【技术实现步骤摘要】
本公开涉及多孔烧结金属膜，其包含由不同金属颗粒制成的多个层且可以用作过滤膜，并且还涉及制造和使用多孔烧结金属膜的方法。
技术介绍
1、多孔烧结金属体可用于各种工业应用，包含用作过滤器，用于从制造时使用的流体中去除杂质。许多制造工艺需要极纯的流体作为原材料或加工流体。例如，半导体和微电子装置制造的许多不同阶段需要使用高纯气体或液体作为原材料，以及用于诸如清洁、蚀刻和其它表面制造步骤的高纯加工流体。为了在制造过程中提供高纯流体，通常使用过滤器从流体中去除污染物，然后立即使用所述流体。
2、流体可以是气体或液体的形式，或者是超临界流体的形式。超临界二氧化碳在工业中有多种用途，包含清洁和溶剂提取应用。高纯、超临界二氧化碳可用于电子和半导体制造业，这些行业需要极高的清洁度和材料纯度。在一个这样的应用中，超临界二氧化碳可以用于从半导体晶片的表面去除光致抗蚀剂材料。通常，供应的超临界二氧化碳在使用之前被过滤，以在低纳米级水平上不含颗粒杂质，例如通过过滤以去除尺寸范围为10或20纳米或更小的颗粒。
3、二氧化碳(co2)以超临界流体的形式存在，其温度和压力高于其临界温度(31.10℃，87.98℉，304.25k)和临界压力(7.39mpa，72.9大气压，1,071磅/平方英寸，73.9巴)。过滤超临界二氧化碳的过程的典型操作条件包含超过70、90或100摄氏度的温度和超过25、30、35或40兆帕(mpa)的压力。
4、用于处理和过滤超临界二氧化碳的设备必须设计为能够在维持二氧化碳处于超临界状态所需的温度
技术实现思路
1、下文描述了可用作用于过滤流体流以从流体中去除杂质的过滤膜的多孔烧结金属膜。还描述了用于制造多孔烧结金属膜的方法，及使用多孔烧结膜过滤流体流的方法。
2、多孔金属膜通常通过包含由金属颗粒形成薄压缩体和烧结压缩体以使颗粒在其表面融合在一起的技术来制造。这些颗粒通常包含纳米尺寸级的颗粒，称为“纳米颗粒”，因为纳米颗粒可以产生具有纳米尺寸级孔隙的膜。各种技术使用在极高压力下压缩的步骤，例如每平方英寸数千磅，这导致压缩膜相对致密，例如，孔隙率(“空隙空间”)低于20％。
3、如果仍能实现有用的性能平衡，则对于各种应用而言，孔隙率较高的过滤膜可能比孔隙率较低的膜更可取。过滤膜从流体中去除颗粒的有效性可以通过包含泡点、通量和截留率在内的特性来衡量。泡点是与膜的孔径相关联的特性。泡点越高，孔隙越小，过滤特性越好。通量是可以通过膜的流速的度量。高通量和相对较高的流量可能是所希望的，并且可以与相对较高的孔隙率相关联。截留率是指流体中通过过滤膜去除的杂质颗粒的数量(以百分比表示)。过滤膜必须表现出在商业应用中有用的截留水平。理想情况下，用于过滤超临界二氧化碳的过滤膜将表现出高泡点(与小孔径相关联)以及高流速(与相对较高的孔隙率相关联)。
4、当通过包含烧结压缩体在内的技术产生烧结膜时，烧结膜的步骤有时会产生不平衡的力，这可能导致物理不稳定性和膜破裂的可能性。在烧结过程中，金属颗粒表面之间的结合通过材料在表面之间的移动而形成。与颗粒表面之间形成结合相关联的是经烧结体体积的减小，称为“烧结收缩”。具有不同层的金属体的烧结收缩以不同的速率收缩，可能会在层或体中产生内应力，这可能导致体破裂。
5、已经使用了各种方法来减少多层体在烧结过程中破裂的趋势。通过一种技术，多层体的不同层在层之间共享至少一种类型的颗粒(基于尺寸和化学组成)，以增加层的均匀性并在两个层中产生类似的烧结收缩。在示例膜和方法中，用于形成粗层的一定量的粗颗粒(平均尺寸大于1微米，例如大于5或20微米的颗粒)可以添加到细层中，以使两个层在烧结期间具有类似的收缩特性。
6、根据所述膜和方法，通过一种新的技术可以制造出在烧结过程中稳定的膜，所述技术为不同的层选择具有类似烧结收缩特性的金属颗粒，而不向细层添加粗层的一定量的颗粒。有利地，细层可以完全或几乎完全由纳米颗粒制成，这允许细层被制造为具有相对较高的孔隙率和高流动性，以及小孔隙和高泡点。基于不同颗粒的烧结点，可以实现不同层的颗粒的类似收缩特性。在示例方法和膜中，细层的细颗粒可以具有比粗层的粗颗粒的烧结点高的烧结点。
7、一方面，本说明书涉及一种多层多孔烧结膜。所述膜包含：粗层，其包括经烧结微米颗粒，所述微米颗粒具有微米颗粒烧结点，所述粗层具有粗层孔隙率；以及细层，其包括经烧结纳米颗粒，所述纳米颗粒具有纳米颗粒烧结点，所述细层具有细层孔隙率，所述纳米颗粒烧结点大于所述微米颗粒烧结点，且所述细层孔隙率大于所述粗层孔隙率。
8、另一方面，本公开涉及一种方法。所述方法包含：使用第一压缩压力将微米颗粒压缩成粗层，所述微米颗粒具有微米颗粒烧结点；以及通过向所述粗层施加纳米颗粒并使用低于所述第一压缩压力的第二压缩压力压缩所述纳米颗粒来在所述粗层上形成细层，以形成包括所述粗层和所述细层的前体。所述纳米颗粒具有大于所述微米颗粒烧结点的纳米颗粒烧结点。
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1.一种多层多孔烧结膜，其特征在于所述多层多孔烧结膜包括：
2.根据权利要求1所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述多层多孔烧结膜是管状的，且所述粗层是内层。
3.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述粗层孔隙率在10％到30％的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述细层孔隙率在25％到45％的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述经烧结纳米颗粒由具有在10到200纳米的范围内的平均尺寸的纳米颗粒形成。
6.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述细层包括占所述细层的总重量至少90重量％的经烧结纳米颗粒。
7.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述经烧结微米颗粒由具有在1到100微米的范围内的平均尺寸的微米颗粒形成。
8.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于：
9.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述多层多孔烧结膜具有通过ASTM E218-99测量并
10.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述多层多孔烧结膜具有至少0.10的单位面积流量，其中所述单位面积流量是在30psi-slpm/平方厘米下测得的。
11.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于：
12.一种过滤器总成，其特征在于所述过滤器总成包括过滤器外壳，所述过滤器外壳含有根据权利要求1至11中任一权利要求所述的多层多孔烧结膜。
...【技术特征摘要】
1.一种多层多孔烧结膜，其特征在于所述多层多孔烧结膜包括：
2.根据权利要求1所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述多层多孔烧结膜是管状的，且所述粗层是内层。
3.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述粗层孔隙率在10％到30％的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述细层孔隙率在25％到45％的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述经烧结纳米颗粒由具有在10到200纳米的范围内的平均尺寸的纳米颗粒形成。
6.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所述细层包括占所述细层的总重量至少90重量％的经烧结纳米颗粒。
7.根据权利要求1或2所述的多层多孔烧结膜，其特征在于所...
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