[发明专利]一种通过渗Al制备FeAl基金属间化合物柔性膜的方法

说明书

本发明公开了一种通过渗Al制备FeAl基金属间化合物柔性膜的方法。本方法采用烧结工艺制备Fe基合金柔性膜，然后采用粉末包埋法渗Al，渗Al剂由铁铝合金粉末、Al₂O₃粉末和NH₄Cl组成，形成FeAl基金属间化合物柔性膜。本发明克服了传统过滤膜的不足，制备的FeAl基金属间化合物柔性膜孔隙率高，具有良好的抗高温氧化、硫化性能，力学性能与过滤性能，可用于高温环境，强腐蚀环境下的过滤分离提纯。

技术领域

本发明属于无机多孔膜材料制备技术领域，具体涉及一种通过渗Al制备FeAl基金属间化合物柔性膜的方法。

背景技术

高温气体过滤是煤化工、石油化工、煤电、钢铁等生产企业烟气余热回收及脱硫脱硝等过程的关键前置环节，是清洁生产和控制大气污染物排放的核心工艺。工业烟气温度高、温度波动大、腐蚀性强，对过滤材料提出了较为苛刻的要求。金属多孔材料具有优异的抗热震、耐高温、耐腐蚀等性能，特别是易加工成大尺寸、低膜阻、超薄柔性过滤材料。

柔性过滤膜的特点是厚度较薄，一般厚度不大于1.5mm，而且能够进行弯曲和折叠的加工。这种超薄柔性的金属过滤膜能够替代大多数的有机高温布袋，具有更好的耐高温、过滤精度以及服役寿命。因此，开发和使用金属柔性滤材将成为高温过滤的一大发展趋势。

FeAl基金属间化合物滤材具有优异的耐高温强度、高温抗氧化、抗硫化、抗熔融盐腐蚀等性能，特别是得益于其高Al含量的成分特征，其耐高温氧化、抗硫腐蚀性能优于316L、310S等铁基合金滤材，在当下应用前景最为广阔的石化和煤气化含硫高温气体过滤领域表现出独有的性能和经济性优势。然而，高铝含量合金易氧化，脆性大，加工成型困难，因此直接采用预合金粉末轧制烧结成膜具有脆性大，难以达到柔性的特点；而采用合金拉拔成丝、编制成网、烧结成过滤材料的方法也存在加工成本过高、精度较低等不足。

发明内容

本发明的目的是为解决当前不锈钢高温滤材耐腐蚀性不足而高铝含量合金难加工成柔性膜的问题，本发明提供了一种通过渗Al制备FeAl基金属间化合物柔性膜的方法。

本发明提出采用以类似不锈钢合金成分的铁基合金作为基材，将其预成型成柔性金属网，然后进一步通过包埋扩散渗铝的方法制备FeAl基金属间化合物柔性膜材料，从而克服高Al合金难加工、难烧结的难题。

本发明的目的在于：

(1)提供一种高铝含量柔性膜的便捷制造方法；

(2)大幅提高普通铁镍基柔性膜材料的耐腐蚀性。

为了实现上述目的，本发明方法为：以不锈钢丝网为基材，进一步喷涂按不锈钢成分配比的机械预合金化粉末料浆，采用履带式氢气炉进行连续烧结；烧结后的不锈钢基复合柔性膜材料进一步采用粉末包埋法渗铝，经过高温均匀化后即可得到成分均匀的FeAl基金属间化合物柔性膜。

本发明的通过渗Al制备FeAl基金属间化合物柔性膜的方法，包括以下步骤：

a.按照304、316L或310S不锈钢的国标成分配比称取各元素粉，并另外加入质量分数0.5％～0.8％的碳，得到预合金粉；再加入湿磨介质和粘结剂，混合；在球磨机中研磨24-36h，得到预合金粉料浆；

b.将预合金粉料浆喷涂于不锈钢丝网基材上，上浆量以预合金粉质量计为250-350g每平方；然后干燥，得到前驱体材料；

c.将前驱体材料置于氢气炉中无压烧结，烧结温度为1100～1200℃，烧结时间为1～2h，得到Fe基合金柔性膜；

d.将Fe基合金柔性膜埋入渗Al剂中，放入真空烧结炉，在真空度为1×10^-2～10^-3Pa的条件下，在1000～1150℃保温4～6h，随炉冷却至室温，制备得到FeAl基金属间化合物柔性膜。