7、(5)将(4)中得到的多孔镍薄膜生坯放在氧化铝陶瓷板上，在其上放置同样大小的氧化铝陶瓷板；在最上面的陶瓷板上放置一定重量的压块提供烧结压力，然后将薄膜生坯、陶瓷板、压块一起放入烧结炉中进行烧结，冷却出炉后即得到金属多孔镍薄膜成品。
8、作为改进，制备金属粉末浆料的粘结剂为聚乙烯醇(pva)；镍粉末粒径尺寸范围为1～150μm，镍粉末浆料固含量范围为30％～60％；可成形薄膜的最小厚度值由粉末中最大粉末颗粒尺寸决定，最小厚度值为2倍最大粉末颗粒直径。
9、作为改进，采用平板涂布机进行涂膜时的涂覆基体为pet薄膜，pet薄膜厚度范围为0.1～0.3mm；涂膜时，刮刀与涂覆基体的距离范围为0.3mm～1.0mm，刮刀移动速度范围为2.0～5.0mm/s。
10、作为改进，步骤(4)所述镍薄膜生坯烘干时，烘箱温度范围为40℃～80℃，所述干燥时间范围为30min～80min。
11、作为改进，步骤(5)中所述烧结的具体程序为：将干燥后的金属多孔镍薄膜生坯以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至240℃～450℃后保温40min，然后以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至1000℃～1200℃后保温60min，烧结气氛为真空，真空度优于5×10-2pa。
12、作为改进，在装炉烧结时，需要将金属多孔镍薄膜生坯放到两块氧化铝陶瓷板之间，生坯上面的陶瓷板厚度范围为1.0mm～3.0mm，最上面陶瓷板上放置的压块提供的压力范围为0.5kpa-10kpa，具体压力值根据金属多孔镍薄膜的规格尺寸进行调整，薄膜生坯规格尺寸越大，烧结成形所需的烧结压力值也越大。
13、作为改进，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于制备过程为：
2.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于制备金属粉末浆料的粘结剂为聚乙烯醇(PVA)；镍粉末粒径尺寸范围为1～150μm，镍粉末浆料固含量范围为30％～60％；可成形薄膜的最小厚度值由粉末中最大粉末颗粒尺寸决定，最小厚度值为2倍最大粉末颗粒直径。
3.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于采用平板涂布机进行涂膜，涂覆基体为PET薄膜，PET薄膜厚度范围为0.1～0.3mm；涂膜时，刮刀与涂覆基体的距离范围为0.3mm～1.0mm，刮刀移动速度范围为2.0～5.0mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于步骤四所述烘箱温度范围为40℃～80℃，所述干燥时间范围为30min～80min。
5.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于步骤五中所述烧结的具体程序为：将干燥后的金属多孔镍薄膜生坯以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至240℃～450℃后保温40min，然后以2℃/m
6.根据权利要求5所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于在装炉烧结时，需要将金属多孔镍薄膜生坯放到两块氧化铝陶瓷板之间，生坯上面的陶瓷板厚度范围为1.0mm～3.0mm，最上面陶瓷板上放置的压块提供的压力范围为0.5kPa-10kPa，具体压力值根据金属多孔镍薄膜的规格尺寸进行调整。
7.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于该方法制备的金属多孔镍薄膜厚度范围为0.1mm～0.8mm。
8.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于金属多孔薄膜的材质不限定为纯镍，也可以是镍基合金、不锈钢、纯钛、钛合金。
9.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于可以通过改变涂布浆料中金属粉末的粒径，进行二次或多次涂布操作，分别实现阶梯梯度或连续梯度金属多孔薄膜的制备，多孔薄膜基体层与梯度层的材质可以相同，也可以不同。
...【技术特征摘要】
1.一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于制备过程为：
2.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于制备金属粉末浆料的粘结剂为聚乙烯醇(pva)；镍粉末粒径尺寸范围为1～150μm，镍粉末浆料固含量范围为30％～60％；可成形薄膜的最小厚度值由粉末中最大粉末颗粒尺寸决定，最小厚度值为2倍最大粉末颗粒直径。
3.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于采用平板涂布机进行涂膜，涂覆基体为pet薄膜，pet薄膜厚度范围为0.1～0.3mm；涂膜时，刮刀与涂覆基体的距离范围为0.3mm～1.0mm，刮刀移动速度范围为2.0～5.0mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于步骤四所述烘箱温度范围为40℃～80℃，所述干燥时间范围为30min～80min。
5.根据权利要求1所述的一种金属多孔镍薄膜的制备方法，其特征在于步骤五中所述烧结的具体程序为：将干燥后的金属多孔镍薄膜生坯以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至240℃～450℃后保温40...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠军，杜佳旭，孙旭东，李燕，孟宪涛，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：
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